工程热力学思考题答案,第十二章#试题
清华大学工程热力学思考题答案
《工程热力学》思考题参考答案目录第一章思考题参考答案 (2)第二章思考题参考答案 (4)第三章思考题参考答案 (9)第四章思考题参考答案 (16)第五章思考题参考答案 (21)第六章思考题参考答案 (25)第七章思考题参考答案 (27)第八章思考题参考答案 (31)第九章思考题参考答案 (34)第十章思考题参考答案 (39)第十二章思考题参考答案 (45)第一章 思考题参考答案1．进行任何热力分析是否都要选取热力系统？答:是。
热力分析首先应明确研究对象，根据所研究的问题人为地划定一个或多个任意几何面所围成的空间，目的是确定空间内物质的总和。
2．引入热力平衡态解决了热力分析中的什么问题?答：若系统处于热力平衡状态,对于整个系统就可以用一组统一的并具有确定数值的状态参数来描述其状态，使得热力分析大为简化。
3．平衡态与稳定态的联系与差别。
不受外界影响的系统稳定态是否是平衡态？ 答：平衡态和稳定态具有相同的外在表现,即系统状态参数不随时间变化；两者的差别在于平衡态的本质是不平衡势差为零，而稳定态允许不平衡势差的存在，如稳定导热.可见，平衡必稳定；反之,稳定未必平衡.根据平衡态的定义，不受外界影响的系统，其稳定态就是平衡态.在不受外界影响（重力场除外）的条件下,如果系统的状态参数不随时间变化,则该系统所处的状态称为平衡状态。
4．表压力或真空度为什么不能当作工质的压力？工质的压力不变化，测量它的压力表或真空表的读数是否会变化？答：由于表压力和真空度都是相对压力,而只有绝对压力才是工质的压力。
表压力g p 与真空度v p 与绝对压力的关系为:b g p p p =+b v p p p =-其中b p 为测量当地的大气压力。
工质的压力不变化，相当于绝对压力不变化,但随着各地的纬度、高度和气候条件的不同，测量当地的大气压值也会不同.根据上面两个关系式可以看出，虽然读数也会不同。
5．准静态过程如何处理“平衡状态”又有“状态变化”的矛盾?答：准静态过程是指系统状态改变的不平衡势差无限小，以致于该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态。
工程热力学思考题答案,第十二章
第十二章 理想气体混合物及湿空气1.处于平衡状态的理想气体混合气体中，各种组成气体可以各自互不影响地充满整个体积，他们的行为可以与它们各自单独存在时一样，为什么？答：混合气体的热力学性质取决于各组成气体的热力学性质及成分，若各组成气体全部处在理想气体状态，则其混合物也处在理想气体状态，具有理想气体的一切特性。
2.理想气体混合物中各组成气体究竟处于什么样的状态？答：若各组成气体全部处在理想气体状态，遵循状态方程pV nRT =。
3.道尔顿分压定律和亚美格分体积定律是否适用于实际气体混合物？答：否。
只有当各组成气体的分子不具有体积，分子间不存在作用力时，处于混合状态的各组成气体对容器壁面的撞击效果如同单独存在于容器时的一样，这时道尔顿分压力定律和亚美格分体积定律才成立，所以道尔顿分压定律和亚美格分体积定律只适用于理想气体混合物。
4.混合气体中如果已知两种组分A 和B 的摩尔分数x A >x B ，能否断定质量分数也是ωA >ωB ？ 答：否。
i i i eqx M M ω=⋅，质量分数还与各组分的摩尔质量有关。
5.可以近似认为空气是1 mol 氧气和3.76 mol 氮气混合构成（即x O2=0.21、x N2=0.79），所以0.1 MPa 、20°C 的4.76 mol 空气的熵应是0.1 MPa 、20°C 的1 mol 氧气的熵和0.1 MPa 、20°C 的3.76 mol 氮气熵的和，对吗？为什么？ 答：不对。
计算各组分熵值时，应该使用分压力，即(,)i i s f T p =。
6.为什么混合气体的比热容以及热力学能、焓和熵可由各组成气体的性质及其在混合气体中的混合比例来决定？混合气体的温度和压力能不能由同样方法确定？答：根据比热容的定义，混合气体的比热容是1kg 混合气体温度升高1°C 所需热量。
理想气体混合物的分子满足理想气体的两点假设，各组成气体分子的运动不因存在其他气体而受影响。
工程热力学思考题及答案 第十二章
沈维道、将智敏、童钧耕《工程热力学》课后思考题答案工程热力学思考题及答案第十二章制冷循环1.压缩蒸汽制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？答压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。
工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程，不可逆绝热节流熵增大，所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。
而压缩蒸汽制冷循环在膨胀过程中，因为工质的干度很小，所以能得到的膨胀功也极小。
而增加一台膨胀机，既增加了系统的投资，又降低了系统工作的可靠性。
因此，为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。
2.压缩空气制冷循环采用回热措施后是否提高其理论制冷系数？能否提高其实际制冷系数？为什么？答：采用回热后没有提高其理论制冷系数但能够提高其实际制冷系数。
因为采用回热后工质的压缩比减小，使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失的影响减小，因此提高实际制冷系数。
3.参看图12-5，若压缩蒸汽制冷循环按1-2-3-4-8-1运行，循环耗功量没有变化，仍为h2-h1，而制冷量却从h1-h5增大到h1-h8，显见是有利的．这种考虑错误何在？答：过程4-8熵减小，必须放热才能实现。
而4点工质温度为环境温度T，要想放热达到温度Tc （8点），必须有温度低于Tc的冷源，这是不存在的。
(如果有，就不必压缩制冷了)。
4.作制冷剂的物质应具备哪些性质？你如何理解限产直至禁用R11、R12这类工质？答：制冷剂应具备的性质：对应于装置的工作温度，要有适中的压力；在工作温度下气化潜热要大；临界温度应高于环境温度；制冷剂在T-s图上的上下界限线要陡峭；工质的三相点温度要低于制冷循环的下限温度；比体积要小；传热特性要好；溶油性好；无毒等。
限产直至禁用R11和R12时十分必要的，因为这类物质进入大气后在紫外线作用下破坏臭氧层使得紫外线直接照射到地面，破坏原有的生态平衡。
5.本章提到的各种制冷循环有否共同点？若有，是什么？答：各种制冷循环都有共同点。
工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)
工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版第1章 基本概念及定义1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答：否。
当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。
2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。
这种观点对不对，为什么? 答：不对。
“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。
热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。
物质并不“拥有”热量。
一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。
⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系? 答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。
⒋倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？在绝对压力计算公式中，当地大气压是否必定是环境大气压?答：可能会的。
因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。
环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。
“当地大气压”并非就是环境大气压。
准确地说，计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力”，或被视为不变的“环境大气压力”。
⒌温度计测温的基本原理是什么?答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。
它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的概念。
工程热力学课后思考题答案(童钧耕 沈维道著)高等教育出版社.doc
第一章基本概念与定义1．答：不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定2．答：这种说法是不对的。
工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。
3．答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4．答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
5．答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6．答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。
7．答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。
8．答：（1）第一种情况如图1-1（a）,不作功（2）第二种情况如图1-1（b）,作功（3）第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来，第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。
9．答：经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。
系统和外界整个系统不能恢复原来状态。
10．答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统恢复到原来状态，外界没有变化；若存在不可逆因素，系统恢复到原状态，外界产生变化。
11．答：不一定。
主要看输出功的主要作用是什么，排斥大气功是否有用。
第二章 热力学第一定律1．答：将隔板抽去，根据热力学第一定律w u q +∆=其中0,0==w q 所以容器中空气的热力学能不变。
工程热力学思考题答案第十二章
第十二章 理想气体混合物及湿空气1.处于平衡状态的理想气体混合气体中，各种组成气体可以各自互不影响地充满整个体积，他们的行为可以与它们各自单独存在时一样，为什么？答：混合气体的热力学性质取决于各组成气体的热力学性质及成分，若各组成气体全部处在理想气体状态，则其混合物也处在理想气体状态，具有理想气体的一切特性。
2.理想气体混合物中各组成气体究竟处于什么样的状态？答：若各组成气体全部处在理想气体状态，遵循状态方程pV nRT =。
3.道尔顿分压定律和亚美格分体积定律是否适用于实际气体混合物？答：否。
只有当各组成气体的分子不具有体积，分子间不存在作用力时，处于混合状态的各组成气体对容器壁面的撞击效果如同单独存在于容器时的一样，这时道尔顿分压力定律和亚美格分体积定律才成立，所以道尔顿分压定律和亚美格分体积定律只适用于理想气体混合物。
4.混合气体中如果已知两种组分A 和B 的摩尔分数x A >x B ，能否断定质量分数也是ωA >ωB ？ 答：否。
i i i eqx M M ω=⋅，质量分数还与各组分的摩尔质量有关。
5.可以近似认为空气是1 mol 氧气和3.76 mol 氮气混合构成（即x O2=0.21、x N2=0.79），所以0.1 MPa 、20°C 的4.76 mol 空气的熵应是0.1 MPa 、20°C 的1 mol 氧气的熵和0.1 MPa 、20°C 的3.76 mol 氮气熵的和，对吗？为什么？ 答：不对。
计算各组分熵值时，应该使用分压力，即(,)i i s f T p =。
6.为什么混合气体的比热容以及热力学能、焓和熵可由各组成气体的性质及其在混合气体中的混合比例来决定？混合气体的温度和压力能不能由同样方法确定？答：根据比热容的定义，混合气体的比热容是1k g 混合气体温度升高1°C 所需热量。
工程热力学课后答案--华自强张忠进高青(第四版)第12章
致冷系数
ε = q2 = 51.655 8 = 0.657 w0 78.62
12-5 一台氨蒸气压缩制冷装置，其冷库温度为－10 ℃，冷
凝器中冷却水温度为20 ℃，试求单位质量工质的制冷量、装置消
耗的功、冷却水带走的热量以及制冷系数。
解 按题意 T0=T4=263 K， T2=T3=293 K
由氨的压焓图查得h0=157 5 kJ/kg，h2=172 5 kJ/kg，h3=h4=423 kJ/kg
率的多少倍？ 解 按题意此建筑物需供热： Q& =0.5×[20—(—5)]=0.5×25=12.5 kW
由T1=27+273=300 K 及 T2=—13+273=260 K，查得： h1=1 570 kJ/kg，h2=1 775 kJ/kg，h3=450 kJ/kg
∴ q1=h2—h3=1 775—450=1 325 kJ/kg
− T4 )
=
c po[T1−T3 (
p4 p3
(κ −1)
)κ ]
= 1.004[263 − 293( 0.1)0.4 /1.4 ] 0.4
= 66.10 kJ/kg = 0.018 36 kW ⋅ h/kg
所以空气的流量为：
qm
=
Q2 q2
=
150 0.01836
= 815 9 kg/h
膨胀机的功率为：
消耗的净功。
解 冷库温度
T4 = −10 + 273 = 263 K；
冷却水温度 空气最高压力 空气最低压力
T3 = 10 + 273 = 288 K p3 = 0.5MPa = p2 p4 = 0.1MPa = p1
制冷系数
清华大学工程热力学思考题答案
可确定内能和焓。但理想气体的内能和焓只决定于温度，与压 力，比容无关，前后有否矛盾，如何理解？
答：不矛盾。
பைடு நூலகம்
理想气体内能和焓只决定于温度，这是由于理想气体本身假设决定
的。对于理想气体模型，假设其分子之间没有相互作用力，也就不存在
分子之间的内位能。再结合理想气体方程，则有：
因此，理想气体的内能和焓只决定于温度，而与压力、比容无关。
口系统热力学第一定律，，有0〈〈（吸热）。 4． 推进功与过程有无关系？
答：推进功是因工质出、入开口系统而传递的功。推进功是工质在流动 中向前方传递的功，并且只有在工质的流动过程中才出现。当系统出口 处工质状态为（，）时，1kg工质流出系统，系统所需要做出的推进功 为。推进功的大小仅与选取出口处的压力和比容数值的乘积有关，因此 是状态参数，且为广延参数。
温度的单值函数等条件出发，导得，于是他认为理想气体的熵 应是温度的单值函数。判断是否正确？为什么？ 答：是不正确的。 因为得到结论的条件中有错误，理想气体的比热容不是温度的单值 函数。对于理想气体，只有定容和定压比热容才是温度的单值函数。同 时，的表述有问题，因为，因此得到的不仅是可逆过程的换热量，而是 任意过程的换热量。因此将(2)代入(1)中是不正确的。 10． 在u-v图上画出定比热容理想气体的可逆定容加热过程，可逆
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第十二章 理想气体混合物及湿空气
1.处于平衡状态的理想气体混合气体中，各种组成气体可以各自互不影响地充满整个体积，他们的行为可以与它们各自单独存在时一样，为什么？
答：混合气体的热力学性质取决于各组成气体的热力学性质及成分，若各组成气体全部处在理想气体状态，则其混合物也处在理想气体状态，具有理想气体的一切特性。
2.理想气体混合物中各组成气体究竟处于什么样的状态？
答：若各组成气体全部处在理想气体状态，遵循状态方程pV nRT =。
3.道尔顿分压定律和亚美格分体积定律是否适用于实际气体混合物？
答：否。
只有当各组成气体的分子不具有体积，分子间不存在作用力时，处于混合状态的各组成气体对容器壁面的撞击效果如同单独存在于容器时的一样，这时道尔顿分压力定律和亚美格分体积定律才成立，所以道尔顿分压定律和亚美格分体积定律只适用于理想气体混合物。
4.混合气体中如果已知两种组分A 和B 的摩尔分数x A >x B ，能否断定质量分数也是ωA >ωB ？ 答：否。
i i i eq
x M M ω=⋅，质量分数还与各组分的摩尔质量有关。
5.可以近似认为空气是1 mol 氧气和3.76 mol 氮气混合构成（即x O2=0.21、
x N2=0.79），所以0.1 MPa 、20°C 的4.76 mol 空气的熵应是0.1 MPa 、20°C 的1 mol 氧气的熵和0.1 MPa 、20°C 的3.76 mol 氮气熵的和，对吗？为什么？
答：不对。
计算各组分熵值时，应该使用分压力，即(,)i i s f T p =。
6.为什么混合气体的比热容以及热力学能、焓和熵可由各组成气体的性质及其在混合气体中的混合比例来决定？混合气体的温度和压力能不能由同样方法确定？
答：根据比热容的定义，混合气体的比热容是1kg 混合气体温度升高1°C 所需热量。
理想气体混合物的分子满足理想气体的两点假设，各组成气体分子的运动不因存在其他气体而受影响。
混合气体的热力学能、焓和熵都是广延参数，具有可加性。
所以混合气体的比热容以及热力学能、焓和熵可由各组成气体的性质及其在混合气体中的混合比例来决定。
混合气体的温度和压力是强度参数，不能由同样方法确定。
7.为何阴雨天晒衣服不易干，而晴天则容易干？
答：阴雨天空气的湿度大，吸取水蒸气的能力差，所以晒衣服不易干。
晴天则恰恰相反，所以容易干。
8.为何冬季人在室外呼出的气是白色雾状?冬季室内有供暖装置时，为什么会感到空气干燥？用火炉取暖时，经常在火炉上放—壶水，目的何在?
答：人呼出的气体是未饱和湿空气。
当进入外界环境时，外界环境的温度很低使得呼出的气体得到冷却。
在冷却过程中，湿空气保持含湿量不变，温度降低。
当低于露点温度时就有水蒸气不断凝结析出，这就形成了白色雾状气体。
冬季室内有供暖装置时，温度较高，使空气含湿量减小。
因此会觉得干燥。
放一壶水的目的就是使水加热变成水蒸气散发到空气中增加空气的含湿量。
9.绝对湿度是1 m3的湿空气中所含水蒸气的质量，它非常直接地指出了湿空气中水蒸气的量，能不能用绝对湿度衡量湿空气的吸湿能力？
答：绝对湿度并不能完全说明湿空气的潮湿程度和吸湿能力。
因为同样的绝对湿度，若空气温度不同，湿空气吸湿能力也不同。
所以绝对湿度不能完全说明湿空气的吸湿能力，由此而引入了相对湿度的概念。
10.何谓湿空气的露点温度?解释降雾、结露、结霜现象，并说明它们发生的条件。
答：露点：湿空气中水蒸气的分压力所对应的饱和温度称为湿空气的露点温度，或简称露点。
a)雾是近地面空气中的水蒸气发生的凝结现象。
白天温度比较高，空气中可容纳较多的水汽。
但是到了夜间，地面温度较低，空气把自身的热量传给地面，空气温度下降，这时湿空气随温度降低呈现出过饱和状态，就会发生凝结，当足够多的水分子与空气中微小的灰尘颗粒结合在一起，同时水分子本身也会相互粘结，就变成小水滴或冰晶，这就形成了雾。
雾的形成基本条件，一是近地面空气中的水蒸气含量充沛，二是地面气温低。
三是在凝结时必须有一个凝聚核，如尘埃等。
b)露是水蒸气遇到冷的物体凝结成的水珠。
露的形成有两个基本条件：一是水汽条件好，二是温度比较低的物体（低，指与露点温度比较）。
温度逐渐降低且保持含湿量不变。
当温度低于露点温度时就有水珠析出，这就形成露。
c)霜是近地面空气中的水蒸气在物体上的凝华现象。
霜的形成有两个基本条件，一是空气中含有较多的水蒸气，二是有冷(O°C以下)的物体。
湿空气与温度较低物体接触达到水汽过饱和的时候多余的水汽就会析出。
如果温度在0°C以下，则多余的水汽就在物体表面上凝华为冰晶，形成霜。
11.何谓湿空气的含湿量？相对湿度愈大含湿量愈高，这样说对吗？
答：含湿量d：1 千克干空气所带有的的水蒸气的质量。
相对湿度是湿空气中实际包含的水蒸气量与同温度下最多能包含的水蒸气量的百分比。
相对湿度是一个比值，不能简单的地说相对湿度愈大含湿量愈高，他与同温度下最多能包含的水蒸气量是相关的。
12.刚性容器内湿空气温度保持不变而充入干空气，问容器内湿空气的φ、d、p v 如何变化？
答：φ减小，d 减小，p v减小。
13.若封闭汽缸内的湿空气定压升温，问湿空气的φ、d、h如何变化？
答：φ减小，d 不变，h 变大。
14.湿空气节流后，p v、φ、d、h如何变化？
答：p v 增大，φ增大，d 增大，h 不变。
15.有人说热水流经冷却塔后，温度可以降到低于冷却塔的进气温度（即环境大气温度）对不对？为什么？
答：对。
热水的冷却实质是蒸发散热，接触传热和辐射传热三个过程的共同作用。
在某些条件下，热水的冷却主要靠蒸发散热，所以热水流经冷却塔后，温度可以降到低于冷却塔的进气温度（即环境大气温度）。
16.某项工程中需使用高纯度的氮气，为防止因杂质水蒸气冻结而堵塞管道，要求该气体在0.1MPa条件下的露点不高于-40°C。
测试过程在0.2MPa下进行，测得露点为-50°C，请问这批气体是否合格？为什么？
答：合格。
在0.2MPa下的露点为-50°C，由湿空气中水蒸气状态的p-v图和T-s图知，在0.1MPa下的露点小于0.2MPa下的露点-50°C，显然不高于-40°C，所以合格。
17.我国大部分地区水资源不足，严重制约我国经济发展和人民生活提高。
冷却塔是利用蒸发冷却原理，使热水降温以获得工业用循环冷却水的节水装置。
所以我国缺水地区，甚至像地处江南水乡的上海地区也在火力发电厂建设冷却塔达到节水和降低热污染的目的。
为了进一步节水有些地方利用强电场让已蒸发到空气中的水蒸气凝结，回收，你对此有什么看法？
答：从火力发电厂冷却塔蒸发出来的水雾是由无数微小水粒构成。
当这些微小水粒子经过高压电场时被荷电并成为带电水粒子。
在电场的作用下,荷电微水粒子向异性电极移动并最终到达异性电极,当到达电极的荷电微水粒子到一定浓度时, 形成水薄膜直至开始流动,这样可以用容器或管道回收这些在电极上的水。
电极可以设在冷却塔内部和/或冷却塔的外部。
这种方法能够很好地节约发电厂因蒸发而造成的水耗。