工程热力学第三章答案
广大复习资料之工程热力学第三章思考题答案
3-1门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行,若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面,感到凉爽。
于是有人就想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的,你认为这种想法可行吗? 解：按题意，以门窗禁闭的房间为分析对象，可看成绝热的闭口系统，与外界无热量交换，Q =0，如图所示，当安置在系统内部的电冰箱运转时，将有电功输入系统，根据热力学规定：W <0，由热力学第一定律W U Q +∆=可知，0>∆U ，即系统的热力学能增加，也就是房间内空气的热力学能增加。
由于空气可视为理想气体，其热力学能是温度的单值函数。
热力学能增加温度也增加，可见此种想法不但不能达到降温目的，反而使室内温度有所升高。
3-2既然敞开冰箱大门不能降温，为什么在门窗紧闭的房间内安装空调器后却能使温度降低呢?解:仍以门窗紧闭的房间为对象。
由于空调器安置在窗上，通过边界向环境大气散热,这时闭口系统并不绝热,而且向外界放热，由于Q<0，虽然空调器工作时依旧有电功W 输入系统，仍然W<0，但按闭口系统能量方程：W Q U -=∆，此时虽然Q 与W 都是负的,但W Q >，所以∆U<0。
可见室内空气热力学能将减少,相应地空气温度将降低。
3-6 下列各式，适用于何种条件？(说明系统、工质、过程)1）q=du+ w ；适用于闭口系统、任何工质、任何过程 2）q=du+ pdv ；适用于闭口系统、任何工质、可逆过程3）q=c v dT+ pdv ；适用于闭口系统、理想气体、任何过程4）q=dh ；适用于开口系统、任何工质、稳态稳流定压过程5）q=c p dT- vdp 适用于开口系统、理想气体、可逆过程3-8 对工质加热，其温度反而降低，有否可能？答：有可能，如果工质是理想气体，则由热力学第一定律Q=ΔU+W。
理想气体吸热，则Q>0，降温则ΔT<0，对于理想气体，热力学能是温度的单值函数，因此，ΔU <0。
工程热力学03章习题提示与答案
而p 、p ，V 、V ，T 、T ，n 、n 等均为已知。现使A、B两部分气体通过活塞传热及移动活塞而使两
A
BB
A
BB
A
BB
A
BB
部分达到相同的温度及压力。设比热容为定值，活塞和缸的摩擦可忽略不计，试证明：
T
= TA
nA nA + nB
+ TB
nB nA +nB
,
p
=
pA
VA VA + VB
+
pB
− s10
− Rln
p2 p1
，标准状态熵由热力性质表查取；(2)比热容为定值时，熵变为
Δs
=
c
p0
ln
T2 T1
− Rln
p2 p1
。
答案：(1) Δs = 23.52 J/(mol·K)；(2) Δs = 22.73 J/(mol·K)。
3-12 有一空储气罐自输气总管充气，若总管中空气的压力为0.6 Mpa、温度为27 ℃，试求：(1)当罐 内压力达到0.6 MPa时罐内空气的温度；(2)罐内温度和输气总管内空气温度的关系。
提示：空气看做理想气体，比热容看作定值。
答案： ΔS = -0.023 28 kJ/K。
·12·
3-11 有1 mol氧，其温度由300K升高至600 K，且压力由0.2 MPa降低到0.15 MPa，试求其熵的变化： (1)按氧的热力性质表计算；(2)按定值比热容计算。
提示：(1) Δs =
s
0 2
习题提示与答案第三章理想气体热力学能焓比热容和熵的计算31有1kg氮气若在定容条件下受热温度由100升高到500试求过程中氮所吸收的热量
工程热力学课后作业答案(第三章)第五版
3－1 安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h，假设能容纳2000人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初20min内礼堂中的空气内能增加多少？（2）把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少？如何解释空气温度的升高。
解：（1）热力系：礼堂中的空气。
闭口系统根据闭口系统能量方程Q+=∆UW因为没有作功故W=0；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热。
⨯Q＝2.67×105kJ2000⨯=2060/400（1）热力系：礼堂中的空气和人。
闭口系统根据闭口系统能量方程∆=Q+UW因为没有作功故W=0；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量，所以内能的增加为0。
空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。
3－5，有一闭口系统，从状态1经a变化到状态2，如图，又从状态2经b回到状态1；再从状态1经过c 变化到状态2。
在这个过程中，热量和功的某些值已知，如表，试确定未知量。
解：闭口系统。
使用闭口系统能量方程(1)对1-a-2和2-b-1组成一个闭口循环，有⎰⎰=WδQδ即10＋（－7）＝x1+（－4）x1=7 kJ(2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环x2＋（－7）＝2+（－4）x2=5 kJ(3)对过程2-b-1，根据W U Q +∆==---=-=∆)4(7W Q U －3 kJ3-6 一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环，试填充表中所缺数据。
解：同上题3-7 解：热力系：1.5kg 质量气体闭口系统，状态方程：b av p +=)]85115.1()85225.1[(5.1---=∆v p v p U ＝90kJ由状态方程得1000＝a*0.2+b200=a*1.2+b解上两式得：a=-800b=1160则功量为2.12.0221]1160)800(21[5.15.1v v pdv W --==⎰＝900kJ 过程中传热量 WU Q +∆=＝990 kJ3－8 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa ，温度为27℃的空气，右边为真空，容积为左边5倍。
工程热力学知到章节答案智慧树2023年四川大学
工程热力学知到章节测试答案智慧树2023年最新四川大学绪论单元测试1.热力发电属于热能的（）。
参考答案:动力利用第一章测试1.与外界只发生质量交换而无热量交换的热力系统称为（）。
参考答案:开口系统2.如果环境压力为100kPa，相对压力为70kPa，则绝对压力为（）。
参考答案:170 kPa3.热力学中一般规定，系统对外界做功为（），系统从外界吸热为（）。
参考答案:正/正4.T-s图上，可逆过程线与s轴围成的面积表示（）。
参考答案:热量5.工质经历一个循环后回到初始状态，其熵（）。
参考答案:不变6.稳定状态（）是平衡状态，而平衡状态（）是稳定状态。
参考答案:不一定/一定7.在p-v图上，任意一个正向循环其（）。
参考答案:压缩功小于膨胀功8.在T-s图上，任意一个逆向循环其（）。
参考答案:吸热小于放热9.容积变化功定义式的适用条件是____过程。
参考答案:null10.经历一个不可逆循环，工质不能恢复到原来的状态（）。
参考答案:错第二章测试1.公式的适用条件是（）。
参考答案:任意工质，可逆过程2.热力学第一定律阐述了能量转换的（）。
参考答案:数量关系3.下列哪些项属于开口系统的技术功范围（）。
参考答案:内部功;进出口的势能差;进出口的动能差4.外部储存能是（）。
参考答案:有序能5.热力学能是（）参考答案:无序能;状态量6.理想气体等温压缩过程，其焓变化量（）。
参考答案:为零7.稳定流动能量方程适用于下列哪些稳定运行的机械设备（）。
参考答案:压气机;锅炉;燃气轮机;蒸汽轮机8.充满空气的绝热刚性密闭容器中装有电热丝，通电后取空气为系统，则有（）。
参考答案:Q＞0，∆U＞0，W=09.工质流经开口系统时存在流动功，流动功（）状态参数。
参考答案:是10.一定量在水，在自然界中从海水中蒸发为云，一定气候条件下形成雨雪降落，凝结成冰，冰雪融化后又流入江河，最后汇入大海，回到初始状态。
经历了整个循环后，水的热力学能和焓的变化为（）参考答案:热力学能和焓均不变11.气体吸热后，热力学能一定增加。
工程热力学(第五版)课后习题答案(全章节)
工程热力学(第五版)习题答案工程热力学（第五版）廉乐明 谭羽非等编 中国建筑工业出版社第二章 气体的热力性质2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状态下2N 的比容和密度；（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv 。
解：（1）2N 的气体常数2883140==M R R ＝296.9)/(K kg J ∙（2）标准状态下2N 的比容和密度1013252739.296⨯==p RT v ＝0.8kg m /3 v 1=ρ＝1.253/m kg（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积MvMv ＝pT R 0＝64.27kmol m /3 2-3．把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。
试求被压入的CO2的质量。
当地大气压B ＝101.325 kPa 。
解：热力系：储气罐。
应用理想气体状态方程。
压送前储气罐中CO2的质量 压送后储气罐中CO2的质量 根据题意容积体积不变；R ＝188.9Bp p g +=11 （1） Bp p g +=22（2） 27311+=t T（3） 27322+=t T（4）压入的CO2的质量)1122(21T p T p R v m m m -=-=（5）将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa ，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题1000)273325.1013003.99(287300)1122(21⨯-=-=-=T p T p R v m m m ＝41.97kg2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa 的空气3 m3，充入容积8.5 m3的储气罐内。
工程热力学习题(第3章)解答
第3章 热力学第一定律3.5空气在压气机中被压缩。
压缩前空气的参数为p 1=1bar ，v 1=0.845m 3/kg ，压缩后的参数为p 2=9bar ，v 2=0.125m 3/kg ，设在压缩过程中1kg 空气的热力学能增加146.5kJ ，同时向外放出热量55kJ 。
压缩机1min 产生压缩空气12kg 。
求：①压缩过程中对1kg 空气做的功；②每生产1kg 压缩空气所需的功（技术功）；③带动此压缩机所用电动机的功率。
解：①闭口系能量方程q=∆u+w 由已知条件：q=-55 kJ/kg ，∆u=146.5 kJ/kg得 w =q -∆u=-55kJ-146.5kJ=-201.5 kJ/kg即压缩过程中压气机对每公斤气体作功201.5 kJ②压气机是开口热力系，生产1kg 空气需要的是技术功w t 。
由开口系能量守恒式：q=∆h+w tw t = q -∆h =q-∆u-∆(pv)=q-∆u-(p 2v 2-p 1v 1)=-55 kJ/kg-146.5 kJ/kg-(0.9×103kPa×0.125m 3/kg-0.1×103kPa×0.845m 3/kg)=-229.5kJ/kg即每生产1公斤压缩空气所需要技术功为229.5kJ③压气机每分钟生产压缩空气12kg ，0.2kg/s ，故带动压气机的电机功率为N=q m·w t =0.2kg/s×229.5kJ/kg=45.9kW3.7某气体通过一根内径为15.24cm 的管子流入动力设备。
设备进口处气体的参数是：v 1=0.3369m 3/kg ，h 1=2826kJ/kg ，c f1=3m/s ；出口处气体的参数是h 2=2326kJ/kg 。
若不计气体进出口的宏观能差值和重力位能差值，忽略气体与设备的热交换，求气体向设备输出的功率。
解：设管子内径为d ，根据稳流稳态能量方程式，可得气体向设备输出的功率P 为：2222f1121213(0.1524)()()(28262326)440.3369c d P m h h h h v ×=−=−=−× =77.5571kW 。
马沛生 主编 化工热力学 第三章习题解答汇编
第三章 纯流体的热力学性质计算思考题3-1气体热容，热力学能和焓与哪些因素有关？由热力学能和温度两个状态参数能否确定气体的状态？答：气体热容，热力学能和焓与温度压力有关，由热力学能和温度两个状态参数能够确定气体的状态。
3-2 理想气体的内能的基准点是以压力还是温度或是两者同时为基准规定的？ 答：理想气体的内能的基准点是以温度为基准规定的。
3-3 理想气体热容差R p v c c -=是否也适用于理想气体混合物？答：理想气体热容差R p v c c -=不适用于理想气体混合物，因为混合物的组成对此有关。
3-4 热力学基本关系式d d d H T S V p =+是否只适用于可逆过程？ 答：否。
热力学基本关系式d d d H T S V p =+不受过程是否可逆的限制3-5 有人说：“由于剩余函数是两个等温状态的性质之差，故不能用剩余函数来计算性质随着温度的变化”，这种说法是否正确？答：不正确。
剩余函数是针对于状态点而言的；性质变化是指一个过程的变化，对应有两个状态。
3-6 水蒸气定温过程中，热力学内能和焓的变化是否为零？答：不是。
只有理想气体在定温过程中的热力学内能和焓的变化为零。
3-7 用不同来源的某纯物质的蒸气表或图查得的焓值或熵值有时相差很多，为什么？能否交叉使用这些图表求解蒸气的热力过程？答：因为做表或图时选择的基准可能不一样，所以用不同来源的某纯物质的蒸气表或图查得的焓值或熵值有时相差很多。
不能够交叉使用这些图表求解蒸气的热力过程。
3-8 氨蒸气在进入绝热透平机前，压力为2.0 MPa ，温度为150℃，今要求绝热透平膨胀机出口液氨不得大于5%，某人提出只要控制出口压力就可以了。
你认为这意见对吗？为什么？请画出T -S 图示意说明。
答：可以。
因为出口状态是湿蒸汽，确定了出口的压力或温度，其状态点也就确定了。
3-9 很纯的液态水，在大气压力下，可以过冷到比0℃低得多的温度。
假设1kg 已被冷至-5℃的液体。
工程热力学经典例题-第三章_secret
3．5 典型例题例题3－１ 某电厂有三台锅炉合用一个烟囱，每台锅炉每秒产生烟气733m （已折算成标准状态下的体积），烟囱出口出的烟气温度为100C ︒，压力近似为101.33kPa ，烟气流速为30m/s 。
求烟囱的出口直径。
解 三台锅炉产生的标准状态下的烟气总体积流量为33V073m /s 3219m /s q =⨯=烟气可作为理想气体处理，根据不同状态下，烟囱内的烟气质量应相等，得出V 0V 0pq p q T T = 因p =0p ，所以33V0V 0219m /s (273100)K299.2m /s 273K q T q T ⨯+===烟囱出口截面积 32V f 299.2m /s9.97m 30m/sq A c ===烟囱出口直径 2449.97m 3.56m 3.14Ad π⨯=== 讨论在实际工作中，常遇到“标准体积”与“实际体积”之间的换算，本例就涉及到此问题。
又例如：在标准状态下，某蒸汽锅炉燃煤需要的空气量3V 66000m /h q =。
若鼓风机送入的热空气温度为1250C t =︒，表压力为g120.0kPa p =。
当时当地的大气压里为b 101.325kPa p =，求实际的送风量为多少？解 按理想气体状态方程，同理同法可得 01V1V010p T q q p T = 而 1g1b 20.0kPa 101.325kPa 121.325kPa p p p =+=+= 故 33V1101.325kPa (273.15250)K66000m 105569m /h 121.325kPa 273.15kPaq ⨯+=⨯=⨯例题３－２ 对如图３－９所示的一刚性容器抽真空。
容器的体积为30.3m ，原先容器中的空气为0.1MPa ，真空泵的容积抽气速率恒定为30.014m /min ，在抽气工程中容器内温度保持不变。
试求：（１） 欲使容器内压力下降到0.035MPa 时，所需要的抽气时间。
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RT 0.287 273 0.773 m3 /kg
p 101.325
千摩尔容积： V mv 29 0.773 22.4 m3 /kmol
.
1、已知某气体的分子量为29，求：（1）气体常数；（2）标准状态 下的比体积及千摩尔容积；（3）在P = 0.1MPa，20℃时的比体积及 千摩尔容积。
解： (1) 依据热力学第一定律有
QHWt 对于定压流动，
2
Wt 1Vdp0
故 QH
（1）按比定值热容计算 由附表3可查得空气的比定压热容：cp = 1.004 kJ/(kg·K)
q h c p ( T 2 T 1 ) 1 . 0 0 4 ( 3 2 7 2 7 ) 3 0 1 . 2 k J / k g
。
q h h 6 0 0 K h 3 0 0 K 6 0 7 . 0 2 3 0 0 . 1 9 3 0 6 . 8 3 k J / k g
.
（5）利用比定值热容法计算空气内能和熵的变化 ① 空气内能的变化： 因为
ucv(T2T1) 由附表3查得空气的比定压热容：
c v 0 .7 1 6k J/(k g g K )
Q
U1 U A1 UB1 mAuA1 mBuB1 mAcVATA1 mBcVBTB1
U2 m2u2 m2cv2T2
工程热力学第三章习题课
.
1、已知某气体的分子量为29，求：（1）气体常数；（2）标准状态 下的比体积及千摩尔容积；（3）在P = 0.1MPa，20℃时的比体积及 千摩尔容积。
解： （1）气体常数 R
R Rm 8.314 0.287 kJ/(kggK) M 29
（2）标准状态下的比体积及千摩尔容积
对达到要求后总的气体
N p V 1 1 0 3 3 1 .1 1 7k m o l R m T8 .3 1 4(2 7 35 0 )
由题意知： N N 1 N 2 1 . 1 1 7 0 . 5 0 2 8 2 0 . 0 0 8 4 4 t
所以
t = 72.79 min。
.
4、若将空气从27℃定压加热到327℃，试分别用下列各法计算对每千克空气所加入的热 量， 并进行比较。（1）比定值热容法；（2）平均比热容法；（3）比热容经验公式法；（4）应用空 气热力性质表。并利用比定值热容法计算空气内能和熵的变化。
（3）在 p = 0.1MPa，20℃时的比体积及千摩尔容积 因为 p = 0.1MPa = 100 kPa，T = 20℃ = 293K
pv RT
v RT 0.287 293 0.841 m3 /kg
p
100
千摩尔容积： V mv 29 0.841 24.39 m3 /kmol 。
.
6、两股压力相同的空气混合，一股温度400℃，流量120kg/h；另一 股温度100℃，流量150kg/h。若混合过程是绝热的，比热容取为定 值，求混合气流的温度和混合过程气体熵的变化量。
解：
（1）混合气体的温度
取两种气体为系统，则系统与外界无热量和功交换，依据热力学第一定律有
U 0 ，即 U1 = U2
所以
u 0 . 7 1 6 ( 6 0 0 3 0 0 ) 2 1 4 . 8 k J / k g
② 空气熵的变化：因为 NhomakorabeascplnTT12
Rlnp2 p1
又因为空气是定压加热的，所以
故
p1
p2
ln
p2 p1
0
s c p ln T T 1 2 1 .0 0 4 ln 3 6 0 0 0 0 0 .6 9 6 k J /(k g g K )
空气分子量M = 29，则
qVh 600cp.mdT
300 M
1 600(28.151.967103T4.801106T21.966109T3)dT
29300 308.73kJ/kg
（4）应用空气热力性质表计算： 查附表6，得
h 3 0 0 K 3 0 0 . 1 9 k J / k g ,h 6 0 0 K 6 0 7 . 0 2 k J / k g
.
（2）按平均比热容计算 因为t1 = 27℃，t2 = 327℃
查附表4可知：
cp|0 01.004kJ/(kg•℃ ),cp|1 0001.006kJ/(kg•℃ ) cp|3 0001.019kJ/(kg•℃ ),cp|0 4001.028kJ/(kg•℃ )
采用内插法，得
cp|0 271.0 1 0 0 6 0 1.0 004(270)1.0041.00454kJ/(kg•℃ ) cp|3 0271.0 42 08 0 1 3 .0 0 0 19(327300)1.0191.02143kJ/(kg•℃ )
.
3、某储罐容器为3m3，内有空气，压力指示为0.3MPa，温度计读数为15℃，现由压缩机每 分钟从压力为0.1MPa，温度为12℃的大气中吸入0.2m3的空气，经压缩后送入储罐，问经多长 时间可使储罐内气体压力升高到1MPa、温度升到50℃？
解：由题意知：
因为:
pV pVNRmTNRmT
对储罐容器内原有的气体：
所以 q h c p | 3 0 2 7 t 2 c p | 0 2 7 t 1 1 . 0 2 1 4 3 3 2 7 1 . 0 0 4 5 4 2 7 3 0 6 . 8 8 5 k J / k g
.
(3).按比热容经验公式计算 查附表2知：
c p . m 2 8 . 1 5 1 . 9 6 7 1 0 3 T 4 . 8 0 1 1 0 6 T 2 1 . 9 6 6 1 0 9 T 3
N 1 R p m 1 V T 1 1 ( 0 .3 8 . 3 1 1 0 4 3 ( 1 2 0 7 1 3 . 3 2 1 5 5 ) ) 3 0 .5 0 2 8 2 k m o l
对输入储罐容器的气体
N 2R p m 2 V T 2 2 8 .0 3 .1 1 4 1 ( 0 2 3 7 3 0 .2 1 t2 ) 0 .0 0 8 4 4 tk m o l