工程热力学作业
(完整版)工程热力学习题册有部分答案
第一篇工程热力学第一章基本概念及气体的基本性质第二章热力学第一定律一、选择题3、已知当地大气压P b , 真空表读数为Pv , 则绝对压力P 为（a ）。
(a) P=P b -Pv （b ）P=Pv -P b （c ）P=P b +Pv4、.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为( b )A.真空p v=0.08MpaB.表压力p g=0.08MPaC.真空p v=0.28MpaD.表压力p g=0.28MPa5、绝对压力p, 真空pv，环境压力Pa间的关系为( d )A.p+pv+pa=0B.p+pa－pv=0C.p－pa－pv=0D.pa－pv－p=06、气体常量R( d )A.与气体种类有关,与状态无关B.与状态有关,与气体种类无关C.与气体种类和状态均有关D.与气体种类和状态均无关7、适用于（ c ）(a) 稳流开口系统(b) 闭口系统(c) 任意系统(d) 非稳流开口系统8、某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（c ）正确。
(a) ds ＞δq/T （b ）ds ＜δq/T （c ）ds=δq/T9、理想气体1kg 经历一不可逆过程，对外做功20kJ 放热20kJ ，则气体温度变化为（b ）。
(a) 提高（b ）下降（c ）不变10、平衡过程是可逆过程的（b ）条件。
(a) 充分（b ）必要（c ）充要11、热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的（ a ）(a) 膨胀(b) 压缩(c) 凝结(d) 加热13、经历一不可逆循环过程，系统的熵（ d ）(a) 增大（b ）减小（c）不变（d ）可能增大，也可能减小14、能量方程适用于（ d ）(a) 只要是稳定流动，不管是否为可逆过程（b）非稳定流动，可逆过程(c) 非稳定流动，不可逆过程(d) 任意流动，任意过程15、理想气体可逆绝热过程中的技术功等于（a ）(a) －△ h （b ）u 1 -u 2 （c ）h 2 -h 1 （d ）－△ u16、可以通过测量直接得到数值的状态参数（ c ）(a) 焓(b) 热力学能(c) 温度(d) 熵18、若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的△S 必( b )可逆过程△S。
北航工程热力学 作业答案参考
作业：思考题1－5，1－7；习题1－6。
S 1-5：何为平衡状态？平衡状态和均匀状态是否同一概念？平衡必须满足什么条件？系统不受外界影响的条件下，如果各部分的宏观状态参数不随时间变化，系统处于平衡状态。
平衡状态和均匀状态不是同一概念。
平衡状态强调不受外界影响＋状态参数不随时间变化；均匀状态强调的是状态参数不随空间变化，空间分布均匀。
举例：封闭刚性容器内的水和水蒸汽混合物，处于平衡状态，但不处于均匀状态。
平衡条件：力平衡、温度平衡、化学平衡－无势差。
注意：要讲清楚二者的区别，而不是简单的判断和给出定义描述。
S 1-7：可逆过程与平衡过程（内平衡过程）有何区别？造成不可逆的因素有哪些？可逆过程一定是平衡过程，平衡过程不一定是可逆过程；无耗散（无摩擦）的平衡过程是可逆过程。
造成不可逆的因素：胀缩时有力不平衡、传热有温差，运动有摩擦。
注意：要讲清楚二者的区别，而不是简单的判断和给出定义描述。
X 1－6： 解：1760 1.03323 1.01325atm mmHg at bar === 19.829.82/1.033239.504p at atm atm === 2 4.24 4.24/1.01325 4.185p bar atm atm ===745745/7600.98B mmHg atm atm === 19.5040.9810.484A p p B atm =+=+= 2B A p p p +=210.484 4.185 6.299B A p p p atm =-=-= 注意：2B p p B =+是错误的；“真空度”：v p B p =-，B 一般特指地面标准大气压，1B atm =，所以1v p atm <。
S2-5：功是过程量，而推挤功pv 却只取决于状态，怎么理解？热力学力里的功是广义功，体系作功的大小与过程经历的路径和条件有关，不同的过程即使起止状态相同，做功大小也不同，因此，功是过程量。
工程热力学课后作业答案第五版全共25页word资料
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/3v1=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/32-3．把CO 2压送到容积3m 3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CO 2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CO 2的质量 压送后储气罐中CO 2的质量 根据题意容积体积不变；R ＝188.9B p p g +=11 （1） B p p g +=22（2） 27311+=t T（3） 27322+=t T（4）压入的CO 2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 m 3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 m 3，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 m 3，充入容积8.5 m 3的储气罐内。
设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到0.7MPa ？设充气过程中气罐内温度不变。
工程热力学习题集及答案(1)
工程热力学习题集及答案一、填空题1．能源按使用程度和技术可分为 常规 能源和 新 能源。
2．孤立系是与外界无任何 能量 和 物质 交换的热力系。
3．单位质量的广延量参数具有 强度量 参数的性质，称为比参数。
4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 54kpa 。
5．只有 准平衡 过程且过程中无任何 耗散 效应的过程是可逆过程。
6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 干饱和蒸汽 和 过热蒸汽 。
7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 高 、水蒸气含量越 多 ，湿空气越潮湿。
（填高、低和多、少）8．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 等于零 为可逆循环。
9．熵流是由 与外界热交换 引起的。
10．多原子理想气体的定值比热容V c = g 72R 。
11．能源按其有无加工、转换可分为 一次 能源和 二次 能源。
12．绝热系是与外界无 热量 交换的热力系。
13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 两 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。
14．测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器内的绝对压力为 173a KP 。
15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使系统和外界都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。
16．卡诺循环是由两个 定温 和两个 绝热可逆 过程所构成。
17．相对湿度越 小 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 大 。
（填大、小）18．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 小于零 为不可逆循环。
19．熵产是由 不可逆因素 引起的。
20．双原子理想气体的定值比热容p c = 72g R 。
21．基本热力学状态参数有：（ 压力）、（温度 ）、（体积）。
22．理想气体的热力学能是温度的（单值 ）函数。
工程热力学习题及答案
工程热力学习题及答案
工程热力学学习题及答案
热力学是工程学习中的重要一环，它涉及到能量转化、热力循环等方面的知识。
在学习热力学的过程中，我们常常会遇到各种各样的学习题，下面就来看一些
典型的热力学学习题及答案。
1. 问题：一个理想气体在等压过程中，从初始状态到终了状态，其内能增加了
多少？
答案：在等压过程中，内能的增加量等于热量的增加量，即ΔU = q。
因此，
内能增加量等于所吸收的热量。
2. 问题：一个气缸中的气体经历了一个等温过程，温度为300K，初始体积为
1m³，末了体积为2m³，求气体对外界所做的功。
答案：在等温过程中，气体对外界所做的功等于PΔV，即气体的压强乘以体
积的变化量。
因此，气体对外界所做的功为PΔV = nRTln(V₂/V₁)。
3. 问题：一个理想气体经历了一个绝热过程，初始温度为400K，初始体积为
1m³，末了体积为0.5m³，求末了温度。
答案：在绝热过程中，气体的内能保持不变，即ΔU = 0。
根据理想气体的状
态方程PV = nRT，我们可以得到P₁V₁^γ = P₂V₂^γ，其中γ为绝热指数。
利用这个关系式，可以求得末了温度。
通过以上几个典型的热力学学习题及答案，我们可以看到热力学知识的应用和
计算是非常重要的。
只有通过不断的练习和思考，我们才能更好地掌握热力学
的知识，为今后的工程实践打下坚实的基础。
希望大家在学习热力学的过程中
能够勤加练习，不断提高自己的能力。
工程热力学作业
1-1 一立方形刚性容器，每边长1m ，将其中气体的压力抽至1000Pa ，问其真空度为多少毫米汞柱？容器每面受力多少牛顿？已知大气压力为0.1MPa 。
解：p = 1 000 Pa = 0.001 MPa真空度mmHg Pa MPa MPa MPa p p p b V 56.74299000099.0001.01.0===-=-= 容器每面受力F ＝p V A = 9 900 Pa×1m 2 =9.9×104 N1-2 试确定表压力为0.01 MPa 时U 形管压力计中液柱的高度差。
(1)U 形管中装水，其密度为1 000 kg/m 3；(2) U 形管中装酒精，其密度为789 kg/m 3。
解： 因为表压力可以表示为p g =ρgΔz ，所以有gp z gρ=∆既有（1）mm m s m m kg Pa g p z g72.101901972.1/80665.9/10001001.0236==⨯⨯=∆＝水ρ（2） mm m sm m kg Pag p z g34.129729734.1/80665.9/7891001.0236==⨯⨯=∆＝酒精ρ 1-7 从工程单位制热力性质查得，水蒸气在500℃、100at 时的比体积和比焓分别为v =0.03347m 3/kg 、h =806.6kcal/kg 。
在国际单位制中，这时水蒸气的压力和比热力学能各为多少？解： 水蒸气压力p =100at×9.80665×104Pa/at = 9.80665×106Pa=9.80665MPa 比热力学能u=h-pv=806.6kcal ×4.1868kJ/kcal)/kg-9806.65kPa ×0.03347m 3/kg = 3377.073kJ-328.228kJ =3048.845kJ2-1 冬季，工厂某车间要使室内维持一适宜温度。
工程热力学习题及答案
题目类型一、填空题二、简答题三、分析推理题四、证明题五、说明题六、计算题一、填空题（共30分，每空1分）1、可逆过程是准静态过程的充分条件。
2、系统与外界既无能量交换又无质量交换的系统叫做孤立系统。
3、如大气压力为0.1MPa，则容器内真空度的最大值为0.1 MPa。
4、处于平衡状态的系统，其内部不存在势差。
5、膨胀功、技术功以及系统进出口的流动功四者的关系式为w t+p2v2=w+p1v16、制冷系数的取值范围是（0，+∞）。
7、范德瓦尔方程提出的基本观点为：实际气体分子本身占有体积，实际气体分子间存在吸引力。
8、压缩因子的定义是实际气体的比热与按理想气体求得的比热的比值。
9、定容过程加给系统的热量用于提高系统的内能；定压过程加给系统的热量用于提高系统的焓。
10、理想气体的真实比热不仅与气体的种类有关，还与气体的温度有关。
11、气体总压力与分压力之间遵循道尔顿定律；总容积与分容积之间遵循阿密盖特定律。
12、闭口系统的特点是控制质量；开口系统的特点是控制体积。
13、理想气体绝热节流前后，熵增大，温度不变。
14、活塞式压缩机的余隙对排气量有影响；对单位压缩轴功无影响。
15、在卡诺循环中，对热效率影响较大的是低温热源的温度。
16、凝华现象只有在物质的三相点压力以下才可能发生。
17、热力学第二定律的数学表达式为ds iso≥0 。
18、喷水蒸气加湿的过程为等温加湿过程，喷水加湿的过程为等焓加湿过程。
19、如1 kg湿空气中含有0.5kg水蒸气，则这种湿空气的含湿量为1000g/kg（a）。
20、获得超音速气流的两个条件是βb≤βc和采用渐缩渐扩喷管。
21、相对于蒸气压缩制冷而言，空气压缩制冷的缺点是制冷系数小；和单位工致的制冷量小。
22.在等熵流动中，由亚音速气流加速为超音速气流的过程中，以下参数是如何变化（增大、减小）：温度减小、比容增大、音速减小。
二、简答题：（共20分，每小题5分）１、简述背压式热电循环的原理，说明其意义。
工程热力学课后作业答案第五版(全)1
压送前储气罐中CO2的质量
p2v27?105?8.5
m2??kg
RT2287?288
压缩机每分钟充入空气量
pv1?105?3m??kg
RT287?288
ห้องสมุดไป่ตู้
所需时间
m1?
p1v1
RT1p2v2
RT2
t?
m2
?19.83min m
压送后储气罐中CO2的质量
（2）标准状态下N2的比容和密度
RT296.9?2733
v??＝0.8m/kg
p101325
m?m1?m2?
＝41.97kg
vp2p130099.3101.325
(?)?(?)?1000RT2T1287300273
??
（3）
13
＝1.25kg/m v
2-2.已知N2的M＝28，求（1）N2的气体常数；（2）标准状态下
T1?t1?273 T2?t2?273
压入的CO2的质量
（3） （4）
N2
的比容和密度；（3）
m?m1?m2?
p?0.1MPa，t?500℃时的摩尔容积Mv。
解：（1）N2的气体常数
2-6 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。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到0.7MPa？设充气过程中气罐内温度不变。
p?0.1MPa，t?500℃时的摩尔容积
Mv
RTMv ＝0
m=12.02kg
vp2p1
(?) RT2T1
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1-1 一立方形刚性容器，每边长1m ，将其中气体的压力抽至1000Pa ，问其真空度为多少毫米汞柱？容器每面受力多少牛顿？已知大气压力为0.1MPa 。
解：p = 1 000 Pa = 0.001 MPa真空度mmHg Pa MPa MPa MPa p p p b V 56.74299000099.0001.01.0===-=-= 容器每面受力F ＝p V A = 9 900 Pa×1m 2 =9.9×104 N1-2 试确定表压力为0.01 MPa 时U 形管压力计中液柱的高度差。
(1)U 形管中装水，其密度为1 000 kg/m 3；(2) U 形管中装酒精，其密度为789 kg/m 3。
解： 因为表压力可以表示为p g =ρgΔz ，所以有gp z gρ=∆既有（1）mm m s m m kg Pa g p z g72.101901972.1/80665.9/10001001.0236==⨯⨯=∆＝水ρ（2） mm m sm m kg Pag p z g34.129729734.1/80665.9/7891001.0236==⨯⨯=∆＝酒精ρ 1-7 从工程单位制热力性质查得，水蒸气在500℃、100at 时的比体积和比焓分别为v =0.03347m 3/kg 、h =806.6kcal/kg 。
在国际单位制中，这时水蒸气的压力和比热力学能各为多少？解： 水蒸气压力p =100at×9.80665×104Pa/at = 9.80665×106Pa=9.80665MPa 比热力学能u=h-pv=806.6kcal ×4.1868kJ/kcal)/kg-9806.65kPa ×0.03347m 3/kg = 3377.073kJ-328.228kJ =3048.845kJ2-1 冬季，工厂某车间要使室内维持一适宜温度。
在这一温度下，透过墙壁和玻璃等处，室内向室外每一小时传出0.7×106kcal 的热量。
车间各工作机器消耗的动力为是500PS(认为机器工作时将全部动力转变为热能)。
另外，室内经常点着50 盏100W 的电灯，要使该车间的温度保持不变，问每小时需供给多少kJ 的热量？解：要使车间保持温度不变，必须使车间内每小时产生的热量等散失的热量 Q = Q 机＋Q 灯＋Q 散＋Q 补 = 0Q 机 = 500PSh = 500×2.647796×103 kJ = 1.32×106 kJ Q 灯 = 50×100W×3600s = 1.8×107J = 1.8×104 kJ Q 散 = -0.7×106kcal =- 0.7×106×4.1868kJ = -2.93×106 kJQ 补 = -Q 机-Q 灯＋Q 散 = -1.32×106 kJ-1.8×104 kJ+2.93×106 kJ = 1.592×106 kJ2-2 某机器运转时，由于润滑不良产和摩擦热，使质量为150kg 的钢制机体在30min 内温度升高50℃。
试计算摩擦引起的功率损失（已知每千克钢每升高1℃需热量0.461kJ ）。
解：由于功损转变为热产，所以W 损＝Q 损＝0.461kJ/(kg ·℃)×50℃×150kg = 3457.5 kJ P 损 = Q 损/t = 3457.5kJ/(30×60)s = 1.92 kW2-3 气体在某一过程中吸入热量12kJ ，同时热力学能增加20kJ 。
问此过程是膨胀过程还是 压缩过程？对外所作功是多少J （不考虑考虑摩擦）？ 解: 取气体为系统，据闭口系能量方程式 Q = ΔU +W W =Q −ΔU =12kJ −20kJ = −8kJ所以过程是压缩过程，外界对气体作功8kJ 。
2-7 已知汽轮机中蒸汽的流量q m =40 t/h ，汽轮机进口蒸汽焓h 1=3442 kJ/kg ，出口蒸汽焓h 2=2448 kJ/kg ，试计算汽轮机的功率(不考虑汽轮机的散热以及进、出口气流的动能差和位能差)。
如果考虑到汽轮机每小时散失热量0.5×106kJ ，进口流速为70 m/s ，出口流速为120m/s ，进口比出口高1.6 m ，那么汽轮机的功率又是多少? 解： 稳定流动的能量方程sh w z g c h q +∆+∆+∆=221 （1）不考虑汽轮机的散热以及进、出口气流的动能差和位能差 w sh = w T = -Δh = h 1-h2 = 3442kJ/kg-2448kJ/kg = 994 kJ/kg功率P T =q m w T = 40×103kg/3600s×994kJ/kg = 1.104×104 kW （2）考虑汽轮机的散热以及进、出口气流的动能差和位能差kg kJ h kg h kJ q /5.12/1040/105.036-=⨯⨯-= Δh = -994 kJ/kg221c ∆=kg kJ kg J s m s m /75.4/47502)/70()/120(22==- gΔz=-9.807m/s 2×1.6m=-15.69J/kg=-15.69×10-3 kJ/kg所以kgkJ kg kJ kg kJ kg kJ kg kJ zg c h q w sh /77.976/1069.15/75.4/994/5.122132=⨯+-+-=∆-∆-∆-=- 功率P T =q m w sh = 40×103kg/3600s×976.77kJ/kg=1.085×104 kW2-8 一汽车以45km/h 的速度行驶，每小时耗油34.1×10-3m 3。
已知汽油的密度为0.75g/cm3，汽油的发热量为44000 kJ/kg ，通过车轮输出的功率为87 PS 。
试求每小时通过排气及水箱散出的总热量。
解： 汽油总发热量 Q =34.1×10−3m 3×750kg/m 3×44000kJ/kg=1125300kJ输出功 Ws=87P S ·h=2.647796×103×87=230358kJ 汽车散发热量 Q out =Q -Ws ＝1125300kJ -230358kJ =894942 kJ2-9有一热机循环，在吸热过程中工质从外界获得热量1800J ，在放热过程中向外界放出热量1080 J ，在压缩过程中外界消耗功700 J 。
试求膨胀过程中工质对外界所作的功。
解：由循环净热量＝循环净功即q 0=w 0得1800-1080＝W-700故膨胀过程中工质对外界所作的功W ＝1420 J3-1 已知氖的相对分子质量为20.183，在25℃时比定压热容为 1.030 kJ ／(kg.K)。
试计算(按理想气体)： (1)气体常数；(2)标准状况下的比体积和密度；(3)25℃时的比定容热容和热容比。
解：（1）气体常数 )/(411956.0)/(951.411/10183.20)/(31451.83K kg kJ K kg J molkg K mol J M R R g ⋅=⋅=⨯⋅==- （2）由理想气体状态方程T R pv g =得比体积kg m PaKK mol J pT R v g /111.11001325.115.273)/(956.41135=⨯⨯⋅==密度33/900.0/111.111m kg kgm v ===ρ （3）由迈耶分式 g v p R c c =-00得 比定容热容)/(618.0)/(411956.0)/(030.100K kg kJ K kg kJ K kg kJ R c c gp v ⋅=⋅-⋅=-=热容比667.1)/(618.0)/(030.1000=⋅⋅==K kg kJ K kg kJ c c V p γ3-2 容积为2.5 m 3的压缩空气储气罐，原来压力表读数为0.05 MPa ，温度为18℃。
充气后压力表读数升为0.42 MPa ，温度升为40℃。
当时大气压力为0.1 MPa 。
求充进空气的质量。
解：充气前p 1 = p g1+p b = 0.05MPa+0.1MPa = 0.15MPa ，K T 15.2911815.2731=+=充气后p 2 = p g2+p b = 0.42MPa+0.1MPa = 0.52MPa ，K T 15.3134015.2732=+= 由理想气体状态方程T R pv g =，得223.315.052.0)4015.273()1815.273(122121=++==MPaMPa K K p T p T v v 由T mR pV g =，得kg K K kg J m Pa T R pV m g 486.4)1815.273()/(1.2875.21015.0361=+⨯⋅⨯⨯==又容积V ＝ v 1m 1 = v 2m 2，所以kg kg v m v m 459.14486.4223.32112=⨯==充进空气的质量kg kg kg m m m 973.9486.4459.1412=-=-=∆3-7 定比热容理想气体，进行了1→2、4→3两个定容过程以及1→4、2→3两个定压过程(图3-18)。
试证明： q 123>q 143证明：)()(230120123T T c T T c q p V -+-=由迈耶公式g v p R c c =-00，则)()())(()()()(23130230120230120123T T R T T c T T R c T T c T T c T T c q g V g V V p V -+-=-++-=-+-= 同理)()()()(14130430140143T T R T T c T T c T T c q g V v p -+-=-+-=对定压过程常数==p R T v g，则)(23223v v R p T T g --＝，)(14114v v R p T T g --＝ 又01423>-=-v v v v ，12p p >所以0))(()()(23121423143123>--=---=-v v p p T T R T T R q q g g 所以q 123>q 1433-8 某轮船从气温为-20℃的港口领来一个容积为40 L 的氧气瓶。
当时压力表指示出压力为15 MPa 。