工程热力学第三版电子教案第3章自我测验题
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
工程热力学第三章答案
能量守恒定律，表述为系统能量的变化等于传入和传出系统的热 量与外界对系统所做的功的和。
热力学第二定律
熵增加原理，表述为封闭系统的熵永不减少，总是向着熵增加的 方向发展。
热力过程和热力循环的分类
热力过程
在热力学中，将系统从某一初始状态出发，经过某一过程到达另一终态的过程称为热力过程。根据过程中是否发 生相变，可以将热力过程分为等温过程、等压过程、绝热过程和多变过程等。
热力循环
将热能转换为机械能的循环过程，通常由若干个热力过程组成。常见的热力循环有朗肯循环、布雷顿循环和斯特 林循环等。
02
热力学第一定律的应用
等温过程、绝热过程和多方过程的能量转换关系
80%
等温过程
等温过程中，系统与外界交换的 热量全部用于改变系统的内能， 没有其他形式的能量转换。
100%
绝热过程
工程热力学第三章答案
目
CONTENCT
录
• 热力学基本概念 • 热力学第一定律的应用 • 热力学第二定律的应用 • 热力学第三定律的应用 • 热力学在工程实践中的应用案例
01
热力学基本概念
温度、压力、体积和熵的定义
01
02
03
04
温度
压力
体积
熵
表示物体热度的物理量，是物 体分子热运动的宏观表现。常 用的温度单位有摄氏度（℃）、 华氏度（℉）和开尔文（K）。
05
热力学在工程实践中的应用案例
汽车发动机的热力循环分析
总结词
汽车发动机的热力循环分析是热力学在 工程实践中的重要应用，通过对发动机 工作过程中的热量流动和能量转换进行 分析，优化发动机性能和提高燃油效率 。
VS
工程热力学第三版电子教案第3章自我测验题（五篇）
工程热力学第三版电子教案第3章自我测验题（五篇）第一篇：工程热力学第三版电子教案第3章自我测验题第三章自我测验题1、填空题（1）气体常数Rg与气体种类_____关，与状态_____关。
通用气体常数R与气体种类______关，与状态_____关。
在SI制中R的数值是_____，单位是______。
（2）质量热容c，摩尔热容Cm与容积热容C'之间的换算关系为_________。
（3）理想气体的Cp及Cv与气体种类______关，与温度_________关。
它们的差值与气体种类_______关，与温度_______关。
它们的比值与气体种类_________关，与温度_______关。
（4）对于理想气体，dU ＝CvdT，dh=CpdT。
它们的适用条件分别是________。
（5）2kg氮气经定压加热过程从67℃升到237℃。
用定值比热容计算其热力学能约变化为________，吸热量为________。
接着又经定容过程降到27℃，其焓变化为______，放热量为_______。
2、利用的计算公式。
3、公式（1），以及（２），这两组导出多变过程膨胀功的计算公式，利用导出多变过程技术功公式对于理想气体的不可逆过程是否适用？对于实际气体的可逆过程是否适用？怎么样修改才适用于菲理想气体的可逆过程？4、绝热过程中气体与外界无热量交换，为什么还能对外作功？是否违反热力学第一定律？5、试将满足以下要求的理想气体多变过程在p－v图和T－s图上表示出来。
（1）工质又膨胀，又放热。
（2）工质又膨胀、又升压。
（3）工质又受压缩、又升温，又吸热。
（4）工质又受压缩、又降温，又将压。
（5）工质又放热、又降温、又升压。
6、理想气体的3个热力过程如图所示，试将3种热力过程定性地画在p-v图上；分析3个过程多变指数的范围，井将每个过程的功量、热量及热力学能变化的正负号填在表中。
7、试将图示的p－v图上的2个循环分别表示在T－s图上。
工程热力学第三版课后习题答案
工程热力学第三版课后习题答案【篇一：工程热力学课后答案】章）第1章基本概念⒈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。
⒉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p?pb?pe(p?pb); p?pb?pv(p?pb)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pb 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。
⒍经验温标的缺点是什么?为什么?答：由选定的任意一种测温物质的某种物理性质，采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。
工程热力学第三版电子教案第4章自我测验题
第四章自我测验题1、是非题（1）在任何情况下，向气体加热，熵一定增加；气体放热，熵总减少。
（）（2）熵增大的过程必为不可逆过程。
（）（3）熵减小的过程是不可能实现的。
（）（4）卡诺循环是理想循环，一切循环的热效率都比卡诺循环的热效率低。
（）（5）把热量全部变为功是不可能的。
（、（6）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必大于可逆途径的△S。
（）2、填充题（1）大气温度为 300 K，从温度为 1000K的热源放出热量 1O0kJ，此热量的有效能为_________。
（2）度量能量品质的标准是______，据此，机械能的品质________热能的品质________；热量的品质_________功的品质；高温热量的品质___________低温热量的品质。
（3）卡诺循环的热效率＝___________；卡诺制冷循环的制冷系数＝________。
（4）任意可逆循环的热效率可用平均温度表示，其通式为__________。
（5）请在图上画出可逆过程l－2所吸收热量的热量拥和熵。
（6）图中1－2过程是不可逆绝热膨胀过程，过程中的有效能损失用哪块面积表示3、一汽车发动机的热效率是18％，燃气温度为950℃，周围环境温度为25℃，这个发动机的工作有没有违反热力学第二定律？4、两个绝热喷嘴，效率均为95％，喷嘴入口处氮气的压力均为2MPa，入口速度均可忽略，都膨胀到200kPa，每个喷嘴的氮气的质量流率是相同的，但是喷嘴A的进口温度为300℃，喷嘴B的进口温度为400℃。
以热力学角度着哪个喷嘴过程更好？证明并解释你的结论。
5、现有初温分别为T A、T B的两种不可压缩流体，它们的质量与比热容乘积分别为C A、C B，用它们分别作可逆机的有限热源和有限冷源，可逆热机工作到两流体温度相等时为止。
求（1）平衡的的温度；（2）热机作出的最大功量？6、初态为47℃、200kPa的空气经历一过程达到267℃和800kPa的终态。
工程热力学第三版电子教案第章自我考试题
工程热力学第三版电子教案第章自我考试题1 / 7————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2 / 73 / 7第三章自我测验题1、填空题（1）气体常数R g 与气体种类_____关，与状态_____关。
通用气体常数R 与气体种类______关，与状态_____关。
在SI 制中R 的数值是_____，单位是______。
（2）质量热容c ，摩尔热容C m 与容积热容C '之间的换算关系为_________。
（3）理想气体的Cp 及Cv 与气体种类______关，与温度_________关。
它们的差值与气体种类_______关，与温度_______关。
它们的比值与气体种类_________关，与温度_______关。
（4）对于理想气体，d U ＝Cv d T ，d h =Cp d T 。
它们的适用条件分别是________。
（5）2kg 氮气经定压加热过程从67℃升到237℃。
用定值比热容计算其热力学能约变化为________，吸热量为________。
接着又经定容过程降到27℃，其焓变化为______，放热量为_______。
2、利用导出多变过程膨胀功的计算公式，利用导出多变过程技术功的计算公式。
3、公式（1），以及（２），这两组公式对于理想气体的不可逆过程是否适用？对于实际气体的可逆过程是否适用？怎么样修改才适用于菲理想气体的可逆过程？4、绝热过程中气体与外界无热量交换，为什么还能对外作功？是否违反热力学第一定律？5、试将满足以下要求的理想气体多变过程在p －v 图和T －s 图上表示出来。
（1）工质又膨胀，又放热。
（2）工质又膨胀、又升压。
（3）工质又受压缩、又升温，又吸热。
（4）工质又受压缩、又降温，又将压。
（5）工质又放热、又降温、又升压。
4 / 76、理想气体的3个热力过程如图所示，试将3种热力过程定性地画在p-v 图上；分析3个过程多变指数的范围，井将每个过程的功量、热量及热力学能变化的正负号填在表中。
工程热力学第三版电子教案教学大纲 (3)
教学大纲课程名称：工程热力学英文译名：Engineering Therodynamics (Architecture type)总学时数：54讲课学时：50（含习题课4）实验学时：8授课对象：建筑环境与设备专业、建材专业本科生课程要求：必修分类：技术基础课开课时间：第三学期主要先修课：高等数学、大学物理、理论力学、材料力学选用教材及参考书教材：采用由我校廉乐明主编，李力能、谭羽非参编的全国建筑暖通专业统编教材、全国高等学校教材《工程热力学》。
本书自1979年出版至今，历经第一版、第二版、第三版和第四版共四次修订，计十二次印刷，在全国发行量达12万余册。
本书曾获国家级教学成果奖教材二等奖、建设部部优教材奖。
主要参考教材：1、清华大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》2、西安交通大学主编、高教出版社出版的《工程热力学》3、 Krle C.Potter Craig W .Somerton《Engineering Therodynamics》(1998年版)一、本课程的性质、教学目的及其在教学计划中的地位与作用本课程是研究物质的热力性质、热能与其他能量之间相互转换的一门工程基础理论学科，是建筑环境与设备专业的主要技术基础课之一。
本课程为专业基础课，主要用于提高学生热工基础理论水平，培养学生具备分析和处理热工问题的抽象能力和逻辑思维能力。
为学生今后的专业学习储备必要的基础知识，同时训练学生在实际工程中的理论联系实际的能力。
通过对本课程的学习，使学生掌握有关物质热力性质、热能有效利用以及热能与其它能量转换的基本规律，并能正确运用这些规律进行各种热工过程和热力循环的分析计算。
此外本课程在有关计算技能和实践技能方面也使学生得到一定的训练。
因此本课程不仅是学习后续课程，包括《供热工程》、《空调工程》、《锅炉及锅炉房设备》等主要专业的理论基础外，而且能广泛服务于机械工程、动力工程、冶金、石油、电力工程等各个研究领域。
工程热力学第3章习题答案
可得
p1V1 p0V0
=
T1 T0
，
0.1×106 ×V1
1.01325×105 × 20000 ×10
=
273.15 +150 273.15
，得
V1
= 87.204m3/s
3600
由
π 4
D2
×c
= V1 ，可得烟囱出口处的内径
( ) 可得 p1 = T1 ， ( ) p2 T2
0.1×106 − 60×103 0.1×106 − 90×T2
，得 T2
=
93.29K
需要将气体冷却到−179.86℃
3-5 某活塞式压气机向容积为 10m3 的储气箱中冲入压缩空气。压气机每分钟从压力为 p0=0.1MPa、温度 t0=20℃的大气中吸入 0.5m3 的空气。冲气前储气箱压力表的读数为 0.1MPa， 温度=20℃。问需要多长时间才能使储气箱压力表的读数提高到 0.5MPa，温度上升到 40℃?
T1
T1
根据题意，已知每分钟抽出空气的体积流量为 qV = 0.2m3/min
假设抽气时间为τ分钟，根据已知条件可得 p1V1 = p2 (V1 + qVτ )
质量流量为 qm
=
p2qV RgT1
=
0.1×106 × 5× 0.2
287 × 293.15× (5 + 0.2τ ) kg/min
∫ 因此需要抽气时间的计算为公式
或V = mv = 3× 0.0561 = 0.168m3
3-2 在煤气表上读得煤气的消耗量为 600m3。若在煤气消耗其间，煤气表压力平均值为 0.5 kPa，温度平均为 18℃，当地大气压力为=0.1MPa。设煤气可以按理想气体处理。试计算：
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第三章自我测验题
1、填空题
（1）气体常数R g与气体种类_____关，与状态_____关。
通用气体常数R与气体种类______关，与状态_____关。
在SI制中R的数值是_____，单位是______。
（2）质量热容c，摩尔热容C m与容积热容C'之间的换算关系为_________。
（3）理想气体的Cp及Cv与气体种类______关，与温度_________关。
它们的差值与气体种类_______关，与温度_______关。
它们的比值与气体种类_________关，与温度_______关。
（4）对于理想气体，d U＝Cv d T，d h=Cp d T。
它们的适用条件分别是________。
（5）2kg氮气经定压加热过程从67℃升到237℃。
用定值比热容计算其热力学能约变化为________，吸热量为________。
接着又经定容过程降到27℃，其焓变化为______，放热量为_______。
2、利用导出多变过程膨胀功的计算公式，利用导出多变过程技术功的计算公式。
3、公式（1），以及（２），这两组公式对于理想气体的不可逆过程是否适用？对于实际气体的可逆过程是否适用？怎么样修改才适用于菲理想气体的可逆过程？
4、绝热过程中气体与外界无热量交换，为什么还能对外作功？是否违反热力学第一定律？
5、试将满足以下要求的理想气体多变过程在p－v图和T－s图上表示出来。
（1）工质又膨胀，又放热。
（2）工质又膨胀、又升压。
（3）工质又受压缩、又升温，又吸热。
（4）工质又受压缩、又降温，又将压。
（5）工质又放热、又降温、又升压。
6、理想气体的3个热力过程如图所示，试将3种热力过程定性地画在p-v图上；分析3个过程多变指数的范围，井将每个过程的功量、热量及热力学能变化的正负号填在表中。
7、试将图示的p－v图上的2个循环分别表示在T－s图上。
8、为了检查船舶制冷装置是否漏气，在充人制冷剂前，先进行压力实验，即将氮气充入该装置中，然后关闭所有通大气的阀门，使装置相当于一个密封的容器。
充气结束时，装置内氮的表压力为 1MPa，温度为 27 ℃。
24 h后，环境温度下降为 17℃（装置中氮气温度也下降到17℃），氮气的表压力为934.5kPa。
设大气压力为O.1MPa，试问氮气是否漏气？
9、氧气瓶容积为10立方厘米，压力为20MPa。
温度为20℃。
该气瓶放置在一个O.01立方米的绝热容器中，设容器内为真空。
试求当氧气瓶不慎破裂，气体充满整个绝热容器时，气体的压力及温度，并分析小瓶破裂时气体变化经历的过程。
10、绝热刚性容器用隔板分成两部分。
使V A＝2V B＝3立方米，A部分储有温度为20℃、压力为0.6MPa的空气，B为真空。
当抽去隔板后，空气即充满整个容器，最后达到平衡状态。
求：（1）空气的热力学能、焓和温度的变化；（2）压力的变化；（3）熵的变化。
11、如图所示，为了提高进入空气预热器的冷空气温度，采用再循环管。
已知冷空气原来的温度为20℃，空气流量为 90 000 立方米/h，从再循环管出来的热空气温度为350℃。
若将冷空气温度提高至40℃，求引出的热空气量（标准状态下）。
用平均比热咨表数据计算，设过程进行中压力不变。
又若热空气再循环管内的空气表压力为1.47kPa，流速为20m/s，当地的大气压力为100kPa，求再循环管的直径。
12、1kg空气，初态p1＝1.0MPa，t1＝500℃，在气缸中可逆定容放热到p2＝0.5MPa，然后可逆绝热压缩到t3=500℃，再经可逆定温过程又回到初态。
求各过程的△u，△h，△s及w和q各为多少？并在p－v图和T－s图上画出这3个过程。
13、某储气筒内装有压缩空气，当时当地的大气温度t0=25℃，大气压力p0=98kPa，问储气筒内压力在什么范围才可能使放气阀门打开时，在阀附近出现结冰现象？
14、柴油机的气缸吸入温度为t1＝50℃、压力为p1＝0.1MPa的空气外0.032立方米。
经过多变压缩过程，使气体的压力上升为p2＝3.2MPa，容积为V2=0.00213立方米，求在多变过程中，气体于外界交换的热量、功量以及气体的热力学能的变化
15、在一个承受一定重量的活塞下装有20℃的空气0.4kg，占据容积0.2立方米，试问当加入20kJ 热量后，其温度上升到多少？并作了多少功？若当活塞达到最后位置后予以固定，以后再继续加入20kJ热量，则其压力上升至多少？
16、某双原子理想气体在多变过程（n＝1.18）中作了膨胀功660kJ/kg，温度从650℃降到40℃，试求气体热力学能及熵的变化，以及气体在过程中的吸热量。
17、在一个绝热的封闭气缸中，配有一无摩擦的且导热良好的活塞，活塞将气缸分为在、右两部分，如图所示。
初始时活塞被固定，左边盛有1kg的压力为O.5MPa、温度为350℃的空气，右边盛有3kg的压力为0.2MPa，温度为450K的二氧化碳。
求活塞可自由移动后，平衡温度及平衡压力
第三章自测题答案
1、
（1）有，无。
无，无。
8.314，J/（mol*K）
（2）Cm=Mc=22.41C'
（3）有，有。
有，无。
有，有。
（4）理想气体的任何工质，任何过程。
（5）252.4kJ，353.3kJ,-436.5kJ, 311.8kJ
8、
有漏气2.8%
9、
（1）取绝热容器为系统，由能量方程，得终态温度为20℃。
（2）利用状态方程求出终态压力为20kPa
（3）小瓶破裂时气体经过得是不可逆绝热过程
10、
（1）取整个绝热容器为系统，得△T=△U=△H=0；
（2）△p＝－0.2MPa
（3）△S＝2490.5J/K
11、
5686.5立方米/h ， 0.478m
12、
1－2定容过程：q=-277.5kJ/kg，△h=-388kJ/kg，△s=-0.4977kJ/(kg*K)，w=0 2－3定熵过程：w=-277.5kJ/kg，△h=388kJ/kg，△s=0，q=0
3－1定温过程：q=w=384.4kJ/kg，△h=△u＝0，△s=0.4977kJ/(kg*K)
13、
将放气过程视为可逆绝热过程，根据定熵过程状态参数之间得关系可得：P≤133.3kPa.
14、
多变指数为1.28，气体质量为0.0345kg
15、
包含两个过程：定压过程1－2，定容过程2－3；69.8℃， 5.72kJ， 335.8kPa
16、
△u＝－297.4kJ/kg，△s=0.644kJ/(kg*K)，q＝326.6kJ/kg
17、425.6K， 246.2kPa。