工程热力学课后习题及答案第六版完整版
工程热力学课后题答案
习题及部分解答第一篇 工程热力学 第一章 基本概念1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量：答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。
2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。
3.用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。
若水柱高mm 200，水银柱高mm 800，如图2-26所示。
已知大气压力为mm 735Hg ，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ？解：根据压力单位换算kPap p p p kPaPa p kPa p Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==⨯=⨯==⨯=⨯=4.锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。
若已知斜管倾角 30=α，压力计中使用3/8.0cm g =ρ的煤油，斜管液体长度mm L 200=，当地大气压力MPa p b 1.0=，求烟气的绝对压力（用MPa 表示）解：MPaPa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -⨯==⨯⨯⨯==αρMPa p p p v b 0992.0108.7841.06=⨯-=-=-5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中C 为压力表，读数为kPa 110，B 为真空表，读数为kPa 45。
若当地大气压kPa p b 97=，求压力表A 的读数（用kPa表示）kPa p gA 155=6. 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。
（1）.取水为系统；（2）.取电阻丝、容器和水为系统；（3）.取图中虚线内空间为系统。
答案略。
7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为MPa 4.13；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为mmHg 706。
(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。
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工程热力学课后习题全集习题提示与答案第一章基本概念及定义1-1 试确定表压力为01kPa时U形管压力计中的液柱高度差 1 液体为水其密度为1000kgm3 2 液体为酒精其密度为789kgm3提示表压力数值等于U管压力计显示的液柱高度的底截面处液体单位面积上的力答案 1 21-2 测量锅炉烟道中真空度时常用斜管压力计如图1-17所示若 30°液柱长度l＝200mm且压力计中所用液体为煤油其密度为800kgm3 试求烟道中烟气的真空度为多少mmH2O 4℃提示参照习题1-1的提示真空度正比于液柱的高度答案1-3 在某高山实验室中温度为20℃重力加速度为976cms2设某U形管压力计中汞柱高度差为30cm试求实际压差为多少mmHg 0℃提示描述压差的汞柱高度是规定状态温度t 0℃及重力加速度g 980665cms2下Δp 2975 mmHg 0℃1-4 某水塔高30m该高度处大气压力为00986MPa若水的密度为1000kgm3 求地面上水管中水的压力为多少MPa提示地面处水管中水的压力为水塔上部大气压力和水塔中水的压力之和答案1-5 设地面附近空气的温度均相同且空气为理想气体试求空气压力随离地高度变化的关系又若地面大气压力为01MPa温度为20 ℃求30m高处大气压力为多少MPa提示→为地面压力答案1-6 某烟囱高30m其中烟气的平均密度为0735kgm3若地面大气压力为01MPa温度为20℃现假设空气密度在烟囱高度范围内为常数试求烟囱底部的真空度提示烟囱底部真空度为该处压力与大气压力之差烟囱顶部处的内部烟气压力与该处外部空气压力相等不同高度处流体的压差为ρΔhg答案烟囱内底部的真空度图1-181-7 设一容器被刚性壁分为两部分如图1-18示在容器不同部位装有压力表若压力表A的读数为019MPa压力表B的读数为012MPa大气压为01MPa试确定压力表CⅠ 029MPapⅡ 029MPa1-8 某容器中储有氮气其压力为06MPa温度为40℃设实验消耗1kg氮气且温度降为30℃时容器中压力降为04MPa试求该容器的容积提示实验前后容器内的气体均为理想气体状态答案V 0497 3 m31-9 利用真空泵为某设备抽真空真空泵每分钟的吸气量为05m3若设备中空气压力已达到01mmHg温度为-30℃试求每分钟真空泵可吸出空气的质量提示真空泵吸入气体的状态可看做与设备中的空气状态相同且气体为理想气体答案m 0095 5 g1-10 有两个容器容器A的容积为03m3其中充有压力为06MPa温度为60℃的氮气容器B为真空连通两容器使氮气由容器A流入容器B并且容器B中压力达到015MPa温度为20℃时容器A中的压力降到04MPa温度为50℃试求容器B的容积提示连通后容器B中的气体质量应为连通前后容器A的气体质量之差且连通前后两容器内的气体均可看做理想气体答案VB 033 m31-11 有一储气筒其容积为95m3筒内空气压力为01MPa 温度为17℃现用压气机向筒内充气压气机每分钟吸气02m3大气温度为17℃压力为01MPa试求筒内压力达到07MPa温度仍为17℃时所需的时间提示充气前后储气筒内的气体均可当做理想气体处理且压气机入口处的空气状态可看做与大气状态相同答案1-12 输气管道采用压气机加压设进气的压力为01MPa温度为20℃而要求每分钟输出压力为03MPa温度不高于60℃的气体80m3现有吸气量为每分钟8m3的压气机问需用多少台提示压气机输出气体的质量取决于其气体进口状态答案n 264取整数为27台1-13 一刚性容器内储有压缩空气01m3其压力为04MPa一橡皮气球内储有01m3的压力为015MPa的空气两者的温度和环境温度相同均为25℃现把两者连通使刚性容器内的空气流入橡皮气球直至两者压力相同若橡皮气球的压力正比于其容积试求空气温度仍为25℃时的最终平衡压力及气球的容积提示刚性容器与橡皮气球连通前后其中空气质量不变橡皮气球的压力正比于其容积即初始时刻刚性容器与橡皮气球的容积相等答案V 0148 m31-14 上题中若容器也为弹性且容积正比于其中的压力试求最终的平衡压力及气球容器两者各自的容积提示参照1-13题提示答案 p 0245MPa1-15 压气机气缸中有005kg氮气在压缩过程中其压力由01MPa升高到05MPa且氮气温度始终保持为50℃试求压缩过程中所消耗的功提示过程中温度不变有pV p1V1答案1-16 有一皮革制的无弹性的气球原来气球呈折叠状态其内部无任何气体若用储气罐中的压缩空气给气球充气充满时气球的容积为2m3设储气罐内气体压力远高于大气压力而现大气压力为09atm试求充气过程中气体所作的功提示过程为不可逆过程外界得到的功量等于气体所作的功答案1-17 若气缸中气体在进行一准静态过程时其状态变化关系为p＝p1＝常量试证明气体所作容积变化功为w1-2＝ p1v1－p2v2提示1-18 若气缸中CO2气体的初始压力为025MPa温度为200℃气体经历了一个膨胀过程后温度为100℃设过程中气体的状态变化规律为p＝p1＝常量试求膨胀过程中气体所作的膨胀功提示参照习题117的结论气体为理想气体1-19 某种气体在气缸中进行一个膨胀过程其容积由01m3增加到03m3已知膨胀过程中气体的压力与容积变化关系为试求 1 气体所作的膨胀功 2 当活塞和气缸的摩擦力保持为1000N而活塞面积为02m2时扣除摩擦消耗后活塞所输出的功提示活塞输出功为气体膨胀功与摩擦耗功之差答案1W1-2 176×104 J2W 166×104 J1-20 有一橡皮气球当它内部的气体压力和大气压力同为01MPa时气球处于自由状态其容积为03m3当气球受太阳照射其内部气体受热时容积膨胀10压力升高为015MPa设气球压力增加和容积的增加成正比试求 1 该膨胀过程在p-v 图上的过程曲线 2 该过程中气体所作的功 3 用于克服橡皮球弹力所作的功提示 1 →p ckV 2 气体的过程功量 3 气体克服气球弹力的耗功为橡皮气球内气体压力与大气压力之差此外p-V 12 W1-2 375×103 J3 W 750 J1-21 设某种气体的状态方程式为试导出定温过程中该气体所作容积变化功的计算公式并分析有相同容积变化时理想气体定温变化的容积变化功是大于还是小于该种气体的功提示答案理想气体定温过程当时当时1-22 图1-19所示为压缩空气驱动的升降工作台示意图由储气罐来的压缩空气经阀门调节气体的压力后送入气缸在压缩空气的推动下活塞上升举起工作台已知活塞面积为002m2活塞及工作台重5000N活塞上升300mm后开始和弹簧相接触继续上升时将压缩弹簧设弹簧的劲度系数为10Nmm若气缸内气体的表压力达到03MPa时停止供气试求在举升过程中气体所作的功及弹簧所吸收的功提示气缸内气体的压力为表压力1 系统所作出的功量与外界得到的功量的关系且2 弹簧所吸收的功取弹簧为系统答案 1 W 2 050 J 2习题提示与答案第二章热力学第一定律2-1 一辆汽车在11h内消耗汽油375L已知通过车轮输出的功率为64kW汽油的发热量为44000kJkg汽油的密度为075gcm3试求汽车通过排气水箱散热及机件的散热所放出的热量提示汽车中汽油燃烧放出的热量除了转换成通过车轮输出的功率外其余通过排气水箱及机件放给外界答案2-2 一台工业用蒸汽动力装置每小时能生产11600kg蒸汽而蒸汽在汽轮机中膨胀作功输出的功率为3800kW如果该装置每小时耗煤1450kg煤的发热量为30000kJkg而在锅炉中水蒸气吸收的热量为2550kJkg试求 1 锅炉排出废烟气带走的能量 2 汽轮机排出乏汽带走的能量提示 1 废气带走的热量和锅炉中水蒸气吸热量之和等于煤的热量水蒸吸热量汽轮机输出功量汽轮机乏汽带走的能量之和答案2-3 夏日室内使用电扇纳凉电扇的功率为05kW太阳照射传入的热量为05kW当房间密闭时若不计人体散出的热量试求室内空气每小时热力学能的变化提示取密闭房间内的物质为热力学系统答案ΔU 3 600 kJh 某车间中各种机床的总功率为100kW照明用100W电灯50盏若车间向外散热可忽略不计试求车间内物体及空气每小时热力学能的变化提示取密闭车间内的物质为热力学系统答案ΔU 378×105 kJh2-5 人体在静止情况下每小时向环境散发的热量为41868kJ某会场可容纳500人会场的空间为4000m3已知空气的密度12 kgm3空气的比热容为10kJ kg·K 若会场空气温度允许的最大温升为15℃试求会场所用空调设备停机时间最多可允许多少分钟提示空调设备停机期间 500人的散热量会场中空气所允许获得的最大热量答案τ 206 min2-6 有一个热力循环在吸热过程中工质从高温热源吸热1800J在放热过程中工质向低温热源放热1080J又在压缩工质时外界消耗700J 试求工质膨胀时对外所作的功提示答案1 420 J2-7 一个热机循环由1-22-3及3-1三个过程组成已知Q1-2＝10kJQ2-3＝30kJQ3-1＝－25kJ＝20kJ＝－20kJ试求W2-3及循环净功提示答案W2-3 30 kJ 为保持冷藏箱内的低温不变必须把环境传入的热量取出若驱动制冷机所需的电流为3A电源电压为220V 假设电动机的功率因数已提高到1 制冷机每小时排出的热量为5024kJ试求由环境传入冷藏箱的热量提示制冷机排出的热量等于环境传入冷藏箱的热量与驱动制冷机所耗功量之和答案Q 2 648 kJh2-9 一热交换器利用内燃机废气加热水若热交换器中气和水的流动可看做稳定流动且流动动能及重力位能的变化可忽略不计已知水受热后每秒钟焓增加了25kJ试分析热交换器的能量转换关系并求废气焓值的变化提示热交换器中水吸收废气的热量使得废气焓值降低自身焓值增加答案2-10 一台锅炉每小时生产水蒸气40t已知供给锅炉的水的焓为4174kJkg 而锅炉生产的水蒸气的焓为2874kJkg煤的发热量30000kJkg若水蒸气和水的流速及离地高度的变化可忽略不计试求当燃烧产生的热量用于产生水蒸气的比率即锅炉效率为085时锅炉每小时的耗煤量提示忽略工质的宏观动能和宏观位能变化锅炉中工质吸收的热量Q使自身焓增大工质吸热量与煤燃烧放热量QL的关系有一台空气涡轮机它所应用的压缩空气的焓为310kJkg而排出空气的焓为220kJkg若空气的流动为稳定流动过程且进出口处的流动动能及重力位能的变化不大试求涡轮机的轴功提示涡轮机轴功等于其进出口空气的焓降答案2-12 有一水槽槽内使用一个泵轮以维持水作循环流动已知泵轮耗功20W 水槽壁和环境温度的温差为而槽壁和环境间每小时的热交换量为若环境温度为20℃试求水温保持稳定时的温度提示取水为热力学系统答案℃2-13 设某定量理想气体为一闭口系统若令该系统分别进行一个定压过程及一个定容过程而两过程中系统焓的变化相同已知系统热力学能按的关系变化试求两过程中系统接受的热量之比提示理想气体定压过程热量Qp ΔH定容过程热量QV ΔU两过程中系统的焓变化相同即温度变化相同答案2-14 某压气机所消耗的功率为40kW压缩前空气的压力为01MPa温度为27℃压缩后空气的压力为05MPa温度为150℃已知空气热力学能变化的关系式为若压缩过程中空气和外界没有热交换且进出口流动动能和重力位能的变化可忽略不计试求稳定工况下压气机每分钟的吸气量提示忽略换热及宏观动能和宏观位能变化时压气机耗功等于工质焓的增加H qmh1945 kgmin图2-112-15 气缸中空气组成的热力系统如图2-11所示气缸内空气的容积为800cm3温度为20℃压力和活塞外侧大气压力相同为0 1MPa现向空气加热使其压力升高并推动活塞上升而压缩弹簧已知活塞面积为80cm2弹簧的劲度系数为k＝400Ncm实验得出的空气热力学能随温度变化的关系式为若活塞重量可忽略不计试求使气缸内空气压力达到03MPa时所需的热量提示Q ΔUWp pbkxAV V1Ax式中x活塞位移A活塞面积2-16 一真空容器因密封不严外界空气逐渐渗漏入容器内最终使容器内的温度压力和外界环境相同并分别为27℃及101325Pa设容器的容积为01m3且容器中温度始终保持不变试求过程中容器和环境交换的热量提示容器内固定空间中的物质为系统其能量方程为kJ2-17 有一压缩空气储气罐容积为3m3由于用户消耗气压由3MPa降为12MPa假设气体的比热力学能仅为温度的函数供气过程中罐内气体的温度保持和环境温度相同且气流速度不高可忽略不计试求供气过程中储气罐和环境交换的热量提示以储气罐为开口系统考虑热力过程的特点可写出其过程能量方程为答案Q 189 kJ 某种气体的热力学能可表示为u＝a＋bpv式中ab为常量试证明当气体经过一个无耗散现象的准静态绝热过程时有pv b1 b＝常量提示准静态绝热过程δq dupdv 0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3-1 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提示qV cV0ΔTcV0可取定值答案qV 2964kJkg3-2 有1mol二氧化碳在定压条件下受热其温度由800K升高到 1000K试求按定值比热容计算所引起的误差并分析其原因提示依据真实比热容或热力性质表计算求得的热量为准确的热量值答案原因计算状态偏离定值比热容的状态 25 ℃较远且过程温差较大3-3 有一个小气瓶内装压力为20MPa温度为20℃的氮气10cm3该气瓶放置在一个001m3的绝热容器中设容器内为真空试求当小瓶破裂而气体充满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提示取全部气体为研究对象理想气体过程能量方程Q ΔUW理想气体的热力学能为温度的单值函数答案t2＝20℃p2 20kPa3-4 有一储气罐罐中压缩空气的压力为15MPa温度为37℃现用去部分压缩空气罐内压力降为1MPa温度降为31℃假设耗气时储气罐和环境的热交换可忽略不计试说明罐内所剩空气在储气罐耗气过程中所进行的能量转换过程及其输出能量的数量提示取罐内1kg剩余空气为研究对象过程能量方程Q ΔUW答案 w1-2 243 kJkg3-5 内燃机用增压器的进气压力为01MPa进气温度为27℃而供给内燃机的气体压力为02MPa温度为927℃设增压器中空气的压缩过程可视为绝热的稳定流动过程且进出口流速及位置高度的变化可忽略不计试求增压器消耗的功提示增压器所消耗的功转变为工质焓的增加答案-66kJkg3-6 有一输气管断裂管中压缩空气以高速喷出设压缩空气的压力为015MPa温度为30℃当喷至压力等于01MPa的环境中时气流的温度降至0℃试求喷出气流的流速并说明必要的假设条件提示以1kg压缩空气为研究对象管内流动空气的总比能量等于喷出管外时空气的总比能量依题意cf1 cf2 z1 z2答案cf2 2454 ms3-7 有1mol氧设其温度为300K因受热而升温至520K设比热容按经验公式变化试计算氧的热力学能变化提示ΔU qmV答案 49771kJmol3-8 设在定压条件下加热1mol氧使其温度升高220℃若初始温度分别为300K及800K试求后者所需热量为前者的几倍并说明其原因提示 qp h2-h1焓值可由热力性质表确定答案1136原因随温度升高比定压热容数值增加的幅度大3-9 根据氮的热力性质表中25℃及327℃时氮的焓值试求25℃到327℃间氮的平均比定压热容的数值提示焓值由热力性质表确定答案 1051kJkgK3-10 有02kg空气其压力为01MPa温度为27℃若在定温下压缩使其压力增加到015MPa试求其熵的变化提示空气看做理想气体比热容看作定值答案 -002328kJK3-11 有1mol氧其温度由300K升高至600K且压力由02MPa降低到015MPa 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 标准状态熵由热力性质表查取 2 比热容为定值时熵变为答案 1 J mol·K 2 J mol·K3-12 有一空储气罐自输气总管充气若总管中空气的压力为06Mpa温度为27℃试求 1 当罐内压力达到06MPa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储气罐能量方程Q U2-U1He-HiWsHe为流出工质的焓Hi为流入工质的焓过程特点 U1 0He 0Ws 0m1 m2理想气体的热力学能与焓仅为温度的函数答案t2 147℃3-13 图3-3所示气缸中气体为氢气设气体受热膨胀推动重物及活塞上升至销钉处后活塞受阻但仍继续对气体受热一段时间已知该过程中气体接受的热量为4000kJkg气体温度由27℃升高到327℃试求过程中气体所作的功及活塞达到销钉时气体的温度提示缸内气为理想气体活塞受阻前缸内气体进行的是定压膨胀过程受阻后缸内气体进行的是定容吸热过程答案w 934kJkg K3-14 如图3-4所示自输气总管向气缸送气设输气总管中空气压力为06MPa温度为27℃而气缸中活塞及重物产生的压力为02MPa试求送气过程中气缸内空气的温度提示气缸内气体的能量方程 Q mehe-mihim2u2-m1u1W功量W mip v2-v1 m2-m1 Rg T2-T1 过程特点 Q 0 me 0 m1 0 T1 0 理想气体热力学能和焓为温度的单值函数答案t2 ti 27℃3-15 如图3-5所示为自输气总管向气缸充气设输气总管中空气的压力为06MPa温度为27℃而弹簧变形正比于压缩力试求充气终了时气缸内空气的温度提示气缸内气体的能量方程Q mehe-mihim2u2-m1u1W过程特点 Q 0me 0m10m2-mi功量答案 T2 35065 K3-16 有50kg废气其质量分数为＝014＝006＝005＝075又有75kg空气其质量分数为＝0232＝0768试求两者混合物的 1 质量分数 2 摩尔质量 3 折合气体常数提示 2 M 288gmol 3 Rg 2 887 kJ kg·K3-17 汽油发动机吸入气缸的是空气和汽油蒸气的混合物其中汽油的质量分数wg＝006若汽油的相对分子质量为114混合气的压力为0095MPa试求 1 空气和汽油蒸气的分压力 2 混合气的摩尔质量 3 混合气的折合气体常数提示答案1pg 000152MPa pA 00935MPa2M 3033 gmol3Rg 0274 J g·K3-18 已知空气的质量分数为＝023＝077空气的温度为25℃试求 1 按氧及氮的热力性质表求取空气的热力学能及焓 2 按氧和氮的定值比热容计算空气的定值比热容提示略答案1u 2147kJkgh 3007kJkg2cV0 0721kJ kg·K cp0 101kJ kg·K 3-19 燃烧气体的分数为＝012＝003＝007＝078设比热容为定值试求燃烧气体的定值比热容的数值提示组成气体的比热容由热力性质表确定答案0745kJ kg·K 1032kJ kg·K3-20 有一密封容器用隔板分成AB两部分并各充有压缩空气已知VA＝25m3pA＝686bartA＝80℃VB＝1m3pB＝98bartB＝30℃现抽去隔板使两部分混合若混合过程中容器向外散热41900J设比热容为定值试求混合后空气的温度及压力提示容器内空气作为理想气体处理取容器内全部气体作为分析对象过程能量方程Q ΔUW过程特点W 0m mAmB理想气体热力学能为温度的单值函数答案33093Kp2 765kPa3-21 在密闭的绝热气缸中活塞把气缸分成AB两部分设AB两部分中都充有某种理想气体而pApBVAVBTATBnAnB等均为已知现使AB两部分气体通过活塞传热及移动活塞而使两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提示A与B两系统热量功量交换及热力学能变化的量值相等符号相反习题提示与答案第四章理想气体的热力过程4-1 设气缸中有01kg二氧化碳其压力为01MPa温度为27℃如进行一个定压过程气体对外作功3kJ设比热容为定值试求过程中气体热力学能和熵的变化以及气体吸收的热量提示理想气体Q ΔUWΔU mcV0ΔT答案ΔU＝105kJΔS＝003611kJKQ＝135kJ4-2 有一气缸其中氮气的压力为015MPa温度为300K如果按两种不同的过程变化 1 在定压下温度变化到450K 2 在定温下压力下降到01MPa然后在定容下变化到015MPa及450K设比热容为定值试求两种过程中热力学能和熵的变化以及从外界吸收的热量提示略答案 1 ＝11115kJkg＝0421kJ kg·K q1-2＝1557kJkg2 ＝11115kJkg＝0421kJ kg·K q1-3-2＝14725kJkg4-3 设气缸中空气的压力为05MPa温度为600K若经绝热过程膨胀到01MPa试求膨胀终了的温度及比体积 1 按定值比热容计算 2 按空气的热力性质表进行计算提示 2 依由热力性质表确定T2 及vr2答案 1 T2＝3788Kv2＝1089m3kg 2 T2＝3826Kv2＝110m3kg4-4 柴油机吸气终了时气缸中空气的温度为60℃压力为01MPa为使压缩终了时空气温度超过柴油的自燃温度以使其着火故要求压缩终了的温度至少为720℃设比热容为定值及压缩过程的多变指数为145试求柴油机的压缩比即压缩过程初始容积和终了容积之比及压缩终了的压力提示ε v1v2答案ε＝1133p2＝3378MPa4-5 有一台内燃机设其膨胀过程为多变过程多变指数n 13已知燃气的Rg 2871J kg·K cV0 716J kg·K 若膨胀开始时容积为12cm3压力为65MPa温度为1800℃经膨胀过程其容积膨胀增至原容积的8倍试求气体所作的功及其熵的变化提示理想气体多变过程答案W1-2＝1197J＝00195JK4-6 有一台压气机用于压缩氮气使其压力由01MPa提高至04MPa设比热容为定值及进气温度为300K试求压缩过程中消耗的容积变化功以及压气机消耗的轴功 1 压缩过程为绝热过程 2 压缩过程为定温过程提示理想气体答案 1 w＝-10804kJkgws＝-15134kJkg 2 w＝ws＝-12344kJkg4-7 有一台涡轮机进入涡轮机的氦气的压力为084MPa温度为550℃氦气在涡轮机中经绝热膨胀其压力降低至014MPa若气流的动能及重力位能的变化可忽略不计试求排气温度及涡轮机输出的轴功提示理想气体等熵过程答案T2＝40193Kws＝220324kJkg4-8 有一台内燃机的涡轮增压器在涡轮机进口处工质的压力为02MPa 温度为650℃出口处压力为01MPa涡轮机所产生的功全部用于驱动压气机在压气机入口处空气的压力为01MPa温度为27℃设涡轮机及压气机中进行的过程为绝热过程并假设工质为空气试求涡轮机输出的功和排气温度以及压气机输出的压缩空气的压力和温度提示增压器压气机与涡轮机的功量关系视过程可逆答案 1 TT＝757KwT＝166kJkg 2 Tc＝466Kpc＝0467MPa4-9 有一储气罐其容积为02m3内储氧气的压力为3MPa温度为20℃现因焊接用去了一些氧气罐内压力降至2MPa假设在用气过程中储气罐和外界的热交换可以忽略不计试求用去氧气的质量并说明求解所必需的假设条件提示理想气体的绝热放气过程解法 1 取储气罐内剩余气体为研究对象其所经历的过程为可逆绝热过程解法 2 取罐内所有气体为研究对象作为充放气问题处理气体的能量方程过程特点Q 0Ws 0mi 0理想气体的焓为温度的单值函数答案 1988kg4-10 气缸中空气的压力为009MPa温度为17℃经压缩过程使空气压力升高到072MPa温度为2071℃试求该压缩过程为多变过程时多变指数n的数值提示理想气体多变过程答案n＝1324-11 根据图4-5所示p-v图及T-s图上自点1出发的四种基本热力过程的过程曲线的位置在图上画出自点1出发的下列各种多变过程1 过程中工质膨胀作功同时向外放热2 过程中工质吸热膨胀作功同时压力升高3 过程中工质受压缩向外放热同时温度升高4 过程中工质吸热膨胀同时温度降低 p-v图与T-s图上答案 12344-12 测定比热容比的一种方法如下用一个刚性容器其中充以需测定的气体并使其压力p1略高于环境压力p0而其温度等于环境温度T0然后先放出一些气体使容器内压力降低为p0再放置于环境中使其温度恢复为T0而压力又升高为p2测定p0p1及p2的数值并假定放热过程进行得很快而容器内气体基本上和外界没有热交换这样即可确定比热容比的数值试推导比热容比与p1p2p0之间的函数关系提示容器内气体经历的热力过程为绝热放气及等容吸热过程理想气体在绝热放气过程中容器内剩余气体经历了一个可逆绝热膨胀过程由状态方程pV mRgT可得容器内气体的质量变化率为放气过程容器内气体能量方程过程特点dmi 0dm dme 0cp0cV0 k 定容吸热过程特点答案比热容比4-13 试证明在图4-9所示的T-s图上理想气体的任意两条定压过程曲线或定容过程曲线 1-1及2-2两者间的水平距离处处相等即提示1-1和2-2为1-2及1-2为图4-9 图4-104-14 试证明在图4-10所示p-v图上的理想气体的任意两条绝热过程曲线1-1及2-2的纵坐标之比保持不变即提示1-1和2-2为1-2及1-2为图4-114-15 试证明在图4-11所示T-s图上的理想气体的任意两条定压过程曲线或定容过程曲线 1-1及2-2的纵坐标之比保持不变即＝提示1-2及1-2为。
工程热力学习题答案
工程热力学习题答案课后思考题及习题答案思考题1-2：否，闭口是说没有物质交换绝热是说没有热量交换没有排除做功的可能，所以不是孤立系统。
思考题1-7：否，稳定但不平衡，平衡的概念是内外同时建立热和力的平衡，显然铁棒上各点的温度并不相同，即存在热的不平衡习题1-3：212111111262111ln ln 0.50.5100.172ln138.374kJ 0.1v vv pp v p v v p p v w pdv dv v ======??习题1-4：sin B P gl ρα=+6310sin 0.1100.89.80720010sin30?=99215.44 Pa P B gl ρα-=-=?-３习题1-5：21w pdv =?1) p=定值：210.0560.020.71021kJ v v p w dv dv ?===??；2) pV=定值：216211121110.05ln 0.7100.02ln 12.8kJ 0.02v vvp v v p v w pdv dv v =====??习题1-7：需由热泵向室内提供的热量为：31700001024010019264.43600Q ?=-?-= w120Q w ε=10219264.4==3.8535Q w ε=kw 习题1-9：1) 512010==3.9773600Q w ε=?2) 5210=107360074800Q Q w =--?= kJ/h 3) 1 27.783600Q w == kw思考题2-5：甲与乙的看法都是错误的。
首先依题意可知，如果瓶内氧气压力要减少一半，相应的质量也会减少一半。
对于甲的看法：虽然每次抽出的氧气体积不变，但是由于每抽气一次均会导致气瓶中的压力会有所有下降，每次抽出来的氧气质量也是不同的，甲的错误就在于认为每次抽出的来氧气质量会相同。
而对于乙的看法：乙则认为气瓶内氧气体积增大一倍，压力就会减半，但是在抽气过程中，瓶内氧气的质量是在改变的，因此其结论也是错误的。
工程热力学课后习题及答案第六版(完整版)
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1111RT v p m =压送后储气罐中CO 2的质量 2222RT v p m =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。
工程热力学课后习题答案
工程热力学课后习题答案工程热力学课后习题答案热力学是工程学中的重要分支，它研究能量转化和传递的规律。
在学习热力学的过程中，课后习题是检验学习成果和巩固知识的重要途径。
下面将为大家提供一些工程热力学课后习题的详细解答，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 一个理想气体在等压条件下，从体积为1m³压缩到0.5m³，压力保持不变。
求气体对外界做功的大小。
解答：根据理想气体的等压过程，气体对外界做功的大小等于压力乘以体积的变化量。
即W = PΔV = P(V2 - V1) = P(0.5m³ - 1m³) = -0.5Pm³。
2. 一个系统的内能增加了1000J，同时对外界做了500J的功。
求系统所吸收的热量。
解答：根据能量守恒定律，系统吸收的热量等于内能增加量与对外界所做功的和。
即Q = ΔU + W = 1000J + 500J = 1500J。
3. 一个容器内有1kg的水，初始温度为20℃。
将容器放在恒温室内，经过一段时间后，水的温度升至30℃。
求水所吸收的热量。
解答：根据热容公式Q = mcΔT，其中 Q 表示吸收的热量，m 表示物体的质量，c 表示物体的比热容，ΔT 表示温度的变化量。
将题目中的数据代入公式，即 Q= 1kg × 4186J/kg℃ × (30℃ - 20℃) = 41860J。
4. 一个活塞与一个理想气体接触，气体的初始体积为1m³，初始压力为2MPa。
经过一定过程后，气体的体积减小到0.5m³，压力增加到4MPa。
求气体对外界做的功。
解答：根据理想气体的等压过程，气体对外界做的功等于压力乘以体积的变化量。
即W = PΔV = P(V2 - V1) = 4MPa × (0.5m³ - 1m³) = -2MJ。
5. 一个系统的内能增加了2000J，同时对外界做了1000J的功。
工程热力学课后题答案
答案
第三章理想气体及其混合物
1.把 压送到体积为 的贮气罐内。压送前贮气罐上的压力表读数为 ，温度为 ，压送终了时压力表读数为 ，温度为 。试求压送到罐内的 的质量。大气压力为 。
4.锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角 ，压力计中使用 的煤油，斜管液体长度 ，当地大气压力 ，求烟气的绝对压力（用 表示）解：
5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中 为压力表，读数为 ， 为真空表，读数为 。若当地大气压 ，求压力表 的读数（用 表示）
解
由
2.体积为 的某钢性容器内盛有了 的氮气。瓶上装有一排气阀，压力达到 时发门开启，压力降到 时关闭。若由于外界加热的原因造成阀门开启，问：
(1)阀门开启时瓶内气体温度为多少？
(2)因加热造成阀门开闭一次期间瓶内氮气失去多少？设瓶内空气温度在排气过程中保持不变。
答案（1） ℃；（2）
3.氧气瓶的容积 瓶中氧气的表压力为 。问瓶中盛有多少氧气？若气焊时用去一半氧气，温度降为 ，试问此时氧气的表压力为多少（当地大气压力 ）
解
10.在体积为 的钢性容器内装有氮气。初态表压力为 ，温度为 ，问应加入多少热量才可使氮气的温度上升到 ？其焓值变化是多少？大气压力为 。
(1)按定值比热容计算；
(2)按真实比热容的多项式计算；
(3)按平均比热容表计算；
(4)按平均比热容的直线关系式计算。
解
（1）
（2）查得
（3）查得
（4）查得
工程热力学课后题答案
工程热力学习题解答工程热力学习题解答第1章 基本概念基本概念1-1体积为2L 的气瓶内盛有氧气2.858g，求氧气的比体积、密度和重度。
解：氧气的比体积为3310858.2102−−××==m V v =0.6998 m 3/kg密度为vm V 110210858.233=××==−−ρ=1.429 kg/m 3重度80665.9429.1×==g ργ=14.01 N/m 31-2某容器被一刚性器壁分为两部分，在容器的不同部分安装了测压计，如图所示。
压力表A 的读数为0.125MPa，压力表B 的读数为0.190 MPa，如果大气压力为0.098 MPa，试确定容器两部分气体的绝对压力可各为多少？表C 是压力表还是真空表？表Ｃ的读数应是多少？解：设表A、B、C 读出的绝对压力分别为A p 、B p 和C p 。
则根据题意，有容器左侧的绝对压力为=+=+==125.0098.0gA b A p p p p 左0.223 MPa 又∵容器左侧的绝对压力为gB C B p p p p +==左 ∴033.0190.0223.0gB C =−=−=p p p 左 MPa＜b p∴表C 是真空表，其读数为033.0098.0C b vC −=−=p p p =0.065 MPa 则容器右侧的绝对压力为=−=−=065.0098.0vC b p p p 右0.033 MPa1-3上题中，若表A 为真空表，其读数为24.0kPa，表B 的读数为0.036 MPa，试确定表C 的读数。
解：则根据题意，有容器左侧的绝对压力为=−=−==024.0098.0vA b A p p p p 左0.074 MPa 若表B 为压力表，则容器左侧的绝对压力为gB C B p p p p +==左 ∴038.0036.0074.0gB C =−=−=p p p 左 MPa＜b p∴表C 是真空表，其读数为038.0098.0C b vC −=−=p p p =0.060 MPa 则容器右侧的绝对压力为=−=−=060.0098.0vC b p p p 右0.038 MPa 若表B 为真空表，则容器左侧的绝对压力为vB C B p p p p −==左习题1-2图∴110.0036.0074.0vB C =+=+=p p p 左 MPa＞b p∴表C 是压力表，其读数为098.0110.0b C gC −=−=p p p =0.012 MPa1-4由于水银蒸气对人体组织有害，所以在水银柱面上常注入一段水，以防止水银蒸气发生。
工程热力学习题答案第六版
工程热力学习题答案第六版工程热力学习题答案第六版是一本非常重要的教材，它为学习工程热力学的学生提供了宝贵的参考资料。
本文将对该教材进行综合分析和评价，以帮助读者更好地理解和应用其中的知识。
首先，工程热力学是一门研究能量转化和传递的学科，它在工程领域中具有广泛的应用。
在学习过程中，学生需要通过大量的习题来巩固所学知识，并提高解决实际问题的能力。
而工程热力学习题答案第六版正是为了满足这一需求而编写的。
该教材的第一部分主要介绍了热力学基本概念和基本原理。
通过解答习题，学生可以对热力学的基本概念有更深入的理解。
例如，在第一章的习题中，学生需要计算物质的比容、比热和比焓等热力学性质，这些都是热力学基本概念的重要内容。
通过解答这些习题，学生可以更好地理解这些概念，并将其应用于实际问题的解决中。
第二部分介绍了热力学第一定律和第二定律。
这些定律是热力学的核心内容，也是解决实际问题的基础。
在第二章的习题中，学生需要运用第一定律来分析和计算热力学系统的能量平衡。
通过解答这些习题，学生可以更好地理解第一定律的意义和应用，并掌握能量平衡的计算方法。
第三部分介绍了热力学循环和热力学循环的效率。
在实际工程中，热力学循环是能量转化和传递的重要方式。
在第三章的习题中，学生需要分析和计算各种热力学循环的效率，并比较它们的优缺点。
通过解答这些习题，学生可以更好地理解热力学循环的原理和实际应用，并学会评估和选择适合的热力学循环方案。
第四部分介绍了热力学性质和物态方程。
在实际工程中，热力学性质和物态方程是计算和设计过程中不可或缺的工具。
在第四章的习题中，学生需要计算和应用各种热力学性质和物态方程。
通过解答这些习题，学生可以更好地掌握这些工具的使用方法，并将其应用于实际问题的解决中。
总的来说，工程热力学习题答案第六版是一本非常实用的教材。
它通过大量的习题和详细的解答，帮助学生巩固所学知识，并提高解决实际问题的能力。
同时，该教材还提供了一些实际工程中的应用案例，帮助学生将理论知识与实际问题相结合。
工程热力学课后作业答案
p734-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热40kJ ，其容积增大为1102v v =，压力减少为8/12p p =，设比热为定值，求过程中内能旳变化、膨胀功、轴功以及焓和熵旳变化。
解：热力系是1kg 空气过程特性：多变过程)10/1ln()8/1ln()2/1ln()1/2ln(==v v p p n ＝0.9由于T c q n ∆=内能变化为R c v 25=＝717.5)/(K kg J •v p c R c 5727==＝1004.5)/(K kg J •=n c ==--v v c n kn c 51＝3587.5)/(K kg J •n v v c qc T c u /=∆=∆＝8×103J膨胀功：u q w ∆-=＝32 ×103J轴功：==nw w s 28.8 ×103J焓变：u k T c h p ∆=∆=∆＝1.4×8＝11.2 ×103J熵变：12ln 12lnp p c v v c s v p +=∆＝0.82×103)/(K kg J •4－2 有1kg 空气、初始状态为MPa p 5.01=，1501=t ℃，进行下列过程：（1）可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=；（2）不可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=，K T 3002=；（3）可逆等温膨胀到MPa p 1.02=；（4）可逆多变膨胀到MPa p 1.02=，多变指数2=n ；试求上述各过程中旳膨胀功及熵旳变化，并将各过程旳相对位置画在同一张v p -图和s T -图上解：热力系1kg 空气（1） 膨胀功：])12(1[111k k p p k RT w ---=＝111.9×103J熵变为0（2）)21(T T c u w v -=∆-=＝88.3×103J12ln 12ln p p R T T c s p -=∆＝116.8)/(K kg J •（3）21ln1p p RT w =＝195.4×103)/(K kg J • 21ln p p R s =∆＝0.462×103)/(K kg J • （4）])12(1[111n n p p n RT w ---=＝67.1×103J n n p p T T 1)12(12-=＝189.2K 12ln 12ln p p R T T c s p -=∆＝－346.4)/(K kg J •4-3 具有1kmol 空气旳闭口系统，其初始容积为1m 3，终态容积为10 m 3，当时态和终态温度均100℃时，试计算该闭口系统对外所作旳功及熵旳变化。
工程热力学课后习题全集
习题提示与答案 第一章 基本概念及定义1-1 试确定表压力为0.1 kPa 时U 形管压力计中的液柱高度差。
(1)液体为水，其密度为1 000 kg/m 3；(2)液体为酒精，其密度为789 kg/m 3。
提示：表压力数值等于U 形管压力计显示的液柱高度的底截面处液体单位面积上的力，g h p ρ∆=e 。
答案：(1) mm 10.19=∆水h (2) mm 12.92=∆酒精h 。
1-2 测量锅炉烟道中真空度时常用斜管压力计。
如图1-17所示，若α=30°，液柱长度l ＝200 mm ，且压力计中所用液体为煤油，其密度为800 kg/m 3 ，试求烟道中烟气的真空度为多少mmH 2O(4 ℃)。
提示：参照习题1-1的提示。
真空度正比于液柱的“高度”。
答案：()C 4O mmH 802v=p 。
1-3 在某高山实验室中，温度为20 ℃，重力加速度为976 cm/s 2，设某U 形管压力计中汞柱高度差为30 cm ，试求实际压差为多少mmHg(0 ℃)。
提示：描述压差的“汞柱高度”是规定状态温度t =0℃及重力加速度g =980.665cm/s 2下的汞柱高度。
答案：Δp =297.5 mmHg(0℃)。
1-4 某水塔高30 m ，该高度处大气压力为0.098 6 MPa ，若水的密度为1 000 kg/m 3 ，求地面上水管中水的压力为多少MPa 。
提示：地面处水管中水的压力为水塔上部大气压力和水塔中水的压力之和。
答案：Mpa 8 0.392=p 。
1-5 设地面附近空气的温度均相同，且空气为理想气体，试求空气压力随离地高度变化的关系。
又若地面大气压力为0.1MPa ，温度为20 ℃，求30 m 高处大气压力为多少MPa 。
提示： h g p p ρ-=0 →TR hg p p g d d -=，0p 为地面压力。
答案：MPa 65099.0=p 。
1-6 某烟囱高30 m ，其中烟气的平均密度为0.735 kg/m 3。
工程热力学课后习题答案
工程热力学作业题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 p1.0=，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1111RT v p m =压送后储气罐中CO 2的质量2222RT v p m =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。
工程热力学课后题答案
习题及部分解答第一篇 工程热力学 第一章 基本概念1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量： 答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。
2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。
3.用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。
若水柱高mm 200，水银柱高mm 800，如图2-26所示。
已知大气压力为mm 735Hg ，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ？解：根据压力单位换算kPap p p p kPaPa p kPap Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==⨯=⨯==⨯=⨯=4.锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。
若已知斜管倾角 30=α，压力计中使用3/8.0cm g =ρ的煤油，斜管液体长度mm L 200=，当地大气压力MPa p b 1.0=，求烟气的绝对压力（用MPa 表示）解：MPaPa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -⨯==⨯⨯⨯==αρMPa p p p v b 0992.0108.7841.06=⨯-=-=-5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中C 为压力表，读数为kPa 110，B 为真空表，读数为kPa 45。
若当地大气压kPa p b 97=，求压力表A 的读数（用kPa表示）kPa p gA 155=6. 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。
（1）.取水为系统；（2）.取电阻丝、容器和水为系统； （3）.取图中虚线内空间为系统。
答案略。
7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为MPa 4.13；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为mmHg 706。
工程热力学习题答案(全)
课后思考题及习题答案思考题1-2： 否，闭口是说没有物质交换绝热是说没有热量交换没有排除做功的可能，所以不是孤立系统。
思考题1-7：否，稳定但不平衡，平衡的概念是内外同时建立热和力的平衡，显然铁棒上各点的温度并不相同，即存在热的不平衡习题1-3：212111111262111ln ln 0.50.5100.172ln138.374kJ 0.1v vv pp v p v v p p v w pdv dv v ==⨯⨯⨯====⎰⎰ 习题1-4：sin B P gl ρα=+6310sin 0.1100.89.80720010sin30?=99215.44 Pa P B gl ρα-=-=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯３习题1-5：21w pdv =⎰1) p=定值：210.0560.020.71021kJ v v p w dv dv ⨯===⎰⎰；2) pV=定值：216211121110.05ln 0.7100.02ln 12.8kJ 0.02v vvp v v p v w pdv dv v =⨯⨯⨯====⎰⎰ 习题1-7：需由热泵向室内提供的热量为：31700001024010019264.43600Q ⨯=-⨯-= w120Q w ε=10219264.4==3.8535Q w ε=kw 习题1-9：1) 512010==3.9773600Q w ε=⨯2) 5210=107360074800Q Q w =--⨯= kJ/h 3) 127.783600Q w == kw思考题2-5：甲与乙的看法都是错误的。
首先依题意可知，如果瓶内氧气压力要减少一半，相应的质量也会减少一半。
对于甲的看法：虽然每次抽出的氧气体积不变，但是由于每抽气一次均会导致气瓶中的压力会有所有下降，每次抽出来的氧气质量也是不同的，甲的错误就在于认为每次抽出的来氧气质量会相同。
而对于乙的看法：乙则认为气瓶内氧气体积增大一倍，压力就会减半，但是在抽气过程中，瓶内氧气的质量是在改变的，因此其结论也是错误的。
工程热力学习题答案
3-16： 0.13 kJ/K 3-17： 35 kJ 3-18： （2） cm
TA TB
2
TA TB ； （3） cm ln
4TATB
2
第四章 4-2： 4-3： 4-4： 4-5： 4-6： 4-7： 4-8： 4-9： 4-10： 4-11： 4-12： 4-13： 4-14： 4-15： 第五章 5-3： 5-4： 5-5： 5-6： 5-8： 5-9： 0.15 kg （1）95.3℃； （2）8.2×10-3 kg 6.85 kg；0.627 MPa 1.068×105 m3/h 27.93 kg/kmol （1）612.3 kJ； （2）713.9 kJ 558 kJ/kg 285.86 kJ；400.21 kJ； 293.53 kJ；407.9 kJ -595.8 kJ；-765.9 kJ；0.322 kJ/K （1）8.14×103 kJ；1.14×104 kJ； （2）8.97×103 kJ；1.23×104 kJ； （3）8.95×103 kJ；1.22×104 kJ； （4）6.66×103 kJ；9.91×103 kJ （1）93.46 kJ/min；130.85 kJ/min；0.4503 kJ/(K·min) （2）91.58 kJ/min；129.44 kJ/min；0.446 kJ/(K·min) （1）-147.19 kJ/kg；-205.82 kJ/kg；-0.4597 kJ/kg·K （2）-150.81 kJ/kg；-209.68 kJ/kg；-0.4683 kJ/kg·K （1）441.76 kJ/kg； （2）0.04218 kJ/kg·K；12.65 kJ/kg； （3）472.04 kJ/kg 3 O 2 ：7.6%；N 2 ：53.6%；CO 2 ：38.8%； 0.189 m /kg
工程热力学课后习题答案
n −1 n )
n + R g T2 (π n −1
n −1 n
n − 1) + RgT3 (π n −1
1.3−1 1 .3
n −1 n
− 1) =
− 1)(T1 + T2 + T3 ) = kg = 746 .4 kJ kg
1 .3 × 287 × (5 1 .3 − 1
− 1) × ( 293 .15 + 425 .0 + 616 .25)
∴q =
Q QW = −Q a
q= n −κ c v (T2 − T1 ) n −1
n −1 n
QW − 7.5715 = = −91.73 kJ kg q ma 0.08254
n − κ cv(T 2 − T 1) 0.728 × (150 − 20) = −1.0317 = = − 91.73 n −1 q
1.186 −1 1.186
= 387.82 K
（3）压缩功
Wn =
p2 1 p1V1 [( ) n −1 p1
n −1 n
− 1]
1.186 −1 1.186
1 = × 0.1 × 10 6 × 0.032 × (3.2 1.186 − 1
112
− 1) = 3442.8 J = 3.443kJ
第九章 压气机的热力过程
9-4 三台空气压缩机的余隙容积比均为 6%， 进气状态均为 0.1MPa,27°C ， 出口压力为 0.5MPa ，
但压缩过程的指数分别为：n1=1.4、n2=1.25、n3=1,试求各压气机的容积效率（假设膨胀过程的 指数和压缩过程相同） 。 解： 据题意
Vc = 0.06 Vh 0.5 π= =5 0 .1
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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 ＝)/(K kg J • （2）标准状态下2N 的比容和密度1013252739.296⨯==p RT v ＝kg m/3v1=ρ＝3/m kg（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积MvMv ＝pT R 0＝kmol 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 ＝ 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 ＝B 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 m3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到，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设充气过程中气罐内温度不变。
解：热力系：储气罐。
使用理想气体状态方程。
第一种解法：首先求终态时需要充入的空气质量2882875.810722225⨯⨯⨯==RT v p m kg压缩机每分钟充入空气量28828731015⨯⨯⨯==RT pv m kg所需时间==mm t 2第二种解法将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为一定量的空气压缩为的空气；或者说、 m 3的空气在下占体积为多少的问题。
根据等温状态方程、8.5 m 3的空气在下占体积为5.591.05.87.01221=⨯==P V p V m 3压缩机每分钟可以压缩的空气3 m 3，则要压缩 m 3的空气需要的时间==35.59τ2－8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体，气缸中空气的温度为18℃，质量为2.12kg 。
加热后其容积增大为原来的两倍。
大气压力B ＝101kPa ，问：（1）气缸中空气的终温是多少（2）终态的比容是多少（3）初态和终态的密度各是多少 解：热力系：气缸和活塞构成的区间。
使用理想气体状态方程。
（1）空气终态温度==1122T V V T 582K （2）空气的初容积 p=3000×(πr 2)+101000===pmRT V 110.527 m 3空气的终态比容m V m V v 1222==＝0.5 m 3/kg 或者==pRT v 220.5 m 3/kg （3）初态密度527.012.211==V m ρ＝4 kg /m 3==212v ρ 2 kg /m 32-9解：（1）氮气质量3008.29605.0107.136⨯⨯⨯==RT pv m ＝7.69kg （2）熔化温度8.29669.705.0105.166⨯⨯⨯==mR pv T ＝361K2－14 如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为%2.232=go ，%8.762=N g 。
试求空气的折合分子量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度。
解：折合分子量28768.032232.011+==∑ii Mg M ＝气体常数86.2883140==M R R ＝288)/(K kg J • 容积成分2/22Mo M g r o o =＝％ =2N r1－％＝％标准状态下的比容和密度4.2286.284.22==M ρ＝1.288 kg /m 3ρ1=v ＝0.776 m 3/kg2-15 已知天然气的容积成分%974=CH r ，%6.062=H C r ，%18.083=H C r ，%18.0104=H C r ，%2.02=CO r ，%83.12=N r 。
试求：（1） 天然气在标准状态下的密度； （2） 各组成气体在标准状态下的分压力。
解：（1）密度 ＝（2）各组成气体在标准状态下分压力 因为：p r p i i ===325.101*%974CH p同理其他成分分压力分别为：（略）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。
60/204002000⨯⨯=Q ＝×105kJ（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 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WU 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*+b 200=a*+b 解上两式得： a=-800 b=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 kJ600kPa ，5倍。
试求容器 系统：整个容器为闭口系统 过程特征：绝热，自由膨胀 根据闭口系统能量方程 绝热0=Q自由膨胀W ＝0 因此ΔU=0对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得根据理想气体状态方程161211222p V V p V RT p ===＝100kPa 3-9 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。
没有流出工质m2=0dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1终态工质为流入的工质和原有工质和m0= m cv2-m cv1 m cv2 u cv2- m cv1u cv1=m0h0(1)h0=c p T0 u cv2=c v T2 u cv1=c v T1 m cv1=11RT Vp m cv2=22RT V p 代入上式(1)整理得21)10(1212p p T kT T T kT T -+==3－10供暖用风机连同加热器，把温度为01=t ℃的冷空气加热到温度为2502=t ℃，然后送入建筑物的风道内，送风量为0.56kg/s ，风机轴上的输入功率为1kW ，设整个装置与外界绝热。
试计算：（1）风机出口处空气温度；（2）空气在加热器中的吸热量；（3）若加热器中有阻力，空气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确 解：开口稳态稳流系统 （1）风机入口为0℃则出口为=⨯⨯==∆⇒=∆310006.156.01000Cp m Q T Q T Cp m &&℃78.112=∆+=t t t ℃空气在加热器中的吸热量)78.1250(006.156.0-⨯⨯=∆=T Cp m Q &＝(3)若加热有阻力，结果1仍正确；但在加热器中的吸热量减少。
加热器中)111(22212v P u v P u h h Q +-+=-=，p2减小故吸热减小。
3－11一只0.06m 3的罐，与温度为27℃、压力为7MPa 的压缩空气干管相连接，当阀门打开，空气流进罐内，压力达到5MPa 时，把阀门关闭。
这一过程进行很迅速，可认为绝热。
储罐的阀门关闭后放置较长时间，最后罐内温度回复到室温。
问储罐内最后压力是多少 解：热力系：充入罐内的气体由于对真空罐充气时，是焓变内能的过程罐内温度回复到室温过程是定容过程5420300122⨯==P T T p ＝ 3－12压力为1MPa 和温度为200℃的空气在一主管道中稳定流动。
现以一绝热容器用带阀门的管道与它相连，慢慢开启阀门使空气从主管道流入容器。
设（1）容器开始时是真空的；（2）容器装有一个用弹簧控制的活塞，活塞的位移与施加在活塞上的压力成正比，而活塞上面的空间是真空，假定弹簧的最初长度是自由长度；（3）容器装在一个活塞，其上有重物，需要1MPa 的压力举起它。
求每种情况下容器内空气的最终温度 解:（1）同上题=⨯==4734.10kT T 662K=389℃ （2）w u h +=h=c p T0 L=kp T==+05.0T R c c v p 552K=279℃同（2）只是W 不同 T===+00T T Rc c v p 473K ＝200℃3－13解：h W∆-=对理想气体T c h p ∆= 3－14解：（1）理想气体状态方程293*21212==p p T T ＝586K （2）吸热：T k RRT V p T mc Q v ∆-=∆=111＝2500kJ3-15 解：烟气放热等于空气吸热 1m 3空气吸取1.09 m 3的烟气的热24509.1⨯=Q ＝267kJ 01.11293.1267⨯⨯==∆vc Q t ρ＝205℃ t2=10+205=215℃ 3-16 解：3)21(2211h m m h m h m +=+代入得：330473210773*120)21(2211⨯=++=＋c m m cT m cT m T ＝582K ＝309℃ 3－17解：等容过程=-=Rc c k p p112112--=--=∆=k vp v p k RT RT mT c m Q v ＝3-18 解：定压过程T1=287103.0104.206813⨯⨯⨯=mR V p = T2=内能变化：2.216)287.001.1(1⨯-⨯=∆=∆t mc U v ＝ 焓变化：=⨯=∆=∆3.1564.1U k H kJ功量交换：306.0122m V V ==03.04.2068)12(⨯=-==⎰V V p pdV W ＝热量交换：05.623.156+=+∆=W U Q = kJp734-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热40kJ ，其容积增大为1102v v =，压力降低为8/12p p =，设比热为定值，求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焓和熵的变化。