习题讲解热工基础
热工基础第二版 (张学学著)高等教育出版社课后习题答案全解
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第一章
思考题
1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？
答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的
压力表或真空计的读数是否可能变化？
答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？
答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？
答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？
答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？
答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？
热工基础课后答案超详细版(张学学)
第一章
思考题
1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？
答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表
或真空计的读数是否可能变化？
答：
3
4.
答：
5.
答：
6.
答：
7.用U
1-1解：
1-2图
α，管内水
备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角︒
=30
解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差
1-3解：
1－4解：
1-4解：
1-5解：由于压缩过程是定压的，所以有
1-6解：改过程系统对外作的功为
1-7解：由于空气压力正比于气球的直径，所以可设cD
p ，式中c为常数，D为气球的直径，由题中给定的初始条件，可以得到：
该过程空气对外所作的功为
1-8解：（1）气体所作的功为：
（2）摩擦力所消耗的功为：
所以减去摩擦力消耗的功后活塞所作的功为：
1-9解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程中，内外压力始终保持相等，恒等于大气压力0.09MPa，所以气体对外所作的功为：
1-11
情况三
容器。
答：（1
（2
（3
2.
错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。
⑵气体被压缩时一定消耗外功。
对，因为根据热力学第二定律，气体是不可能自压缩的，要想压缩体积，必须借助于外功。
⑶气体膨胀时必须对其加热。
热工基础练习题库含答案
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1、当压力超临界时，锅炉必须采用（）。
A、自然循环锅炉$
B、$强迫锅炉$
C、$直流锅炉$
D、$普通锅炉
答案：C
2、朗肯循环的等压散热过程在(____)中完成的。
A、汽轮机$
B、$锅炉$
C、$给水泵$
D、$凝汽器
答案：D
3、动能与势能的能量质量关系是(____)。
A、动能高$
B、$动能低$
C、$相同品质$
D、$不确定
答案：C
4、工质可逆散热后，其熵（）
A、降低$
B、$提高$
C、$不变$
D、$不确定
答案：A
5、水汽平衡共存的状态是 (____)。
A、饱和状态$
B、$共存状态$
C、$共生状态$
D、$汽化状态
答案：A
6、某一过程加入的热量等于工质的焓升，该过程是（）
A、等容过程$
B、$等温过程$
C、$等压过程$
D、$绝功过程
答案：C
7、对于热力学第二定律，开尔文说法是从(____)角度表示的？
A、热量传递$
B、$热功转换$
C、$能量守恒$
D、$质量守恒
答案：B
8、J/K是(____)的单位。
A、比热量$
B、$比功$
C、$比焓$
D、$熵
答案：D
9、发电机把动能转化为 (____)。
A、势能$
B、$电能$
C、$机械能$
D、$热能
答案：B
10、(____)的变化是系统与外界有无热量交换的标志。
A、T$
B、$s$
C、$v$
D、$h
答案：B
11、如果热机从热源吸收100 KJ，对外做功100KJ，则（）
A、违反热力学第一定律$
B、$违反热力学第二定律$
C、$不违反第一、第二定律$
D、$违反第一、第二定律
答案：B
12、在水蒸气的焓熵图上，(____)的等压线压力高。
A、右上方$
B、$左下方$
热工基础习题含参考答案
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一、单选题（共50题，每题1分，共50分）
1、朗肯循环中工质在给水泵内发生是(____)过程。
A、等温
B、等压
C、等焓
D、等熵
正确答案：D
2、提高循环热效率的途径有（）
A、降低放热量
B、提高散热量
C、不要冷源
D、提高吸热量
正确答案：A
3、在水蒸气的焓熵图上，(____)的等压线压力高。
A、左上方
B、左下方
C、右下方
D、右上方
正确答案：A
4、朗肯循环是（）循环
A、双热源
B、单热源
C、多热源
D、无热源
正确答案：C
5、w是(____)的符号。
A、功
B、比热量
C、比功
D、热量
正确答案：C
6、循环有(____)为0。
A、内能变化
B、热
C、功
D、焓
正确答案：A
7、5Kg的蒸汽吸热10KJ，则比热量是(____)kJ/kg。
A、0
B、1
C、2
D、0.5
正确答案：C
8、比20℃低的温度是(____)K。
A、395
B、400
C、350
D、273
正确答案：D
9、蒸汽的焓越高，则内能就（）
A、以上都不对
B、越高
C、越低
D、不变
正确答案：A
10、热量的符号是（）
A、q
B、J
C、α
D、Q
正确答案：D
11、以下关于热力学第二定律的论述正确的是（）
A、孤立系的熵可以减少
B、能量不能凭空创造出来
C、孤立系的能量在转换过程中有方向性
D、闭口系的能量不变
正确答案：C
12、朗肯循环中，工质在汽轮机内发生( ）过程。
A、等焓
B、等压
C、等熵
D、升温
正确答案：C
13、温度升高越大，则(____)越多。
A、功
B、热
C、显热
D、热能
正确答案：C
14、在水蒸气定压产生过程的温熵图上，有 (____)段曲线。
热工基础1-3习题答案
热工基础1-3章部分习题参考答案
1-4
1-5
1-7
某种气体在气缸中进行一缓慢膨胀过程，其体积由31.0m 增加到325.0m ，过程中气体压力循{}{}34.0-24.0m MP v p a =变化。若过程中气缸与活塞的摩擦保持为200 N ，当地大气压力为0.1MP a ，气缸截面面积为31.0m ，试求：(1)气体所作的膨胀功W ；(2)系统输出的有用功W U ；(3)若活塞与气缸无摩擦，系统输出的有用功W u ，re 。 解：（1）该过程可视为可逆过程
()KJ dv v pdv w 5.25104.024.06=⨯-==⎰⎰
(2) ()KJ v p p w b f w 8.1615.01.01.01200=⨯⎪⎭
⎫
⎝⎛+=∆+=
∴KJ w w w w u 7.88.165.25=-=-= (3) 若无摩擦KJ v p w b w 15=∆= ∴KJ w w w w re u 5.10155.25,=-=-=
1-9
某蒸汽动力厂加入锅炉的每1MW 能量要从冷凝器排出0.58MW 能量，同时
水泵要消耗0.02MW 功，求气轮机输出功率和电厂的热效率。
解：由能量守恒：0.58+P-0.02=1
∴P=1-0.58+0.02=0.44
电厂对外输出净功等于产生功减去水泵耗功=0.44-0.02=0.42
42.01
42.010===
q w η
2-1
2-3
-252 KJ/kg
2-6
2-10
某大型气轮机装置的压缩机从环境大气中吸入压力为95 kPa 、温度为20 ℃的空气，空气进入压气机时速度较小，流出压气机时气流压力为1.52MPa 、温度为430℃、速度为90 m/s ，压气机输入功率5000 kW ，试确定空气的质量流量。已知空气的焓仅是温度的函数，
热工基础习题集-传热学部分
1-1试列举生活中热传导、对流传热核辐射传热的事例。
1-2 冬天，上午晒被子，晚上睡觉为什么还感到暖和？
答：被子散热可是为无限大平面导热。晒被子使被子变得蓬松，含有更多的空气，而空气热导率较小，使被子的表现电导率变小。另外，被子晒后厚度增加。总之，被子晒后，其导热热阻δ/λA变大，人体热量不易向外散失，睡在被子里感到暖和（被子蓄热不必考虑：①被子蓄热不多；
②上午晒被子，晚上蓄热早已散光）。
1-3通过实验测定夹层中流体的热导率时，应采用图1-6种哪个装置？为什么？
答：左边一种。这种装置热面在上，冷面在下，使流体对流传热减少到零，由这种装置测得的热导率不受对流传热的影响。如果采用右边一种装置，由于对流传热的影响而测得的热导率偏大。
1-4在思考题1-3中，流体为空气时热导率可用式（1-1）计算，式中Δt为热、冷面的温度差，δ为空气夹层的厚度，Φ为通过空气夹层的热流量，A为空气夹层的导热面积。实践证明，Δt 不能太大，否则测得的热导率比真实热导率大。试分析其原因。
答：热面和冷面的传热热流量Φ=Φc+Φd+Φr=λΔtA/δ。由思考题1-3可见，左边一种装置虽然减少了对流传热的影响，但如Δt较大，辐射传热量Φr对测量气体热导率的影响却不能忽略，会影响热导率λ测定的准确性。这时，热传导率实质上是以导热和辐射传热两种方式传递热量形式的表现热导率λe。显然，λe>λ（其中λ为气体的真实热导率）。由于辐射传热量Φr正比于热面和冷面温度的四次方之差（T14-T24），只有在热面和冷面温度之差（t1-t2）较小时，辐射传热的影响才可忽略，Φ≈Φd=λΔtA/δ。
热工基础热工基础 (91)
《热工基础》
----传热学篇第8章导热
§8-2稳态导热
第8章导热
稳态导热问题的习题讲解
主要内容
（1）问答题的分析
（2）计算题的分析
有三层平壁如图8所示，已测得t w1、t w2、t w3和
t
w4依次为600℃、400℃、150℃和50℃，在稳态
情况下试分析哪层壁的导热热阻最大？若假定各
层壁厚相同，试问哪层壁材料的导热系数最大？
答：由q =Δt /R λ可知，多层平壁的稳态导热问题中
q 处处相等，中间层的温降最大，则其热阻最大
；而R λ=δ/λ，壁厚相同的情况下，热阻最小的平壁导热系数最大。
为什么不少保温材料采用多孔结构？多孔性保
温材料在工程中使用时应注意什么问题？为什么？
答：因为多孔性结构的孔隙内充满了导热系数较小的几乎是静止的空气，所以可提高保温性
能。多孔性保温材料在使用时要注意防潮，因为水的导热系数比空气大得多，所以保温材料一旦含有水分，其保温性能会大大下降。
例题1：锅炉炉墙由三层材料组成，内层为耐火砖，厚度为230mm，导热系数为1.1W/(m.K)；中间层为石棉隔热层，厚度为60mm，导热系数为0.1W/(m.K)；外层为红砖，厚度为240mm,导热系数为0.58W/(m.K)。已知炉墙内、外表面温度分别是500℃和50℃，试求通过炉墙的热流密度及各层接触面处的温度。
解：假设(1)一维问题
(2)稳态导热问题
(3)无接触热阻
i i n q t
R t t =∑=∆=-++λ
δλδλδλ1w1w 4
112233而各层热阻分别为：
δλ=⋅=⋅1120.23m 1.1W/(m K)
0.21(m K )/W δλ=⋅=⋅2220.06m 0.1W/(m K)
合工大热工基础习题讲解工程热力学部分
1-1 解：
(1) p pe pb 13.6106 755133.3pa 13.7Mpa 13.7 104 kpa
(2) pe p pb 2.5105 755133.3pa 1.5bar
(3) p pb pv 755 700mmHg 55mmHg 7.33kpa
RgT2
287 366
m 0.009kg n 0.31mol
3-3
解 （1）求平衡时的温度（℃） 取整个汽缸为系统。因为绝热Q=0； 因为刚性容器 W=0
由热力学第一定律
Q U W
得 U 0
U U A UB 0
mAcV (T2 TA1) mBcV (T2 TB1)
T2 303K t2=30℃
解 (1)压缩过程进、排气阀们关闭。取气缸中气体为系 统，如图（a）所示，热力系为闭口系。
由闭口系能量方程 q u w
得 w q u 50146 196(kJ/kg)
(2)压缩空气的生产过程可视为气体连续进入气缸、受压缩 后又连续排出的稳定流动过程。因此以气体进出口、气缸内 壁及活塞左端面所围空间为热力系，如图(b)所示，可认为 是开口系的稳定流动系统。
(3) 平衡时的压力（MPa)
p2
(mA
mB )RgT2 V2
0.185MPa
3-17解
wco2
50 0.14 50 75
热工基础习题和答案
一、填空题
1．实现热能和机械能相互转化的工作物质就叫做工质。
2．热能动力装置的工作过程，概括起来就是工质从高温热源吸取热能，将其中一部分转化为机械能，并把余下的一部分传给低温热源的过程。
3．热力系统与外界间的相互作用一般说有三种，即系统与外界间的物质交换、热量交换和功交换。
4．按系统与外界进行物质交换的情况，热力系统可分为闭口系统和开口系统两类。
5．状态参数的变化量等于初、终两状态下，该物理量的差值，而与工质的状态变化途径无关。
6．决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需两个。
7．1mmHg=133.3Pa；1mmH2O=9.81Pa。
8．一个可逆过程必须是准平衡过程，而且在过程中没有任何形式的能量耗散。
9．只有平衡状态才能用参数坐标图上的点表示，只有准平衡过程才能用参数坐标图上的连续实线表示。
10．热量和功都是系统与外界能量传递的度量，它们不是状态参数而是过程量。
11．工质作膨胀功时w<0，工质受到压缩时w>0，功的大小决定于工质的初、终状态以及过程的变化途径。
1．系统的总储存能包括内部储存能和外部储存能的总和。
2．热力学能是物体因分子热运动而具有的能量，包括内动能和内位能两部分，前者是温度的函数，后者是比体积的函数，所以热力学能是状态参数。
3．空气经一热力过程后热力学能增加67kJ，并消耗外功1257kJ，则此过程为放热过程。（填吸热或放热）
4．一元稳定流动的能量方程式适用于一元稳定流动的任何过程。
5．焓的定义式物理意义是工质在流动状态下所具有的总能量中与热力过程有关的那部分能量。
热工基础习题答案
热工基础习题答案
热工基础习题答案
热工基础是热能工程专业的一门基础课程，通过学习这门课程，可以帮助我们
掌握热力学和热传导等基本概念和计算方法。在学习过程中，习题是巩固知识
和提高能力的重要手段。下面，我将为大家提供一些热工基础习题的答案，希
望能对大家的学习有所帮助。
1. 一个理想气体在等温过程中，压强从P1=
2.5 MPa增加到P2=5 MPa，体积由
V1=0.1 m³增加到V2=0.2 m³。求该过程中的热量变化。
解答：根据理想气体的状态方程PV=RT，可以得到P1V1=P2V2。由此可知，该过程中的温度保持不变，即等温过程。根据热力学第一定律，对于等温过程，
热量变化等于做功的大小。所以，热量变化Q=W=P2(V2-V1)。代入数值计算
得到Q=0.5 MPa·m³。
2. 一块铁板的质量为2 kg，其初始温度为20℃。将其放入一个恒温恒压的容器中，容器内的温度为100℃，铁板与容器达到热平衡后，铁板的温度为多少？
解答：根据热平衡原理，当两个物体达到热平衡时，它们的温度相等。所以，
铁板的温度将会升到100℃。
3. 一段导热系数为0.5 W/(m·K)的材料，长度为1 m，截面积为0.01 m²。两端
温度分别为100℃和50℃，求该材料的导热率。
解答：根据导热定律，导热率Q=λAΔT/Δx。代入数值计算得到Q=0.5 W，
Δx=1 m，ΔT=100℃-50℃=50℃。代入公式计算得到导热率
λ=Q/(AΔT/Δx)=0.5/(0.01×50)=1 W/(m·K)。
4. 一台汽车发动机的功率为100 kW，排气温度为400℃，冷却水温度为20℃。
热工基础第二版_课后答案
第一章
1. 平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？
答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2. 表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？
答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3． 当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？
答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。准平衡过程只注重的是系统内部 而可逆过程是内外兼顾！ 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？
答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。引起其他变化时是可以回到初态的！ 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。
热工基础习题和答案（手动word版）.doc
第一章热力学基础知识
一、填空题
1．实现能和能相互转化的工作物质就叫做。
2．热能动力装置的工作过程，概括起来就是工质从吸取热能，将其中一部分转化为，并把余下的一部分传给的过程。
3．热力系统与外界间的相互作用一般说有三种，即系统与外界间的交换、交换和交换。4．按系统与外界进行物质交换的情况，热力系统可分为和两类。
5．状态参数的变化量等于两状态下，该物理量的差值，而与无关。
6．决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需个。
7．1mmHg= Pa；1mmH2O= Pa。
8．气压计读数为750mmHg，绝对压力为2.5×105Pa的表压力为MPa。
9．用U形管差压计测量凝汽器的压力，采用水银作测量液体，测得水银柱高为720.6mm。已知当时当地大气压力Pb=750mmHg，则凝汽器内蒸汽的绝对压力为MPa。
10．一个可逆过程必须是过程，而且在过程中没有。
11．只有状态才能用参数坐标图上的点表示，只有过程才能用参数坐标图上的连续实线表示。
12．热量和功都是系统与外界的度量，它们不是而是量。13．工质作膨胀功时w 0，工质受到压缩时w 0，功的大小决定于。二、名词解释
1．标准状态——
2．平衡状态——
3．准平衡过程——
4．可逆过程——
5．热机——
6．热源——
7．热力系统——
8．体积变化功——
9．热力学温标——
10．孤立系——
三、判断题
1．物质的温度越高，则所具有的热量愈多。
2．气体的压力越大，则所具有的功量愈大。
3．比体积和密度不是两个相互独立的状态参数。
4．绝对压力、表压力和真空都可以作为状态参数。
合工大热工基础习题讲解 工程热力学部分共39页
11、不为五斗米折腰。 12、芳菊开林耀，青松冠岩列。怀此 贞秀姿 ，卓为 霜下杰 。
13、归去来兮，田蜀将芜胡不归。 14、酒能祛百虑，菊为制颓龄。 15、春蚕收长丝，秋熟靡王税。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
合工大热工基础习题讲解 工程热力学部分
压缩后的参数是
p2 0.8MPa, v2 0.2m3/kg
假定在压缩过程中，每千克空气的热力学能增加 146kJ，同时向外放出热量50kJ，压气机每秒钟生产 压缩空气10kg。试求： (1)压缩过程中对每千克空气所做的功； (2)每生产1千克的压缩气体所需的功； (3)带动此压气机至少要多大功率的电动机?
673 0.4 s 1.157 1000 ln 0.287 ln 1573 8 982.3 859.8 122.5 J/(kg K)
可逆过程,熵的减少意味着放热
p1 0.5MPa
3-14 1kmol的理想气体，从初态 p1 0.5MPa T1 340K 绝热膨胀到
T2 303K
t2=30℃
(3) 平衡时的压力（MPa)
p2
3-17解
(mA mB ) RgT2 V2
50 0.14 0.056 50 75
0.185MPa
wco 2
wH2O 0.02
nCO 2 50 0.14 0.159kmol 44
wO2 0.163
（2） 气体向真空自由膨胀。
因为是自由膨胀，对外作功为0，
W 0
Q 0，
U＝0
又因为是绝热膨胀，气体与外界交换热量为0， 由热力学第一定律
Q U W
因为气体是理想气体，其热力学能仅仅与温度有关 ，热力学能变化为零，其温度变化为零， T2 T1 340K
热工基础习题集-传热学部分
1-1试列举生活中热传导、对流传热核辐射传热的事例。
1-2 冬天，上午晒被子，晚上睡觉为什么还感到暖和？
答：被子散热可是为无限大平面导热。晒被子使被子变得蓬松，含有更多的空气，而空气热导率较小，使被子的表现电导率变小。另外，被子晒后厚度增加。总之，被子晒后，其导热热阻δ/λA变大，人体热量不易向外散失，睡在被子里感到暖和（被子蓄热不必考虑：①被子蓄热不多；
②上午晒被子，晚上蓄热早已散光）。
1-3通过实验测定夹层中流体的热导率时，应采用图1-6种哪个装置？为什么？
答：左边一种。这种装置热面在上，冷面在下，使流体对流传热减少到零，由这种装置测得的热导率不受对流传热的影响。如果采用右边一种装置，由于对流传热的影响而测得的热导率偏大。
1-4在思考题1-3中，流体为空气时热导率可用式（1-1）计算，式中Δt为热、冷面的温度差，δ为空气夹层的厚度，Φ为通过空气夹层的热流量，A为空气夹层的导热面积。实践证明，Δt 不能太大，否则测得的热导率比真实热导率大。试分析其原因。
答：热面和冷面的传热热流量Φ=Φc+Φd+Φr=λΔtA/δ。由思考题1-3可见，左边一种装置虽然减少了对流传热的影响，但如Δt较大，辐射传热量Φr对测量气体热导率的影响却不能忽略，会影响热导率λ测定的准确性。这时，热传导率实质上是以导热和辐射传热两种方式传递热量形式的表现热导率λe。显然，λe>λ（其中λ为气体的真实热导率）。由于辐射传热量Φr正比于热面和冷面温度的四次方之差（T14-T24），只有在热面和冷面温度之差（t1-t2）较小时，辐射传热的影响才可忽略，Φ≈Φd=λΔtA/δ。
热工基础第四章习题答案
热工基础第四章习题答案
热工基础第四章习题答案
热工基础是热能科学的基础学科，是热能工程学、热力学和热工学的基础。在
学习热工基础的过程中，习题是非常重要的一部分，通过做习题可以巩固理论
知识，提高解题能力。本文将为大家提供热工基础第四章习题的详细解答。
1. 问题描述：一个理想气体在等温过程中，体积从V1变为V2，压强由P1变
为P2。求气体对外做功。
解答：根据理想气体的状态方程PV=nRT，我们可以得到P1V1=P2V2。由于等
温过程，气体的温度保持不变，因此气体的内能也不变。根据热力学第一定律，等温过程中气体对外做功等于热量的负值。所以，气体对外做功为W=-Q。由
于内能不变，所以热量Q=0。因此，气体对外做功W=0。
2. 问题描述：一个理想气体在绝热过程中，体积从V1变为V2，压强由P1变
为P2。求气体对外做功。
解答：绝热过程中，气体与外界没有热量交换，所以热量Q=0。根据热力学第
一定律，气体对外做功等于热量的负值，即W=-Q。所以，气体对外做功W=0。
3. 问题描述：一个理想气体在等容过程中，温度从T1变为T2，压强由P1变为
P2。求气体对外做功。
解答：等容过程中，气体的体积保持不变，所以体积的改变量为ΔV=0。根据
理想气体的状态方程PV=nRT，我们可以得到P1V1=P2V2。由于等容过程，气
体的体积不变，所以V1=V2，所以P1=P2。根据热力学第一定律，等容过程中
气体对外做功等于热量的负值。所以，气体对外做功W=-Q。根据理想气体的
内能公式U=CvΔT，其中Cv为等容热容量，ΔT为温度变化量。所以，热量
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例4：①状态参数具有什么特征？②系统的状态变了， 是否所有状态参数都必须改变？
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例4：①状态参数具有什么特征？②系统的状态变了， 是否所有状态参数都必须改变？
答：（1）状态参数的特征是：状态一定，状态参数的 数值也随之确定；当系统的状态发生变化时，状态参数的 变化量仅与初始、终了状态有关，而与变化所经历的途径 无关；系统经循环过程复原时，状态参数的变化量为零。
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分析讨论：
（1）在工程实际中，无论是用压力表还是真空表， 测得的都是工质的绝对压力与环境压力之差，而不是工 质的真实压力；
（2）在计算绝对压力时所用的环境压力并非一定是 大气压力。此环境压力是指测压差仪表所处的空间压力， 既可以是大气压力pb，如本题中表A、C所处的空间压力， 也可以是某个空间的压力，如本题中的表B，其环境压力 为pⅡ。
(2) 由表B为压力表知，pⅠ＞pⅡ；又由表C为真空表知，pⅠ＜pb。
从而有：
pb＞ pⅠ＞pⅡ
若表A有读数，则A表一定是真空表，有
pⅠ= pb－pv,C = pⅡ+ pg,B = (pb－pv,A) + pg,B
则： pv,A = pg,B + pv,C = 36+24 = 60 (kPa)
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第一章 习题讲解
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例1：①试说明平衡状态与稳定状态的关系。②铜棒的一端与高 温热源接触，另一端与低温热源接触，经历一段时间后，铜棒内各 截面的温度不再随时间变化，试问铜棒是否处于平衡态？
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例1：①试说明平衡状态与稳定状态的关系。②铜棒的一端与高 温热源接触，另一端与低温热源接触，经历一段时间后，铜棒内各 截面的温度不再随时间变化，试问铜棒是否处于平衡态？
答：（1）若热源温度与水温相等（或温差无限小），是可逆过程； 若二者不等，则存在“温差传热”这一不可逆因素，便是不可逆过程。
（2）对刚性容器内的水做功，只能是搅拌功，则有粘性摩擦阻力的 耗散效应存在，因而是不可逆过程。
（3）若热源温度与空气温度随时相等或随时保持无限小的温差，是 可逆过程；否则，存在“温差传热”这一不可逆因素，便是不可逆过程。
（2）当系统的状态变化时，必然有状态参数发生变化， 但并不是所有的状态参数都必须改变。例如系统沿着定压 线变化时，虽然状态变化了，但状态参数压力没有变化。
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例5：某刚性容器被一个刚性壁分成Ⅰ、Ⅱ两部分。在容器的 不同部位装有压力计，如图所示。设大气压力为98 kPa。①若压 力表B和C的读数分别为75 kPa和0.11 MPa，问压力表A的读数是 多少？容器两部分的工质绝对压力为多少？②若表C 为真空表， 读数为24 kPa，压力表B的读数为36 kPa，试问如果表A有读数， 则表A是什么表？其计数为多少？
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例5：某刚性容器被一刚性壁分成Ⅰ、Ⅱ两部分。在容器的不同部位
装有压力计，如图所示。设大气压力为98 kPa。①若压力表B和C的读数
分别为75 kPa和0.11 MPa，问压力表A的读数是多少？容器两部分的工质
绝对压力为多少？②若表C 为真空
表，读数为24 kPa，压力表B的读
（4）高温的蒸汽流与低温的水流绝热混合，显然二者之间存在“温 差传热”这一不可逆因素，是不可逆过程。
（5）缓慢压缩意味着外压与气体压力时刻保持相等，是可逆过程。
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例3：①试说明可逆过程与准静态过程的区别与联系。 ②系统经历了不可逆过程后，能否恢复到初始状态？
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例3：①试说明可逆过程与准静态过程的区别与联系。 ②系统经历了不可逆过程后，能否恢复到初始状态？ 答：（1）两者均要求由一系列连续的瞬时平衡状态组成， 都可以通过状态参数坐标图上的线函数表示；准静态过程只 要求系统内部的状态变化要时刻保持平衡状态，不涉及系统 外部的变化；可逆过程则不仅要求系统内部的变化必须是可 逆的，还要求系统与外界发生作用时也是可逆的，即系统内 部和外部必须都是可逆的。可逆过程必须是准静态过程，而 准静态过程不一定是可逆过程。 （2）能。只是必须在环境留下痕迹。
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例2： 判断下列过程是否可逆过程，并简要说明理由：①对刚性容 器内的水加热，使其在恒温下蒸发；②对刚性容器内的水做功，使其在 恒温下蒸发； ③对刚性容器内的空气缓慢加热，使其从50℃升温到 75℃；④100 ℃的蒸汽流与25 ℃的水流绝热混合；⑤一定质量的空气在 无摩擦、不导热的气缸中被活塞缓慢压缩。
如果高温热源与低温热源均为有限热源，则最终两热源温度相等， 铜棒内各截面的温度必定要随时间发生变化，直到温度均匀为止。 此时，铜棒处于平衡状态。
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例2： 判断下列过程是否可逆过程，并简要说明理由： ①对刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发； ②对刚性容器内的水做功，使其在恒温下蒸发； ③对刚性容器内的空气缓慢加热，使其从50℃升温到75℃； ④100℃的蒸汽流与25 ℃的水流绝热混合； ⑤一定质量的空气在无摩擦、不导热的气缸中被活塞缓慢压缩。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
例6：一热力系统发生状态变化，压力随体积的变化关系
为 pV1.3 = 常数。若热力系统的初态为 p1 = 600 kPa、V1 = 0.3 m3，问当系统体积膨胀至 V2 = 0.5 m3 时对外作功为多少？
数为36 kPa，试问如果表A有读数，
则表A是什么表？其计数为多少？
解：(1) pⅠ = pb + pg,C = 98 + 0.11×103 = 208 (kPa)
又 pⅠ= pⅡ+ pg,B 则 pⅡ= pⅠ－pg,B = 208－75 = 133 (kPa)
由 pⅡ = pb + pg, A 得 pg,A = pⅡ－pb = 133－98 = 35 (kPa)
答：（1）稳定状态是指状态参数不随时间改变，但这种不变可 能是靠外界影响来维持的。平衡状态是指不受外界影响时状态参数 不随时间变化。两者既有区别，又有联系，平衡必稳定，稳定未必 平衡。
（2）取铜棒为封闭系统，铜棒内各截面温度虽不随时间变化， 即铜棒达到了稳定状态，但受到高温热源与低温热源的外部作用， 铜棒内各截面的温度不等，所以并没有处于平衡状态。