工程热力习题
工程热力学习题集(含答案)
o o
【解】 (1) 若任意温度在牛顿温标下的读数为 TN，而热力学温标上的读数为 T，则：
T / o N − 100 200 − 100 = N 373.15 − 273.15 T/K − 273.15
即
T/K =
故
373.15 − 273.15 (TN / o N − 100) + 273.15 200 − 100
例 2.5 图
5
【解】 以例 2.5 图中入口、开口和开口系组成的闭口系为研究对象，其能量方程为
q = Δu + w = Δu + ∫ pdv = Δ (u + pv ) − ∫ vdp = Δh + wt
2 2 1 1
（a）
以例 2.5 图中虚线包围的开口系为研究对象，其稳定工况的能量和质量方程分别为
⎧ pg,A = pI − p0 ⎪ ⎨ pg,B = pI − pII ⎪p = p − p II 0 ⎩ g,C
解得
⎧ pg,C = pg,A − pg, B = 190kPa ⎪ ⎨ pI = pg,A + p0 = 362.3kPa ⎪ p = p + p = 192.3kpa g,C 0 ⎩ II
(
2
) 中的常数 A、B 的数值。
10 = R0 ⎧ ⎪ 4 ⎨ 14.247 = R0 (1 + 100A + 10 B) ⎪27.887 = R (1 + 446A + 1.989 × 105 B) 0 ⎩
联立求解，可得：
R0 = 10Ω A = 4.32 ×10−3 1/ ℃ B = −6.83 ×10−7 1/ ℃
2 ⎞ ⎛ ⎞ c12 c2 －W +⎛ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 2 = 0 Q h + + gz m h + + gz － sh 1 1 1 2 2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟m 2 2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ 1 − m 2 = 0 m
《工程热力学》阶段练习题
工程热力学阶段练习题一、是非题1、对处于非平衡态的系统，各强度参数是不可能确定的（），各广延参数也是不可能确定的（）。
2、容器中气体压力不变，则压力表上的读数就一定不会改变（）。
3、温度高的物体比温度低的物体拥有更多热量（）。
4、不可逆过程是指工质不能恢复原来状态的过程（）。
5、只要不存在任何性质的耗散效应，就一定不会产生能量不可逆损耗（）。
6、气体克服外界环境压力而膨胀,其容积变化dv,则膨胀功W=p sur dv（）。
二、判断下列过程是否可逆，并说明理由。
(1)一定质量的空气在无摩擦、不导热的气缸和活塞中被缓慢压缩。
(2)100℃的蒸汽流与25℃的水绝热混合。
(3)在水冷摩托发动机汽缸中的燃气被活塞迅速移动而膨胀。
(4)汽缸中充有水，水上面有无摩擦的活塞，缓慢地对水加热使之蒸发。
三、下列两种情况系统是否做功？(1)将容器分成两部分，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板，若突然抽去隔板，气体是否做功？(2)设真空部分装有很多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去下一块，问气体（系统）是否做功？四计算题1、如右下图，一圆筒容器，表A的读数为360kpa，表B的读数为170kpa，左室压力高于右室压力，大气压力为101.3kpa，求：(1) 真空室及左右室的绝对压力。
(2.3KPA、362.3KPA、1923KPA)(2) 表C的读数。
(190KPA)2证明题如左上图，若某种气体的状态方程式为PV=RT,现取质量为1kg的该种气体分别做两次循环，如图中循环1-2-3-1和循环4-5-6-4所示。
设过程1-2和过程4-5中温度T不变，都等于Ta，过程2-3和5-6中压力不变，过程3-1和6-4中容积不变。
又设状态3和状态6温度相等，都等于T b。
试证明两个循环中1kg气体对外界所做的循环功相等2、汽缸内的气体由容积0.4m3可逆压缩到0.1m3，其内部压力和容积的关系式为p=0.3V+0.04,式中，p的单位是Mpa，V的单位是m3，求： (1) 气缸做功量；(-34.5KJ) (2) 若活塞与气缸间的摩擦力为1000N，活塞面积为0.2m2，实际耗功为多少？(-36KJ)填空题1、气体常数R与气体种类关，与状态关。
(完整版)工程热力学习题集附答案
工程热力学习题集一、填空题1．能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。
2．孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。
3．单位质量的广延量参数具有 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 。
5．只有 过程且过程中无任何 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、 和 。
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 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。
（填高、低和多、少）8．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 为可逆循环。
9．熵流是由 引起的。
10．多原子理想气体的定值比热容V c = 。
11．能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。
12．绝热系是与外界无 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 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 。
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 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 和两个 过程所构成。
17．相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。
（填大、小）18．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 为不可逆循环。
19．熵产是由 引起的。
20．双原子理想气体的定值比热容p c = 。
21、基本热力学状态参数有：（ ）、（ ）、（ ）。
22、理想气体的热力学能是温度的（ ）函数。
23、热力平衡的充要条件是：（ ）。
24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（ ）。
25、卡诺循环由（ ）热力学过程组成。
26、熵增原理指出了热力过程进行的（ ）、（ ）、（ ）。
31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。
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。
工程热力学第1章习题答案
第1章 基本概念1-1 为了环保，燃煤电站锅炉通常采用负压运行方式。
现采用如图1-16所示的斜管式微压计来测量炉膛内烟气的真空度，已知斜管倾角α=30º，微压计中使用密度ρ=1000kg/m 3的水，斜管中液柱的长度l =220mm ，若当地大气压p b =98.85kPa ，则烟气的绝对压力为多少Pa ？图1-16 习题1-1解：大气压力98.85kPa 98850Pa b p ==真空度3sin 1000kg/m 9.81N/kg 0.22m 0.51079.1Pa v p gl ρα==×××=烟气的绝对压力98850Pa 1079.1Pa 97770.9Pa b v p p p =−=−=1-2 利用U 形管水银压力计测量容器中气体的压力时，为了避免水银蒸发，有时需在水银柱上加一段水，如图1-17所示。
现测得水银柱高91mm ，水柱高20mm ，已知当地大气压p b =0.1MPa 。
求容器内的绝对压力为多少MPa ？图1-17 习题1-2解：容器内的压力高于大气压力，因此绝对压力b e p p p =+表压力291mmHg+20mmH O 91133.3Pa 209.81Pa 0.0123MPa e p ==×+×≈大气压力0.1MPa b p =容器内的绝对压力0.1MPa 0.0123MPa 0.1123MPa b e p p p =+=+=1-3 某容器被一刚性隔板分为两部分，在容器的不同部位安装有压力计，其中压力表B放在右侧环境中用来测量左侧气体的压力，如图1-18所示。
已知压力表B 的读数为80kPa ，压力表A 的读数0.12MPa ，且用气压表测得当地的大气压力为99kPa ，试确定表C 的读数，及容器内两部分气体的绝对压力（以kPa 表示）。
如果B 为真空表，且读数仍为80kPa ，表C 的读数又为多少？图1-18 习题1-3解：（1）容器左侧（A ）的绝对压力,99kPa 120kPa 219kPa b e A p p p =+=+=A压力表B 的读数为容器左侧（A ）的绝对压力A p 和容器右侧（C ）的绝对压力C p 之差，因此,e B C p p p =−A ，得,219kPa 80kPa 139kPa C e B p p p =−=−=A同时,b e C p p p =+C ，可得压力表C 的读数为,139kPa 99kPa 40kPa e C p =−=（2）如果表B 为真空表，则,v B A p p p =−C ，得299kPa C p =，因此压力表C 的读数为,200kPa e C p =1-4 如图1-19所示，容器A 放在B 中，用U 形管水银压力计测量容器B 的压力，压力计的读数为L =20cm ，测量容器A 的压力表读数为0.5MPa ，已知当地大气压力p b =0.1MPa ，试求容器A 和B 的绝对压力。
工程热力学习题课1
3. 绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气， 右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。 问： ⑴ 空气的热力学能如何变化？ ⑵ 空气是否作出了功？ ⑶ 能否在坐标图上表示此过程？为什么？ 答：（1）空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变。 （2）空气对外不做功。 （3）不能在坐标图上以实线表示此过程，因为不是准静态过 程。
2
n 1
得：
T2 60 273 ln T1 300 273 n 1 1 1.494 V1 1 ln ln V2 3 ln
由多变过程计算功公式： W m 故
Rg
1 Rg (T1 T2 ) 100 kJ n 1
W (n 1) 100(1.494 1) 0.1029kJ/( kg K) m(T1 T2 ) 2(573 333)
Rg
cp=cv· k=0.1666×1.6175=0.2695kJ/(kg· K)
解法2：根据热力学第一定律
Q U W 求得： U Q W 80kJ
U mcv T
c p cv Rg
由此求的cp，cv。
13
6. 容器中盛有温度为150 ℃的4 kg水和0.5 kg水蒸气。现对容器 加热，工质所得热量Q=4000 kJ。试求容器中工质热力学能的 变化和工质对外作的膨胀功。（设活塞上的作用力不变，活塞 和外界绝热，并与器壁无摩擦。）
2.求总熵变△S ：
例4.一刚性绝热容器由一隔板分为容积相等的A、B两部分，每一部分容积 为0.01m3。其中A是温度为40℃、压力为4bar的空气；B是温度为20℃，压力为 2bar的空气。当抽出隔板后，空气混合达到热力平衡，求混合过程中空气熵的变 化量。（忽略隔板体积）。
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。
工程热力学复习题(DOC)
C）理想气体稳定流动过程。
4.湿空气处在一定温度及压力下，湿空气的密度越大，则：
A ）含湿量越大。
B）含湿量越小。
C）含湿量多少不一定。
5．Q=⊿U+∫PdV 适用于：
A ）闭口系统任何过程。
B）闭口系统理想气体可逆过程。
C）闭口系统任何工质可逆过程。
6．混合气体中容积较大的组分，其摩尔成分：
A ）较大。
变化的表示式。
（共 10 分）
4. 下图所示为一蒸汽加热的热水器。其中加热蒸汽为 p1 =2bar,x 1=0.9 的湿蒸汽，
冷水温度 t 2=15℃。若每小时需温度 t 3=60℃的热水 m3=600kg, 试求：
（１） 每小时所需的蒸汽量（ m1）
（２） 每小时所需的冷水量（ m2） 注： p=2bar 时， h’=504.7kj/kg,h ’=’2706.9kj/kg (
A ）一切绝热过程 。
B）理想气体绝热过程。
C）任何气体可逆绝热过程
D）理想气体可逆绝热过程
2．工质的熵增加，意味着工质的：
A ）Q≤ 0。
B）Q≥0
C）Q=0。
ห้องสมุดไป่ตู้
D） Q 不确定。
3．Q=⊿H+m ⊿C2/2+mg⊿z+wS 适用于：
A ）开口系统任何过程。
B）稳定流动过程。
C）可逆稳定流动过程。
13．绝热容器中间用隔板分开，两侧分别有 1kg N2 和 O2，其 p1，T1 相同，若将隔
板抽出，则混合前后的温度和熵有 T2
T1，S2
S1。 （5 分）
过程 △T W Q OA 0B 0C - + -
O2
N2
工程热力学习题册
适用于 ①仅闭系，可逆过程； ②仅稳流系，理想气体； ③仅闭系、理想气体，可逆过程； ④闭系或稳流系，理想气体，可逆过程。
19、、焓的定义式为_________，单位是________。 20、技术功Wt=________；可逆过程技术功Wt=________；技术功与膨胀 功的关系为_________，在同一p-v图上表示出任意一可逆过程的W和 Wt。 21、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。 24、已知当地大气压为 0.2Mpa ，压力容器中被测工质的压力为 0.1 MPa ，，此时该工质压力的测量应选用（ ）（真空计 或压力表）测压计。 25、热力系在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变， 这种状态称为( ) ( 平衡状态还是稳定状态 ) 26、.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为 _______。 27、在国际单位制中温度的单位是_______。 30、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是_____。
三、填空
1、某热机每完成一个循环，工质由高温热源吸热 2000kJ，向低温热源 放热1200kJ，在压缩过程中工质得到外功650kJ，则膨胀过程中工质所 作的功____________kJ。
2、某理想气体从 P1 =10bar ， V1 =0.4m3 可逆定温膨胀到 V2 =0.8m3 , 气体对外所做的膨胀功为 __________J 3、在环境温度为 300K 的条件下，一可逆机工作于两个恒温热源（ 2000K ， 400K ）之间，吸热 200kJ，其中可用能为__________kJ 4、已知当地大气压为 0.2Mpa ，压力容器中被测工质的压力为 0.1 Mpa ，，此时该工质压力的测量应选用__________。（真空计或压力
工程热力学全部章节复习习题
第二章基本概念基本要求：通过本章的学习，你应该掌握以下工程热力学的基本概念：工质，热力学系统（及其分类），外界,边界，热力学平衡态（与稳态、均匀的区别），状态参数（及其特征），准静态过程，可逆过程，功，热量本章重点：1、热力学系统的概念及其分类。
2、热力学平衡态的概念及其判断。
3、状态参数的概念及其特征。
4、准静态过程的概念及其意义、判断。
5、可逆过程的概念及其判断。
6、准静态过程与可逆过程的联系与区别。
7、功、热量的概念及其区别、方向符号。
第一节工质热力学系统1. 作为工质应具有良好的______和______。
A. 流动性/多变性B. 膨胀性/多变性C. 膨胀性/分离性2. 把热能转化为机械能，通过______的膨胀来实现。
A. 高温气体C. 液体D. A、B、C均不对3. 把热量转化为功的媒介物称为______。
A. 功源B. 热源C. 质源工质必须具有良好的膨胀性和流动性，常用工质有：B. 润滑油C. 水D. 天然气4. 内燃机动力装置的工质是_______。
B. 蒸气C. 燃油D. 水5. 燃气轮机动力装置的做功工质是：B. 蒸汽C. 氧气D. 水6. 蒸汽动力装置的工质必须具有良好的______性。
B. 耐高温C. 纯净D. 导热7. 下列哪一种系统与外界肯定没有质量交换但可能有热量交换?A. 绝热系统B. 孤立系统D. 开口系统8. 与外界没有质量交换的系统是______，同时它也可能是______。
A. 开口系统/孤立系统B. 开口系统/绝热系统D. 绝热系统/孤立系统9. 封闭系统是指______的系统。
B. 与外界没有热量交换C. 与外界既没有物质交换也没有热量交换D. 与外界没有功的交换10. 开口系统是指______的系统。
B. 与外界有热量交换C. 与外界有物质交换没有热量交换D. 与外界有功的交换11. 与外界有质量交换的系统是开口系统，同时它也可能是：A.封闭系统C.孤立系统D.B+C12. _____与外界肯定没有能量交换。
工程热力学习题3
测验作业3一：试回答下列问题，并扼要说明理由：1.t＜t0（三相点温度）时，不存在水的液相；2.t=0℃时，存在两相区；3.t＞400℃时，不在存在水的液相；4.v＞0。
04m3/kg时，不在存在水的液相。
二：开水房烧开水，用p=95kpa，x1=0.9的蒸汽与t2=20℃,p=95kpa的水混合。
试问欲得2×103kg开水，需要多少蒸汽和水？三:一制冷装置,进入蒸发器内的氨为-15℃的湿蒸汽,其干度x1=0。
15，出口为干饱和蒸汽。
若冷藏室内温度为-10℃,环境温度为27℃,试求(1)每千克氨在蒸发器中的吸热量;(2)冷藏室内不等温传热引起的能量损失。
四：有一冷却塔如图所示，进水流量mw1=216t/h，进口水温为t1=38℃，被冷却至t2=21℃；进入冷却塔的空气温度为t3=20℃，相对湿度φ3=50%，并在t4=30℃,φ4=100%时排出冷却塔。
设大气压力为，试求：1.列出冷却过程的质量和能量守恒方程；2.求每小时需供给的干空气量；3.求每小时水的蒸发量。
五：压力为p1=1.2mpa，温度T1=1200k的空气，以m=3kg/s的流量流经节流阀，压力降为p2=1.0mpa，然后进入喷管作可逆绝热膨胀。
已知喷管出口外界背压pb=0.6mpa，环境温度T0=300k。
问：1.应选何种形状的喷管；2.喷管出口流速及截面为多少；3.因节流引起的作功能力损失为多少，并表示在T-S图上；4.如果背压为Pb=0.4mpa，此时流过喷管的流量为多少。
六;一氨蒸气压缩制冷装置,氨的质量流量m=270kg/h,蒸发器中温度为-15℃,冷凝器中的温度为30℃,氨压缩机从蒸发器中吸入p1=0.2363mpa的干饱和蒸汽,并绝热压缩到t2=75℃,离开冷凝器时是饱和液氨。
求：（1）循环制冷系数；（2）已知冰的熔解热为333kj/kg，蒸发器将水从20℃制成0℃的水，求每小时产生的冰量；（3）压缩机吸入的容积流量。
工程热力学习题
（1）PV=P1V1=0.08
1
0.08 P= V
W=
0.80.08 dv
0.4 V
10 (2)分两个过程 0.6
6
W1= 0.4 0.5vdv =0.03*
0.4
0.8
W2=
pdv =0.02*
0.6
106
W=W1+W2=0.05* 106
1-13某种理想气体在其状态变化过程中服从=
W
2
1
p b
Kx mg A
d Ax
p x
A mg x K
b
2
2
2 1
3.193 3.158 6.35KJ
Q U W
Q 34.15KJ
W1=FS=
F V 1200 0.25 0.1 1800
S
0.1
• Wu=W-Wr-W1=2.55*104 -1.5*104-1800
•
=8700
• (3) Wu,re=W-Wr
•
=(2.55-1.5)* 104
•
=10500J
1-23若某种气体的状态方程为PV=RgT，现在取质 量为1Kg的该种气体分别做两次循环，如图，循环 1-2-3-1和循环4-5-6-4所示，设过程1-2和过程4-5中 温度不变并等于Ta，过程2-3和5-6中压力不变，过 程3-1和6-4中体积不变，又设状态3和状态6的温度 相等，都等于Tb，试证明两个循环中1Kg气体对外 界所做的循环净功相同。
•
P6=P4，T2=T1=Ta
•
T3=T6=Tb
v2 v2 RgT 2 • P3 T a v1 v3 P2 RgT 3 T b v5 v5 RgT 5 • P6 T a v4 v6 P5 RgT 6 T b
工程热力学习题集附答案
工程热力学习题集一、填空题1．能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。
2．孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。
3．单位质量的广延量参数具有 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 。
5．只有 过程且过程中无任何 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、 和 。
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 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。
（填高、低和多、少）8．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 为可逆循环。
9．熵流是由 引起的。
10．多原子理想气体的定值比热容V c = 。
11．能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。
12．绝热系是与外界无 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 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 。
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 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 和两个 过程所构成。
17．相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。
（填大、小）18．克劳修斯积分/Q T δ⎰ 为不可逆循环。
19．熵产是由 引起的。
20．双原子理想气体的定值比热容p c = 。
21、基本热力学状态参数有：（ ）、（ ）、（ ）。
22、理想气体的热力学能是温度的（ ）函数。
23、热力平衡的充要条件是：（ ）。
24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（ ）。
25、卡诺循环由（ ）热力学过程组成。
26、熵增原理指出了热力过程进行的（ ）、（ ）、（ ）。
31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。
工程热力学复习题
工程热力学复习题一、判断题1．多变过程的指数1＜n＜k时，多变比热为负值。
2. 闭口系统经历了一个可逆的定温过程，由于系统温度没有发生变化，故系统与外界没有交换热量。
3. 系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下（不考虑外力场作用），宏观热力性质不随时间而变化的状态。
4.凡符合热力学第一定律的过程就一定能实现。
5.热力学温标的基准点是一个标准大气压下水的冰点。
6. 通过叶轮输入轴功对绝热刚性容器内的气体进行搅拌，其参数变化为：△U ＞0、△T ＞0、△P ＞0、△S ＞0。
7. 可以从终态回复到初态的热力过程是可逆过程。
8. 理想气体经绝热节流后，前后稳定截面上的温度相等。
9. 因为伴随压力升高，工质的饱和温度也升高，故工质干饱和蒸汽的比容将增大。
10. 阴雨天中由于大气中水蒸汽量增加了，所以大气压力增大了。
11. 任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。
12. 工作在相同热源和在相同冷源之间的一切热机，无论采用什么工质，他们的热效率均相等。
13. 容器中气体的压力不变，压力表的读数也一定不变。
14. 处于平衡状态的热力系，各处应具有均匀一致的温度、压力和比体积。
15. 孤立系统的熵增原理表明：过程进行的结果是孤立系统内各部分的熵都是增加的。
16. 工质经历一可逆循环，其∮d s =0，而工质经历一不可逆循环，其∮d s＞0。
17. 孤立系统达到平衡时总熵达极大值。
18. 不可逆绝热稳态流动系统中，系统的熵的变化△S sys = 0。
19. 卡诺循环的热效率仅取决于其热源和冷源的温度，而与工质的性质无关。
20. 混合气体中容积成份较大的组分，则其摩尔成分也较大。
21. 孤立系统的熵与能量都是守恒的。
22. 对未饱和湿空气喷湿球温度的水可以实现空气的等焓加湿降温过程。
23.同一地区同一季节大气压力基本保持不变，空气的含湿量雨天比晴天大，所以雨天空气的密度比晴天空气的密度大。
工程热力学 习题
工程热力学习题1. 简介工程热力学是研究能量转化和传递的学科，是机械、能源、化工等相关专业的重要课程。
通过学习工程热力学，我们可以了解能量与物质之间的转化关系，掌握工程中能量转化的基本原理和设计方法。
本文将给出一些工程热力学的习题，帮助读者更好地理解和掌握相关知识。
2. 习题列表2.1. 热容量计算问题：一桶质量为5 kg 的水的温度从 20°C 升至 80°C。
已知水的比热容为 4.18 J/g°C，求水的热容量是多少？解答：已知质量 m = 5 kg，温度变化ΔT = 80°C - 20°C = 60°C，比热容 c = 4.18 J/g°C。
热容量 C 可被计算为：C = m * c * ΔT将数值代入计算，可得：C = 5 kg * 4.18 J/g°C * 60°C = 1254 J所以，水的热容量为 1254 J。
2.2. 热交换计算问题：一个闭合容器内有质量为 1 kg 的水蒸气，压力为 1 MPa，温度为 100°C。
若将容器与大气接触，最终达到平衡状态后，假设水蒸气的压力为 0.1 MPa，求水蒸气的温度变化。
解答：根据热力学第一定律，系统内能的增量等于输入的热量减去对外做功。
在本问题中，容器与大气接触后，水蒸气通过热交换与大气达到平衡状态，因此对外做功为 0，可以将系统看作是绝热的。
根据水蒸气的物态方程状态方程可得：P1 * V1 = m * R * T1 （式1）P2 * V2 = m * R * T2 （式2）其中，P1、P2 分别为水蒸气的初始和最终压力，V1、V2 分别为对应的体积，m 为质量，R 为气体常数，T1、T2 分别为水蒸气的初始和最终温度。
根据题意，可知 P1 = 1 MPa，T1 = 100°C = 373.15 K，P2 = 0.1 MPa。
假设体积不变，即 V1 = V2，代入上述公式可得：P1 /T1 = P2 /T2解方程可得：T2 = T1 * P2 / P1 = 373.15 K * 0.1 MPa / 1 MPa = 37.315 K 所以，水蒸气的温度变化为 37.315 K。
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2）每秒排向大气的热量；
3）若工质为理想气体，将逆向循环表示在T-s图上。
9.空气进入一渐缩型喷管，已知喷管进口的参数℃，问
1）气体在喷管中膨胀可能达到的最低压力为多少?
2）若外部空间压力为1.5，试确定喷管的出口的状态参数及气体出口流速；
3）若出口截面为20mm2求每秒钟流过的气体流量为多大？。
1）1-2过程为放热、升温、压缩、升压。
2）1-3过程为吸热、升温、膨胀、降压。
3．何谓循环的平均吸热温度、平均放热温度？以朗肯循环为例，在T-s图上表达解释之。
4．现有两状态不同的湿空气，但其水蒸气分压力相等，A状态的湿空气温度高于B状态的，即，请分析比较两状态相对湿度的大小，并绘制湿空气的T-s图。
1）此过程是可逆、不可逆、还是不可能发生的过程？
2)分析该过程工质的熵流、熵产分别为多少？
3．某理想气体吸收3349kJ的热量作定压变化。设该理想气体定容比热=0.741 kJ/(kg.K)，气体常数为=297 J/(kg.K)，求气体对外作的功及热力学能的改变量。
4．1kg空气，，绝热膨胀到。设定容比热容为，绝热指数。求空气的热力学能的改变量和焓变化量。
1）其它2个热源的热量，并确定方向；2）热机的热效率。
7.高温热源温度为1000K，工质温度为300K，从高温热源向工质传热400kJ。试求：
1）温差传热引起的熵产；2）过程中不可逆性使热量的作功能力损失了多少？（环境温度为27℃）3）绘制该过程的T-s图。（比热为定值，环境温度为27℃。）
8.若从温度为250K的低温热源将500000kJ/h的热量排向温度为27℃的环境大气。试求
10.渐缩型的喷管进口为压力2.5MPa，温度400℃的水蒸气，试确定该喷管可能达到的最大出口流速；若出口截面为10cm2则可通过的最大流量。
12．水蒸气进入一渐缩喷管，已知喷管进口的蒸气参数，求：1）水蒸气在喷管中膨胀可能达到的最低压力为多少？2）若外部空间压力为1.5MPa，试确定喷管的出口流速；3）若喷管工作时间长了出口处有磨损，在出口处截去一小段，其它条件不变，出口流速为多大？试分析之。
一、名词解释
定值比热容
理想气体
可逆过程
熵产
热量的作功能力损失
孤立系统
喷管
喷管的临界状态
相对湿度
三、简答题
1．循环分析中为什么循环净功等于循环净热，它们在T-s图、p-v图上是怎么表示的？
2.闭口系经历可逆和不可逆两个过程，从同一起点出发，若到达某一相同的终态点，问这两个过程的熵流是否相等？试分析之。
四、绘图题
1．在p-v图、T-s图上，表示出下列过程：
1）工质膨胀、放热且降温；
2）工质压缩、降温且降压。
2.下面给出了多变过程1-2,1-3，请在空白的p-v图、T-s图上补全相应的曲线。要求：1）在图中标注出四个基本热力过程的多变指数n；
2）说明各过程中工质是膨胀还是压缩，吸热还是放热，升温还是降温。
2)在h-s图上表示出蒸汽在进汽阀处的节流、汽轮机内绝热膨胀作功的过程；3)求该循环每kg工质的吸热量、循环净功，循环的热效率。
16．某太阳能蒸气机组，新蒸气是2.1Mpa的干饱和蒸气，经过进汽阀节流后获得2.0MPa的过热蒸气，然后进入汽轮机绝热膨胀作功，汽轮机排汽压力为0.05MPa，若忽略泵功，求该循环的热效率；画出循环的T-S图；在h-s图上表示出蒸汽在进汽阀处的节流、汽轮机内绝热膨胀作功的过程。（已知）
3)求该循环每千克工质的吸热量、循环净功和循环的热效率。
14．某朗肯循环，新蒸汽是5MPa、500℃的过热蒸气，进入汽轮机绝热膨胀作功，汽轮机排汽压力为0.005MPa。（排汽压力下的饱和水焓）
1)画出循环的T-S图；2)求该循环每kg工质的吸热量、循环净功；
3)循环的热效率、汽耗率、热耗率。
15．某蒸汽机组实行朗肯循环，新蒸汽是5MPa、500℃的过热蒸气，经过进汽阀节流后获得4.5MPa的过热蒸气，然后进入汽轮机绝热膨胀作功，汽轮机排汽压力为0.005MPa，忽略水泵耗功。1)画出循环的T-S图；
五、计算题
1. 3㎏某种理想气体在刚性容器中定容吸热360kJ，容器上装有搅拌器，同时输入搅拌功440kJ，若过程中气体的平均比热容，，已知初态温度℃。试求：1）容器中气体的终态温度；2）过程中气体的。
2．某闭口系经历一过程使得熵变化35kJ/(kg.K)，该过程是个吸热过程，工质从300K热源获得热量6000kJ/kg，试问：
11．蒸汽参数对蒸汽动力循环有什么影响？分别将引什么趋势的变化？
12．蒸汽动力循环若改变其初参数将会使得循环发生变化，试分析当初温提高，初
压、终压保持不变时的循环特点，同时绘制水蒸气T-S图加以分析。
13．在喷管流动分析时是如何应用来分析喷管截面的变化规律？
14.计算喷管流速时，若存在摩阻时仍然可以采用公式，那么摩阻损耗表现在哪里？有摩阻时的膨胀终状态焓是如何确定的？绘制分析过程的h-s图。设为已知值。
15．何谓喷管的临界状态？喷管的临界流速与哪些因素有关？试分析之。
16．简要说明未饱和湿空气所含的水蒸气处于何状态？
17．已知湿空气由未饱和状态，经一分压力不变的过程达到饱和状态，试分析图中经历的1、2、3状态点的相对湿度、含湿量、露点温度的相对大小并绘制相应的T-s图。
18．如图所示，湿空气中水蒸气的T-s图，A、B两点在同一条等压线上，试在图上标出两点对应的湿空气露点温度；A、B两点温度对应下的饱和压力；该两点的湿空气温度是否相同？
3.简要说明热量、功、热力学能的区别与联系。
4．简要说明膨胀功、推动功、轴功和技术功四者之间有何联系和区别？请在p-V图上表示膨胀功和技术功的大小。
5.卡诺循环由哪几个过程的组成？由该循环热效率计算公式可得到哪些结论？
6．试在T-s图上把理想气体两状态间热力学能及焓的变化表示出来。
7．请简述熵增原理的实质。
11.水蒸气进入一渐缩喷管，已知喷管进口的蒸气参数℃，喷管外部空间压力为1.5，试确定：
1)喷管的临界压力；
2)喷管的流速；
3）在h-s图上绘制喷管中蒸汽的膨胀过程。
12．某渐缩喷管出口截面面积10cm2，喷管进口的空气压力2MPa，温度127℃，出口处背压为1.5MPa，若空气可作为理想气体，比热容取定值，且=1.004，试确
20.某制冷机采用氟利昂134a为制冷剂，已知冷凝器出口温度为40，蒸发器的温度为－20，求压缩1千克制冷剂压缩机消耗的功；其在循环中的制冷量以及制冷系数；画出制冷循环的氨作制冷剂，制冷量为106kJ/h，冷凝器出口氨饱和液的温度为27℃，节流后的温度为-13℃。试求：
1）单位质量制冷量；2）制冷剂流量；
3）压缩机耗功率；4）冷凝器热负荷；
5）循环的制冷系数。
18.某房间采用氨蒸汽压缩制热循环，制冷剂冷凝温度30℃，环境温度（蒸发）-20℃。试求：1）绘出循环的T-s图；2）循环制冷量；3）循环放热量；4）循环净功；
8．1㎏某种理想气体从同一初态1出发，分别经过可逆、不可逆绝热膨胀达到同一终压，将此可逆、不可逆过程表示在同一张T-s图上，且说明可逆、不可逆过程相对位置的理由。
9"处于沸腾状态的水总是烫手的"这种说法是否正确？试根据热力学知识解释之。
"过热水蒸气的温度是否一定很高？未饱和水是否一定很低？为什么？
10．朗肯循环热效率低主要是什么原因？试结合循环的T-s图分析之。
5.某仪表测试系统需要恒定温度的气流掠过，采取下列措施实现，用换热器将压力为101kPa流量为0.5kg/s的空气从24℃冷却到10℃，再与0.2kg/s、30℃，压力同为101kPa的空气流混合进入风管掠过仪表，求冷却器的散热率kJ/s和风管内的气流温度。
6．已知一可逆热机有3个热源，温度分别为207℃，107℃，87℃，当热机从207℃的热源吸入1296kJ的热量时，对外输出净功232kJ，求：
定：1)喷管出口的压力、温度、比体积；
2)喷管出口的流速、流量。
13.某蒸气机组采用朗肯循环，锅炉过热蒸气压力5MPa、温度500℃，经过主汽阀节流后获得4.5MPa的过热蒸气，然后进入汽轮机绝热膨胀作功，汽轮机排汽压力为0.005MPa，若考虑水泵耗功。（已知）
1)绘制朗肯循环的T-S图；
2)在h-s图上表示出蒸汽在主汽阀处的节流、汽轮机内绝热膨胀作功的过程；
5）热泵系数；6）若房间每小时需热量60000kJ，则热泵所需耗功率。
19．某50m3的房间内空气t1=30℃、φ=60%，等压冷却到t2=10℃。已知p b=0.1013MPa，求：1）初态时d1、h1 H；2）当冷却到2状态时产生的凝结水量Δm；3）冷却过程中的放热量Q。（已知ps1=4241Pa，ps2=1227Pa，td1=21.38℃）（湿空气h-d图见附图）