最新热工基础-期末总复习-重点(张学学)
热工基础第二版张学学
(5)对于各向异性物体, 热导率的数值与方向有关 ；
(6)对于同一种物质, 晶体的热导率要大于非定形态物 体的热导率。
热导率数值的影响因素较多, 主要取决于物质的 种类、物质结构与物理状态, 此外温度、密度、湿度 等因素对热导率也有较大的影响。其中温度对热导率 的影响尤为重要。
最剧烈。
温度梯度：等温面法线方向的温度变化率矢量：
gradt t n n
温度梯度是矢量，指 向温度增加的方向。
n—等温面法线方向的单位矢量，指向温度增加的方向。 7
在直角坐标系中，温度梯度可表示为
gradt t i t j t k x y z
t 、t 、t 分别为x、y、z 方向的偏导数; i、j、k 分 x y z 别为x、y、z 方向的单位矢量。
13
3. 热导率（导热系数）
热导率表明物质导热能力的大小。根据傅里叶定
律表达式
q
gradt
绝大多数材料的热导率值都可以通过实验测得。
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物质的热导率在数值上具有下述特点:
(1) 对于同一种物质, 固态的热导率值最大,气态的热 导率值最小； (2)一般金属的热导率大于非金属的热导率 ；
(3)导电性能好的金属, 其导热性能也好 ；
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傅里叶定律的适用条件：
（1）傅里叶定律只适用于各
向同性物体。对于各向异性物体， 热流密度矢量的方向不仅与温度
qy
梯度有关,还与热导率的方向性
有关, 因此热流密度矢量与温度 y y
梯度不一定在同一条直线上。
n
qx
q
x
x
（2）傅里叶定律适用于工程技术中的一般稳态和 非稳态导热问题，对于极低温（接近于0K）的导热问 题和极短时间产生极大热流密度的瞬态导热过程, 如 大功率、短脉冲(脉冲宽度可达10-12～10-15s)激光瞬态 加热等, 傅里叶定律不再适用。
最新热工基础第十章-张学学-思考题答案
热工基础第十章思考题答案1 何谓表面传热系数？写出其定义式并说明其物理意义。
答：q=h（t w-t f），牛顿冷却公式中的h为表面传热系数。
表面传热系数的大小反映对流换热的强弱。
2 用实例简要说明对流换热的主要影响因素。
答：（1）流动起因室内暖气片周围空气的流动是自然对流。
而风机中的流体由于受到外力的作用属于强迫对流。
强迫对流和自然对流的换热效果是不同的。
（2）流动的状态流动状态有层流和湍流，层流和湍流的对流换热强度不同，输水管路，水流速度不同，会导致水的流动状态由层流到湍流，那么这两种流动状态对流换热效果是不同的。
（3）流体有无相变水在对流换热过程中被加热变成水蒸气，蒸气在对流换热过程中被冷却变成水，这个过程会吸收和放出汽化潜热，两个换热过程的换热量不同。
（4）流体的物理性质流体的物理性质对对流换热影响很大，对流换热是导热和对流两种基本导热共同作用的结果。
因此，比如水和油，金属和非金属对流换热效果不同。
（5）换热表面的几何因素换热器管路叉排和顺排换热效果不同，换热管线直径大小对换热效果也有影响。
3 对流换热微分方程组有几个方程组组成，各自到处的理论依据是什么？答：（1）连续性微分方程（2）热量平衡方程（1）动量平衡方程连续性微分程的依据是根据质量守恒导出的热量平衡方程是根据能量守恒导出的动量平衡方程是根据动量守恒导出的4 何谓流动边界层和热边界层？它们的厚度是如何规定的。
答：流动边界层是由于流体粘度造成速度变化的区域，即速度发生明显变化的流体薄层。
速度达到0.99u∞处的y值作为边界层的厚度，用表示。
当温度均匀的流体与它所流过的固体壁面温度不同时，在壁面附近会形成一层温度变化较大的流体层，称为热边界层。
过于温度t-=0.99（t∞-）处到壁面的距离为热边界层的厚度。
5 简述边界层理论的基本内容。
答：（1）边界层的厚度与壁面特征长度L相比是很小的量。
（2）流场划分为边界层区和主流区。
流动边界层内存在较大的速度梯度，是发生动量扩散的主要区域。
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第四章
1.自发过程：不需要任何外界作用而自动进行的过程
自发过程是不可逆的！
2.热力学第二定律表述：
克劳修斯表述：不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。
开尔文-普朗克表述：不可能从单一热源取热，并使之完全转变为功而不产生其它影响
3.热力循环：工质经过一系列的状态变化，重新回复到原来状态的全部过程。
分体积定律：理想混合气体的总体积等于各组元的分体积之和
理想混合气体的成分：
成分：各组元在混合气体中所占的数量份额
质量分数：某组元的质量与混合气体总质量的比值称为该组元的质量分数。
摩尔分数：某组元物质的量与混合气体总物质的量的比值。
体积分数：某组元分体积与混合气体总体积的比值称为该组元的体积分数。
各成分之间的关系：
3.写法上：欲扬先抑、对比、衬托、象征、设悬念…… 4.修辞上
举例：（1）文章第一段写“火红的杜鹃、鹅黄的迎春、淡紫的牵牛……”的作用？
作用：衬托蒲公英白色小花的淡雅。景物描写的衬托铺垫作用）
三：理解句子含义
（一）理解文章重要句子主要从以下几方面着手：
1.充分结合背景和语境，注意整体把握，寻找解题的隐含信息。
2.要结合文章主旨和作者的思想感情倾向分析句子的深层含意。
3.注意句中的言外之意等。
4.注意句中重点词语，明确这些词的本义、引申义、比喻义及一词多义等。
5.要注意结合文题。
此外，还要注意结合句子在文中的作用来体会其含义。
（二）解答句子含义题的思路：找准两个方向，分三步走。
两个方向是要回答句子的本义和深层意，要准确答出这两层意思，需要分三步思考。
物体吸收热辐射时：辐射能 内热能
（3）热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传播；
热工基础第二版(张学学著课后答案(全).(DOC)
2-6解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系统的初压为：
当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：
由于气体通过气缸壁可与外界充分换热，所以系统的初温和终温相等，都等于环境温度即：
根据理想气体的状态方程可得到系统的终态体积，为：
所以活塞上升的距离为：
由于理想气体的内能是温度的函数，而系统初温和终温相同，故此过程中系统的内能变化为零，同时此过程可看作定压膨胀过程，所以气体与外界交换的热量为：
2-8解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：
忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每kg压缩空气所需的轴功为：
所以带动此压气机所需的功率至少为：
2-9解：是否要用外加取暖设备，要看室内热源产生的热量是否大于通过墙壁和门窗传给外界的热量，室内热源每小时产生的热量为：
小于通过墙壁和门窗传给外界的热量为3105kJ，所以必须外加取暖设备，供热量为：
所以a-d-b过程系统对外作的功也就是a-d过程系统对外作的功，故a-d过程系统与外界交换的热量为：
2－5
过程
QkJ
WkJ
UkJ
1-2
1390
0
1390
2-3
0
395
-395
3-4
-1000
0
-1000
4-1
0
-5
5
2-5解：由于汽化过程是定温、定压过程，系统焓的变化就等于系统从外界吸收的热量，即汽化潜热，所以有：
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解：确定为了将气球充到2m3的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压力等于气球中的压力，同时等于外界大气压 ）
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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：34.答：5.答：6.答：7.用U1-1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cDp ，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（32.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。
错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，不用对其加热。
⑷气体边膨胀边放热是可能的。
对，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边膨胀边放热。
⑸气体边被压缩边吸入热量是不可能的。
错，比如多变过程，当n 大于k 时，可以实现边压缩边吸热。
⑹对工质加热，其温度反而降低，这种情况不可能。
错，比如多变过程，当n 大于1，小于k 时，可实现对工质加热，其温度反而降低。
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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：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？答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。
习 题1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPabar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPammHg p p p v b 3315.755700755==-=-= 4.kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
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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？答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。
习题1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
热工基础(张学学)第一章
pv = RgT
p = f ( v, T )
f ( p , v, T ) = 0
T = f ( p, v )
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（3）状态参数坐标图 ） 以独立的状态参数为坐标的坐标图。 以独立的状态参数为坐标的坐标图。
在以两个独立状态参 数为坐标的平面坐标图 上 ， 每一点都代表一个 平衡状态。 平衡状态。
15
6∗
2. 基本状态参数
工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、 工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、 压力 比热力学能、比焓、比熵等 比热力学能、比焓、比熵等。 其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积， 其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积， 压力 称为基本状态参数 基本状态参数。 称为基本状态参数。
2∗
热力系统： 热力系统：
在工程热力学中，通常选取一定的工质（或空间） 在工程热力学中，通常选取一定的工质（或空间）作为研 究的对象，称之为热力系统 简称系统 热力系统， 系统。 究的对象，称之为热力系统，简称系统。 系统以外的物体称为外界或环境。 系统以外的物体称为外界或环境。 外界 系统与外界之间的分界面称为边界。 系统与外界之间的分界面称为边界。 边界 （1）闭口系统：与外界无 ）闭口系统： 物质交换的系统。 物质交换的系统 。 系统的质 量始终保持恒定， 也称为控 量始终保持恒定 ， 也称为 控 制质量系统。 制质量系统。
第一篇 工程热力学
1∗
第一章 基本概念
热机、工质、 1-1 热机、工质、热源与热力系统
热机：将热能转换为机械能的机器。如内燃机、蒸汽轮机、 热机：将热能转换为机械能的机器。如内燃机、蒸汽轮机、 燃气轮机、喷气式发动机等。 燃气轮机、喷气式发动机等。 工质：实现热能和机械能之间转换的媒介物质。例如空气、 工质：实现热能和机械能之间转换的媒介物质。例如空气、 燃气、水蒸气等。 燃气、水蒸气等。 热源：本身热容量很大， 热源：本身热容量很大，在放出或吸收有限的热量时自身 温度及其它热力学参数没有明显变化的物体。例如锅炉、 温度及其它热力学参数没有明显变化的物体。例如锅炉、循 环水池、大气等。提供热量的热源称为高温热源 热源） 高温热源（ 环水池、大气等。提供热量的热源称为高温热源（热源）； 吸收热量的热源称为低温热源（冷源） 吸收热量的热源称为低温热源（冷源）。 低温热源
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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答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。
习 题1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
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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？答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。
习题1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
热工基础(第二版)-张学学绪论学科知识
过热蒸汽19乏汽循环水
热机工作过程示意图
吸热Q1 作功W
放热Q2
汽轮机
冷却水
发电机
2.传热学的研究内容与研究方法（ 1） 研究内容传热学以热力学第一 、第二定律为 20基础 ， 研究热量传递的规律 。所谓热量 ， 是指在温差的作用下传递的热能的 数量 。 由于在人们的日常生活和生产实践中温差 几乎无处不在 ， 所以热量传递是普遍存在的物理现象。传热学的应用非常广泛 ， 传热学知识在能源、 电力 、冶金 、动力机械 、石油化工 、低温工程、环境与建筑等工业领域以及在许多高科技领域都发挥着极其重要的作用。7/3/2021
3. 能量的转换与利用能量的利用过程 ， 实质上是能量的传递与转换过程。
热机燃烧
直接利用90%直接利用
食物利用
燃料电池
光合作用
发电机
7/3/2021
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据统计 ， 目前通过热能形式利用的能源在我国占总能源利用的90％以上 ， 世界其它各国平均也超过85％ 。 由此可见 ， 在能量转换与利用过程 中 ， 热能不仅是最常见的形式 ， 而且具有特殊重 要的作用 。热能的有效利用对于解决我国的能源 问题乃至对人类社会的发展有着重大意义。
热工基础17（热工理论基础）
工程热力学篇传热学篇
0-2 热工基础的研究内容
1.工程热力学的研究内容与研究方法（ 1） 研究内容18工程热力学主要研究热能和机械能 之间相互转换的规律及提高能量转换经济性的途径和技术措施 。（2） 研究方法工程热力学采用经典热力学的宏观 （不涉及微观 ， 整体对待） 研究方法 ， 还普遍采用抽象 、概括 、理想化和简化处理方法。7/3/2021
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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答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。
习题1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
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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？答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。
习 题1-1 解：1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
由于有引风机的抽吸，锅炉设 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︒=30α， 管内水解：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，所以气体对外所作的功为：1-11 解：确定为了将气球充到2m 3的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压力等于气球中的压力，同时等于外界大气压b p ） 前两种情况能使气球充到2m 3情况三:所以气球只能被充到3333.12333.3m V ＝－＝气球的大小，故气体对外作的功为：第二章思考题绝热刚性容器，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。
热工基础期末总结
热工基础期末总结一、热力学热力学是研究能量转换和能量传递规律的科学，通过对宏观系统的研究，揭示了能量转化过程中的一些基本规律和定律。
在热工基础课程中，我们主要学习了热力学的基本概念、基本定律和热力学循环等内容。
1. 热力学基本概念热力学是研究宏观物质之间相互作用规律的科学，通过对热、功和能量的研究，揭示了物质的宏观性质和行为。
在热力学中，我们将研究物质的状态、过程和平衡等概念。
- 状态：一个物质的状态由其压力、温度和摩尔数来确定，常用状态方程来描述。
- 过程：物质从一个状态变到另一个状态所经历的路径，可以分为定压过程、定容过程、等温过程、绝热过程等。
- 平衡：当系统处于平衡状态时，各个宏观性质不随时间而变化，在热力学中有热平衡和力学平衡等概念。
2. 热力学基本定律热力学基本定律是热力学的基石，揭示了能量转化的基本规律和限制条件。
热力学基本定律包括零th、第一定律和第二定律等。
- 零th定律：若两个物体分别与第三个物体处于热平衡，那么这两个物体之间也处于热平衡。
- 第一定律：能量守恒定律，能量既不能创造也不能消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
可以用热量和功来表示能量转化。
- 第二定律：热力学不可逆性定律，自然界中存在一种趋势，即能量自发地由集中和有序转为分散和无序，表现为热量自然地从高温物体传递到低温物体。
3. 热力学循环热力学循环是指一系列流程，在这些流程中，热量和功的转化形式呈现出一定的周期性。
常见的热力学循环有卡诺循环、斯特林循环和布雷顿循环等。
- 卡诺循环：理论上最高效的热力学循环，由等温过程和绝热过程组成。
- 斯特林循环：利用气体的等温膨胀和绝热膨胀特性，通过循环过程实现能量转化。
- 布雷顿循环：用于蒸汽动力机械中，包括蒸汽压缩、燃烧和膨胀等过程。
传热学研究能量由高温物体传递到低温物体的规律，通过对传热的研究，我们可以了解传热过程的性质和机制，并能设计有效的传热设备。
1. 传热机制传热机制是指热量通过传导、对流和辐射而传递的过程。
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2.传热学的研究内容与研究方法
（1）研究内容
传热学主要研究热量传递的规律。
所谓热量，是指在温差的作用下传递的热 能的数量。由于在人们的日常生活和生产实 践中温差几乎无处不在，所以热量传递是普 遍存在的物理现象。
一切热能利用过程都离不开传热，热能 利用率和传热过程密切相关。
传热学的应用非常广泛，传热学知识 在能源、电力、冶金、动力机械、石油化 工、低温工程、环境与建筑等工业领域以 及在许多高科技领域都发挥着极其重要的 作用。如电子信息工程、航空航天、医学 和生命科学等 。（举例）
例如锅炉、循环水池、大气等。
提供热量的热源称为高温热源；吸收热 量的热源称为低温热源。
热力系统：
在工程热力学中，通常选取一定的工质或 空间作为研究的对象，称之为热力系统，简 称系统。系统以外的物体称为外界或环境。 系统与外界之间的分界面称为边界。
（1）闭口系统
与外界无物质交 换的系统。系统的质 量始终保持恒定，也 称为控制质量系统。
闭口 系统
边界 外界
（2）开口系统
与外界有物质交
进口
换的系统。系统的容
积始终保持不变，也
称为控制容积系统。
（3）绝热系统 与外界没有热量交换的系统。 出口
（4）孤立系统
与外界既无能量（功、热量） 交换又无物质交换的系统。
1-2 平衡状态及基本状态参数
1. 平衡状态
（1）状态（热力状态）
系统在某一瞬间所呈现的宏观物理状 况称为系统的热力状态，简称状态。
2. 能源
能源是指能够直接或间接提供能量的物
质资源。
（1）能源分类
1）按开发利用的情况： 常规能源：煤、石油、天然气、水能、核能等。 新能源：太阳能、风能、海洋能、生物质能、
热工基础课后问题详解超详细版(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：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？答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。
习题1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
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热工基础总复习第一章1.系统：在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，称之为热力系统，简称系统。
2.系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。
3.状态参数：用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数，如温度、压力、比体积等。
工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等，其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积，称为基本状态参数。
4.可逆过程：如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态，并且不给外界留下任何变化，这样的过程为可逆过程。
准平衡过程：所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。
可逆过程的条件：准平衡过程＋无耗散效应。
5.绝对压力p、大气压力p b、表压力p e、真空度p v只有绝对压力p 才是状态参数第二章1.热力学能：不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和（热能）。
热力学能符号：U，单位：J 或kJ 。
热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能储存能：E，单位为J或kJ2.热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律，可表述为：a.在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。
b.不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。
c.进入系统的能量－离开系统的能量= 系统储存能量的变化3.闭口系统：与外界无物质交换的系统。
系统的质量始终保持恒定，也称为控制质量系统闭口系统的热力学第一定律表达式对于微元过程对于可逆过程对于单位质量工质对于单位质量工质的可逆过程4.开口系统稳定流动实现条件1）系统和外界交换的能量（功量和热量）与质量不随时间而变；2）进、出口截面的状态参数不随时间而变。
开口系统的稳定流动能量方程对于单位质量工质：对于微元过程5.技术功：在工程热力学中，将工程技术上可以直接利用的动能差、位能差及轴功三项之和称为技术功，用W t 表示对于单位质量工质6.节流：流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使流体的压力降低的现象称为节流。
工程上由于气体经过阀门等流阻元件时，流速大时间短，来不及与外界进行热交换，可近似地作为绝热过程来处理，称为绝热节流。
注意：绝热节流过程不是定焓过程第三章1.理想气体是一种经过科学抽象的假想气体，它具有以下3个特征：（1）理想气体分子的体积忽略不计；（2）理想气体分子之间无作用力；（3）理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。
理想气体状态方程式R g为气体常数，单位为J/(kg·K)质量为m 的理想气体物质的量为n 的理想气体的状态方程式2.比热容：物体温度升高1K（或1℃）所需要的热量称为该物体的热容量，简称热容比热容（质量热容）：单位质量物质的热容，c ，J/(kg·K)理想气体迈耶公式理想气体的热力学能与焓都是温度的单值函数。
理想气体的熵3.理想混合气体：由相互不发生化学反应的理想气体组成混合气体，其中每一组元的性质如同它们单独存在一样，因此整个混合气体也具有理想气体的性质。
混合气体的性质取决于各组元的性质与份额分压力与道尔顿定律分压力：某组元i单独占有混合气体体积V并处于混合气体温度T 时的压力称为该组元的分压力。
用p i表示道尔顿定律：混合气体的总压力等于各组元分压力之和（仅适用于理想气体）分体积与分体积定律分体积：混合气体中第i 种组元处于与混合气体压力和温度时所单独占据的体积称为该组元的分体积，用V i 表示分体积定律：理想混合气体的总体积等于各组元的分体积之和理想混合气体的成分：成分：各组元在混合气体中所占的数量份额质量分数：某组元的质量与混合气体总质量的比值称为该组元的质量分数。
摩尔分数：某组元物质的量与混合气体总物质的量的比值。
体积分数：某组元分体积与混合气体总体积的比值称为该组元的体积分数。
各成分之间的关系：理想气体的热力过程第四章1.自发过程：不需要任何外界作用而自动进行的过程自发过程是不可逆的！2.热力学第二定律表述：克劳修斯表述：不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。
开尔文-普朗克表述：不可能从单一热源取热，并使之完全转变为功而不产生其它影响3.热力循环：工质经过一系列的状态变化，重新回复到原来状态的全部过程。
正向循环：将热能转变为机械能的循环，也称为动力循环或热机循环。
正向循环的循环热效率：循环热效率ηt用来评价正向循环的热经济性。
显然，ηt < 1。
逆向循环：消耗功将热量从低温热源转移到高温热源的循环，如制冷装置循环或热泵循环制冷系数：制冷装置工作系数供热系数：热泵工作系数4.卡诺循环：由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成卡诺循环热效率：卡诺定理：一、在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆热机具有相同的热效率，与工质的性质无关。
二、在相同高温热源和低温热源间工作的任何不可逆热机的热效率都小于可逆热机的热效率。
5.克劳修斯积分等式克劳修斯积分不等式合写6.孤立系统的熵增原理对于孤立系统：上式表明：孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小。
这一规律称为孤立系统熵增原理第五章1.水蒸气的产生过程：蒸气是由液体汽化而产生的。
2.湿饱和蒸气（湿蒸气）的干度xm v-湿蒸气中干饱和蒸气的质量m w-湿蒸气中饱和水的质量3.水蒸气的基本热力过程：4.湿空气：含有水蒸气的空气。
露点：湿空气中的水蒸气分压力p v对应的饱和温度T d称为露点温度，简称露点。
结露：定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和，凝结成水结霜：5.湿度：湿空气中水蒸气的含量绝对湿度：1m3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度：饱和湿空气的绝对湿度达到最大值之比称相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度s为湿空气的相对湿度。
相对湿度越小，空气越干燥，吸水能力越强；相对湿度越大，空气越湿润，吸水能力越低。
含湿量：在湿空气中，与单位质量干空气共存的水蒸气的质量，称为湿空气的含湿量或比湿度。
第六章1.朗肯循环的净功：在朗肯循环中，每千克蒸汽对外所作出的净功朗肯循环的热效率为a.提高吸热平均温度或降低放热平均温度都可以提高循环的热效率b.为了提高蒸汽动力循环的热效率，应尽可能提高蒸汽的初压和初温，并降低乏汽压力c.再热可以增加蒸汽的干度，以便在初温限制下采用更高的初压，从而提高循环热效率d.回热循环提高了吸热平均温度，提高了循环热效率2.内燃机的混合加热循环（萨巴德循环）1－2：可逆绝热压缩过程；2－3：可逆定容加热过程；3－4：可逆定压加热过程；4－5：可逆绝热膨胀；5－1：可逆定容放热过程混合加热循环的热效率表达式由上式可见，混合加热循环的热效率与多种因素有关，当压缩比ε增加、升压比λ增加以及预胀比ρ减少时，都会使混合加热循环的热效率提高。
3.定容加热循环（奥图Otto循环)定压预胀比：汽油机和煤气机的理想循环循环热效率：4.定压加热循环（狄塞尔循环)定容升压比：循环热效率：5.影响内燃机理想循环热效率的主要因素（1）压缩比ε的影响提高压缩比是提高内燃机循环热效率的主要途径之一（2）绝热指数κ的影响κ值大小取决于工质的种类和温度（3）升压比λ和预胀比ρ的影响当压缩比ε和绝热指数κ一定时，第八章1.热传导（简称导热）：在物体内部或相互接触的物体表面之间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。
2.λ: 材料的热导率（导热系数）：表明材料的导热能力，W/(m·K)3. 导热热阻：表示物体对导热的阻力，单位为K/W4.热流密度q:单位时间通过单位面积的热流量5.热对流：由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象牛顿冷却公式：Φ = Ah(t w – t f)q = h(t w – t f)Φ = Ah(t w – t f)h 称为对流换热的表面传热系数（习惯称为对流换热系数），单位为W/(m2⋅K)对流换热热阻：Φ = Ah(t w – t f)称为对流换热热阻，单位为W/K。
6.热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向外发射辐射能的现象。
特点：（1）所有温度大于0 K的物体都具有发射热辐射的能力，温度愈高，发射热辐射的能力愈强。
发射热辐射时：内热能辐射能；（2）所有实际物体都具有吸收热辐射的能力物体吸收热辐射时：辐射能内热能（3）热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传播；（4）物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的7.传热过程的热阻网络第九章1.温度场：在τ时刻，物体内所有各点的温度分布称为该物体在该时刻的温度场。
2.温度梯度：自然界中气温、水温或土壤温度随陆地高度或水域及土壤深度变化而出现的阶梯式递增或递减的现象等温面法线方向的温度变化率矢量：温度梯度是矢量，指向温度增加的方向。
n—等温面法线方向的单位矢量，指向温度增加的方向3.傅里叶定律表达式：傅里叶定律表明, 导热热流密度的大小与温度梯度的绝对值成正比，其方向与温度梯度的方向相反4.导热微分方程的单值性条件：几何条件、物理条件、时间条件、边界条件。
5.单层及多层平壁的稳态导热计算及圆筒壁的计算（参考PPT）。