热学答案第六章 完整版
热学课后习题答案
第一章温度1-1 定容气体温度计的测温泡浸在水的三相点槽内时，其中气体的压强为50mmHg。
（1）用温度计测量300K的温度时，气体的压强是多少？（2）当气体的压强为68mmHg时，待测温度是多少？解：对于定容气体温度计可知：(1)(2)1-3用定容气体温度计测量某种物质的沸点。
原来测温泡在水的三相点时，其中气体的压强；当测温泡浸入待测物质中时，测得的压强值为,当从测温泡中抽出一些气体,使减为200mmHg时,重新测得,当再抽出一些气体使减为100mmHg时,测得.试确定待测沸点的理想气体温度.解：根据从理想气体温标的定义：依以上两次所测数据,作T-P图看趋势得出时,T约为400.5K亦即沸点为400.5K.题1-4图1-6水银温度计浸在冰水中时，水银柱的长度为4.0cm；温度计浸在沸水中时，水银柱的长度为24.0cm。
（1）在室温时，水银柱的长度为多少？（2）温度计浸在某种沸腾的化学溶液中时，水银柱的长度为25.4cm，试求溶液的温度。
解：设水银柱长与温度成线性关系：当时，代入上式当，（1）（2）1-14水银气压计中混进了一个空气泡，因此它的读数比实际的气压小，当精确的气压计的读数为时，它的读数只有。
此时管内水银面到管顶的距离为。
问当此气压计的读数为时，实际气压应是多少。
设空气的温度保持不变。
题1-15图解：设管子横截面为S，在气压计读数为和时，管内空气压强分别为和，根据静力平衡条件可知，由于T、M不变根据方程有，而1-25一抽气机转速转/分，抽气机每分钟能够抽出气体，设容器的容积，问经过多少时间后才能使容器的压强由降到。
解：设抽气机每转一转时能抽出的气体体积为，则当抽气机转过一转后，容器内的压强由降到，忽略抽气过程中压强的变化而近似认为抽出压强为的气体，因而有，当抽气机转过两转后，压强为当抽气机转过n转后，压强设当压强降到时，所需时间为分，转数1-27把的氮气压入一容积为的容器，容器中原来已充满同温同压的氧气。
热学(李椿+章立源+钱尚武)习题解答_第六章 热力学第二定律
第六章热力学第二定律6-1 设每小时能造冰m克，则m克25℃的水变成－18℃的水要放出的热量为25m+80m+0.5×18m=114m有热平衡方程得4.18×114m=3600×2922∴ m=2.2×104克=22千克由图试证明：任意循环过程的效率，不可能大于工作于它所经历的最高热源温度与最低热温源温度之间的可逆卡诺循环的效率。
（提示：先讨论任一可逆循环过程，并以一连串微小的可逆卡诺循环过程。
如以T m和T n分别代表这任一可循环所经历的最高热源温度和最低热源温度。
试分析每一微小卡诺循环效率与的关系）证：（1）d当任意循环可逆时。
用图中封闭曲线R表示，而R可用图中一连串微笑的可逆卡诺循环来代替，这是由于考虑到：任两相邻的微小可逆卡诺循环有一总，环段绝热线是共同的，但进行方向相反从而效果互相抵消，因而这一连串微小可逆卡诺循环的总效果就和图中锯齿形路径所表示的循环相同；当每个微小可逆卡诺循环无限小而趋于数总无限多时，其极限就趋于可逆循环R。
考虑人一微小可逆卡诺循（187完）环，如图中阴影部分所示，系统从高温热源T i吸热Q i，向低温热源T i放热，对外做功，则效率任意可逆循环R的效率为A为循环R中对外作的总功（1）又，T m和T n是任意循环所经历的最高温热源和最低温热源的温度∴对任一微小可逆卡诺循，必有：T i≤T m，T i≥T n或或令表示热源T m和T n之间的可逆卡诺循环的效率，上式为将（2）式代入(1)式：或或（188完）即任意循环可逆时，其效率不大于它所机灵的最高温热源T m和最低温度热源T n之间的可逆卡诺循环的效率。
（2）任意循环不可逆时，可用一连串微小的不可逆卡诺循环来代替，由于诺定理知，任一微小的不可逆卡诺循环的效率必小于可逆时的效率，即（3）对任一微小的不可逆卡诺循环，也有(4)将(3)式代入(4)式可得：即任意不可逆循环的效率必小于它所经历的最高温热源T m和最低温热源T n之间的可逆卡诺循环的效率。
热学教程习题参考解(第六章)
《第六章 习 题6-1. 有人声称设计出一热机工作于两个温度恒定的热源之间，高温和低温热源分别为400K 和250K ；当此热机从高温热源吸热2.5×107cal 时，对外作功20 kW ﹒h ，而向低温热源放出的热量恰为两者之差，这可能吗？解：此热机的效率应为 ()()%5.374002501112=-=-=T T η，故当热机从高温热源吸热71105.2⨯=Q cal 时，能提供的功为6711038.9375.0105.2⨯=⨯⨯==ηQ W cal ，同时向低温热源放出热量为7671210562.11038.9105.2⨯=⨯-⨯=-=W Q Q cal 。
这样，倘若本题所设计的热机能够实现，它对外的作功值 20kw·h 710728.1⨯=cal 显然超过了此卡诺热机可能的最大输出功 61038.9⨯cal ，所以设计这样的热机是不可能的。
6-2．设有1mol 的某种单原子理想气体，完成如图所示的一个准静态循环过程，试求：(1)经过一个循环气体所作的净功；(2)在态C 和态A 之间的内能差；(3) 从A 经B 到C 过程中气体吸收的热量。
(答:(1)314 J;(2)600 J;(3)1157 J)解：如图所示，1mol 在V p -图上，描述此圆的方程为()[]()[]1222020=-+-V V p p, 其中的33050m 10,Pa 10-==V p 。
（1）经过一个循环过程，气体所做的功等于描述此循环过程的圆面积，即31400=V p πJ ；（2）与A 和C 点的温度为 ()()R V p R V p T A A A 002==和()()R V p R V p T C C C 006==，故两点之间的内能差为 ()600600==-=-=∆V p T T C U U U A C V A C A C J ，其中的定容热容()R C V 23=；（3）依据热力学第一定律，气体在ABC 过程中吸收的热量 W U Q +∆=，其中的内能增量U ∆已由（2）求得；而过程中所做的功可由过程曲线下所包含的面积求得：()5574210000=+=V p V p W πJ ，故1157=Q J ； （4）循环最高和最低温度分别发生在()[]22201+=p p ，()[]22201+=V V习题6-2图和()[]22202-=p p ，()[]22202-=V V所以相应的最高温度值为：()()()[]2.88222200111=+==R V p R V p T K ，最低温度值为 ()()()[]1.20222200222=-==R V p R V p T K ；（5）此循环效率为 ()12Q W =η，式中的循环功已由（1）求得 314=W J ，而循环吸热将发生在气体从最低温度2T 升至最高温度1T 之间，故()()()()%373699.01.202.8831.823232112≅=-⨯⨯=-=T T R Q 。
大一化学第六章答案
第六章：化学热力学初步习题解答1．理想气体恒温膨胀过程热力学能不变，是否意味着理想气体恒温膨胀过程不做功？ 解：不一定。
若膨胀过程自始态自由膨胀（即不需反抗外压）至终态，则不做功。
∵ 自由膨胀，不反抗外压，P=0 ∴W=P ⨯ΔV=0⨯ΔV=0;若在膨胀过程中，需要反抗外压，则要做功，W=P 外⨯ΔV ；若在膨胀过程中从始态可逆膨胀到终态，则对外做功最大。
W=∫v1V2Pdv=∫V2v1vnRt dv=nRTln12v v2．计算体系的热力学能变化，已知：（1）体系吸热1000J ，对环境做540J 的功；（2）体系吸热250J ，环境对体系做635J 的功。
解：（1）Δu=Q-W=1000-540=460J(2) Δu=Q-W=250-(-635)=250+635=885J3.在298K 和100kPa 恒压下，21mol 的OF 2同水反应，放出161.5kJ 热量，求反应: OF 2(g)+H 2O → O 2(g)+2HF(g)的Δr H m θ和Δr U 0m 。
解：设体系只做膨胀功，根据热力学第一定律，在恒压下： ΔH=Q P =2⨯ (-161.5)=-323KJ.mol-1 ΔU=Q-W=-323-P ⨯ΔV=-323- ΔnRT=-323-（3-2）⨯RT=-323-298314.81⨯⨯=-325.4 KJ.mol -14．反应N 2（g ）+3H 2（g ）→2NH 3（g ）在恒容量热器内进行，生成2molNH 3时放出热量82.7kJ ，求反应的Δr U 0m 和298K 时反应的Δr H m θ。
解：∵是在恒容量热器内进行，∴Δu=Q-W=Q- P ΔV=Q-P ⨯0=Q v ，∴Δr U 0m =Q v =-82.7KJ ， 根据（见P 253公式6-18）ΔrH m θ=Δr U m +ΔrRT=-82.7+ΔrRT=-82.7+ΔnRT=-82.7+(2-4)RT=-82.7-1000298314.82⨯⨯=-87.65 KJ.mol -15．查表求298K 时下列反应的反应热：（1）3NO 2（g ）+H 2O （l ）→2HNO 3（l ）+NO （g ） （2）CuO （s ）+H 2→Cu （s ）+H 2O （g ）解：(1)查得Δf H 0NO2 Δf H 0H2O （l ） Δf H 0HNO3(l)Δf H 0NO(g)33.18 -285.83 -173.21 90.25∴ Δr H θ= -2⨯173.21+90.25-3⨯33.18+285.83=-69.88KJ.mol -1(2)查得Δf HθCuO (S) H 2（g ） Cu(S) H 2O(g)-157.3 0 0 –241.82∴ Δr H θ=-241.82+0-(-157.3)-0=-84.52 KJmol -16. N 2O 4在反应器中受热分解，当产物中有1molNO 2 生成时，分别按下列两个反应方程式计算，反应进度各是多少？(1) N 2O 4→2NO 2 ；21N 2O 4→NO 2解：（1） N 2O 4→2NO 2 ：当有1molNO 2生成时 ξ=201-=21mol(2)21N 2O 4→NO 2 ： 当有1molNO 2生成时 ξ=101-=1mol7．在一只弹式量热计中燃烧0.2molH 2(g)生成H 2O(l) ，使量热计温度升高0.88K ，当0.010mol 甲苯在此量热计中燃烧时，量热计温度升高0.615K ，甲苯的燃烧反应为C 7H 8+9O 2→7CO 2+4H 2O(l)求该反应的Δr H m θ。
《工程热力学》(第四版)习题提示及答案06章习题提示与答案
习题提示与答案第六章 热能的可用性及火用分析6-1 汽车用蓄电池中储存的电能为1 440W ·h 。
现采用压缩空气来代替它。
设空气压力为6.5 MPa 、温度为25 ℃，而环境的压力为0.1MPa ，温度为25 ℃，试求当压缩空气通过容积变化而作出有用功时，为输出1 440 W ·h 的最大有用功所需压缩空气的体积。
提示：蓄电池存储的电能均为可转换有用功的火用 ，用压缩空气可逆定温膨胀到与环境平衡时所作出的有用功替代蓄电池存储的电能，其有用功完全来源于压缩空气的火用 ，即W u =me x ,U 1。
单位质量压缩空气火用 值()()()010010011,x s s T v v p u u e U ---+-=，空气作为理想气体处理。
答案：V =0.25 m 3。
6-2 有一个刚性容器，其中压缩空气的压力为3.0 MPa ，温度和环境温度相同为25 ℃，环境压力为0.1 MPa 。
打开放气阀放出一部分空气使容器内压力降低到1.0 MPa 。
假设容器内剩余气体在放气时按可逆绝热过程变化，试求：(1) 放气前、后容器内空气比火用U e x,的值；(2) 空气由环境吸热而恢复到25 ℃时空气的比火用U e x,的值。
提示：放气过程中刚性容器中剩余气体经历了一个等熵过程，吸热过程为定容过程；空气可以作为理想气体处理；各状态下容器中空气的比 火用()()()00000x s s T v v p u u e U ,---+-=。
答案：e x ,U 1=208.3 kJ/kg ，e x ,U 2=154.14 kJ/kg ，e x ,U 3=144.56kJ/kg 。
6-3 有0.1 kg 温度为17 ℃、压力为0.1 MPa 的空气进入压气机中，经绝热压缩后其温度为207 ℃、压力为0.4 MPa 。
若室温为17 ℃，大气压力为0.1 MPa ，试求该压气机的轴功，进、出口处空气的比 火用 H e x,。
工程热力学第6章习题答案
第6章 热力学一般关系式和实际气体的性质6-1 一个容积为23.3m 3的刚性容器内装有1000kg 温度为360℃水蒸气，试分别采用下述方式计算容器内的压力：1) 理想气体状态方程； 2) 范德瓦尔方程； 3) R-K 方程；4) 通用压缩因子图；4）查附录，水蒸气的临界参数为：K T cr 3.647=，bar p cr 9.220=，Z Pakg m K K kg J Z p v T ZR p p p cr g cr r 5682.0109.220/0233.015.633/9.461153=×××⋅×=×==978.03.64715.633===K K T T T crr 查通用压缩因子图6-3，作直线r p Z 76.1=与978.0=r T 线相交，得82.0=r p则bar MPa p p p cr r 1819.22082.0=×== 5）查水蒸气图表，得bar p 02.100=6-2 试分别采用下述方式计算20MPa 、400℃时水蒸气的比体积： 1) 理想气体状态方程； 2) 范德瓦尔方程； 3) R-K 方程；()b V V T b V m m m +−5.05.05.022−⎟⎟⎠⎜⎜⎝−+−pT V pT b p V p m m m mm m V V V ⎟⎠⎞⎜⎝⎛×−+×××−××−⇒5.02626315.67320059.14202111.010*******.015.6733.8314102015.6733.8314 067320002111.059.1425.0=××−()000058.002748.00004456.0005907.0279839.023=−−+−×−⇒m m m V V V000058.002112.0279839.023=−×+×−⇒m m m V V Vkmol m V m /1807.03=⇒ 则kg m V v m /01003.002.18/3==⇒4）查附录，水蒸气的临界参数为：K T cr 3.647=，bar p cr 9.220=，905.09.220200===cr r p pp()()()∫∫∫⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−+−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−−21212122221221v v v v v v g dv v a dv b v b b v d b v T R ()()⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−−+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=1212212211211ln 21v v a b v b v b b v b v T R g 6-4 Berthelot 状态方程可以表示为：2mm TV ab V RT p −−=，试利用临界点的特性即0=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂cr T m V p 、022=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂crT m V p 推出：cr cr p T R a 326427=，cr cr p RT b 83= 解：()0232=+−−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂m cr m cr T m V T a b V RT V p cr()322m cr m cr V T ab V RT =−⇒ （1） ()0624322=−−=⎟⎟⎞⎜⎜⎛∂∂cr V T a b V RT V p ()433cr V T a b V RT =−⇒ （2）()22T R b v T p g v−−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂()()v C T R b v p g 22+−=⇒ 由于以上两式是同一方程，必然有()()021==v C T C ，即()TR b v p g 2−=6-6 在一个大气压下，水的密度在约4℃时达到最大值，为此，在该压力下，我们可以方便地得到哪个温度点的()T p s ∂∂/的值？是3℃，4℃还是5℃？解：由麦克斯韦关系式p TT v p s ⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂，可知在一个大气压的定压条件下，4℃时有0=⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂T v 。
传热学课后答案(完整版)
绪论思考题与习题（89P -）答案：1．冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到： Q λ—— 与地面的导热量 f Q ——与空气的对流换热热量注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。
2．略 3．略 4．略 5．略6．夏季：在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量，最终的总失热量减少。
（T T 〉外内）冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分热量，最终的总失热量增加。
（T T 〈外内）挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。
7．热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导 热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式 8．门窗、墙壁、楼板等等。
以热传导和热对流的方式。
9．因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数降低，故能较长时间地保持热水的温度。
当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性能变得很差。
10．t R R A λλ=⇒ 1t R R A λλ==2218.331012m --=⨯11．q t λσ=∆ const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ）时→曲线 12、略13．解：1211t q h h σλ∆=++＝18(10)45.9210.361870.61124--=++2W m111()f w q h t t =-⇒ 11137.541817.5787w f q t t h =-=-=℃ 222()w f q h t t =-⇒ 22237.54109.7124w f q t t h =+=-+=-℃ 45.92 2.83385.73q A W φ=⨯=⨯⨯= 14. 解：40.27.407104532t K R W A HL λσσλλ-====⨯⨯⨯30.24.4441045t R λσλ-===⨯2m K W • 3232851501030.44.44410t KW q m R λ--∆-==⨯=⨯ 3428515010182.37.40710t t KW R λφ--∆-==⨯=⨯ 15．()i w f q h t h t t =∆=-⇒i w f qt t h=+51108515573=+=℃0.05 2.551102006.7i Aq d lq W φππ===⨯⨯=16.解：12441.2 1.2()()100100w w t t q c ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦44227350273203.96()()139.2100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦12''441.21.2()()100100w w t t qc ⎡⎤=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦442273200273203.96()()1690.3100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦'21.2 1.2 1.21690.3139.21551.1Wq q q m ∆=-=-=17．已知：224A m =、215000()Wh m K =•、2285()Wh m K =•、145t =℃2500t =℃、'2285()Wk h m K ==•、1mm σ=、398λ=()W m K •求：k 、φ、∆解：由于管壁相对直径而言较小，故可将此圆管壁近似为平壁 即：12111k h h σλ=++＝3183.5611101500039085-=⨯++2()W m k • 383.5624(50045)10912.5kA t KW φ-=∆=⨯⨯-⨯= 若k ≈2h'100k k k -∆=⨯％8583.561.7283.56-==％ 因为：1211h h ，21h σλ 即：水侧对流换热热阻及管壁导热热阻远小于燃气侧对流换热热阻，此时前两个热阻均可以忽略不记。
大学物理第6节练习答案
第六章 热力学基础练 习 一一. 选择题1. 一绝热容器被隔板分成两半，一半是真空，另一半是理想气体，若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后（ A ） (A) 温度不变，熵增加； (B) 温度升高，熵增加；(C) 温度降低，熵增加； (D) 温度不变，熵不变。
2. 对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作做的功三者均为负值。
（ C ） (A) 等容降压过程； (B) 等温膨胀过程； (C) 等压压缩过程； (D) 绝热膨胀过程。
3. 一定量的理想气体，分别经历如图1(1)所示的abc 过程(图中虚线ac 为等温线)和图1(2)所示的def 过程(图中虚线df 为绝热线) 。
判断这两过程是吸热还是放热：（ A ） (A) abc 过程吸热，def 过程放热； (B) abc 过程放热，def 过程吸热； (C) abc 过程def 过程都吸热； (D) abc 过程def 过程都放热。
4. 如图2，一定量的理想气体，由平衡状态A 变到平衡状态B(A p =B p )，则无论经过的是什么过程，系统必然（ B ） (A) 对外做正功； (B) 内能增加； (C) 从外界吸热； (D) 向外界放热。
二.填空题1. 一定量的理想气体处于热动平衡状态时，此热力学系统不随时间变化的三个宏观量是P V T ，而随时间变化的微观量是每个分子的状态量。
2. 一定量的单原子分子理想气体在等温过程中，外界对它做功为200J ，则该过程中需吸热__-200__ ___J 。
3. 一定量的某种理想气体在某个热力学过程中，外界对系统做功240J ，气体向外界放热620J ，则气体的内能 减少，(填增加或减少)，21E E = -380 J 。
4. 处于平衡态A 的热力学系统，若经准静态等容过程变到平衡态B ，将从外界吸热416 J ，若经准静态等压过程变到与平衡态B 有相同温度的平衡态C ，将从外界吸热582 J ，所以，从平衡态A 变到平衡态C 的准静态等压过程中系统对外界所做的功为 582-416=166J 。
热学课后习题答案
（2） （3）
（4）由热一左侧气体吸热为 参考.资料
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5-27 图 5-27 所示为一摩尔单原子理想气体所经历的循环过程,其中 AB 为等温线.已知
3.001,
6.001 求效率.设气体的
解:AB,CA 为吸引过程,BC 为放热过程.
又 且
故
%
5-28 图 5-28(T-V 图)所示为一理想气体( 已知)的循环过程.其中 CA 为绝热过程.A 点的状态参量(T, ) 和 B 点的状态参量(T, )均为已知.
且温度、质量 M
参考.资料
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第二章 气体分子运动论的基本概念
2-4 容积为2500cm3的烧瓶内有1.0×1015个氧分子,有4.0×1015个氮分子和3.3× 10-7g的氩气。设混合气体的温度为150℃,求混合气体的压强。
解：根据混合气体的压强公式有
PV=（N氧+N氮+N氩）KT
之比
。
参考.资料
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解：已知
（1）根据
（2）
由于氮氩都是单原子分子，因而摩尔热容量 C 相同
（3）
现 P、T 都相同，
第五章 热力学第一定律
5-21. 图 5-21 有一除底部外都是绝热的气筒，被一位置固定的导热板隔成相等的两部分 A 和 B，其中各盛 有一摩尔的理想气体氮。今将 80cal 的热量缓慢地同底部供给气体，设活塞上的压强始终保持为 1.00atm, 求 A 部和 B 部温度的改变以及各吸收的热量(导热板的热容量可以忽略).
题 1-4 图
1-6 水银温度计浸在冰水中时，水银柱的长度为 4.0cm；温度计浸在沸水中时，水银柱的 长度为 24.0cm。
大学物理吉林大学第6章 热力学练习题及答案2021
8. 对于室温双原子分子理想气体，在等压膨胀时，
系统对外作功与从外界吸收热量之比A／Q 是
A．1／3 C．2／5
B．1／4 A / Q R / Cp D．2／7
9．一理想气体经过一循环过程ABCA，如图所示，
AB为等温过程，BC是等体过程，CA是绝热过程，
则该循环效率可用下列面积之比来表示
A. 面积(1)
D． (1)、(4)．
[解] 根据可逆过程的定义来分析： (1)可逆过程定义为无摩擦的准静态 过程，由此可知准静态过程是可逆过程的必要条件而非充要条件。可逆 过程一定是准静态过程，这一说法是正确的；反之，准静态过程不一定 是可逆过程，因为有可能伴随摩擦(而引起热功转换)。 (2)如果系统与 外界无法同时复原，一切影响无法被一一消除，则准静态过程不是可逆 过程，故(2)不正确。 (3)不可逆过程可以反向进行，但系统与外界无法 同时复原，引起了外界的变化，在外界留下了痕迹，使外界不能恢复原 状，故(3)不正确。 (4)摩擦是产生不可逆的因素，故(4)正确。所以选 (D)。
13. “理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的热 量全部用来对外作功。”对此说法，有如下几种评论， 哪种是正确的？（ ）
A. 不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律 B. 不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律 C. 不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律 D. 违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律
7. 关于可逆过程和不可逆过程的判断： (1) 可逆
热力学过程一定是准静态过程； (2) 准静态过
程一定是可逆过程；(3) 不可逆过程就是不能向
相反方向进行的过程；(4) 凡有摩擦的过程,一定
是不可逆过程。以上四种判断，其中正确的是
第6章 习题提示和答案
即得
u u s cV u s d v ； （ 2 ） 由 du Td s p ， T 故 T v v T v T v T T v T v
s 2s 2s T T 。 T v vT T v T v
v
p
dh c p dT bdp ；代入 c p cV T
v p ，可得 c p cV Rg ；将 p(v b) RgT 及 T p T v
dT T Rg v b dv ，因过程可逆绝热， ds 0 ，对 dT T Rg v b
2
2
积分区间内 V 和 T 都是常数，所以 V T2 T1 T p2 p1 ， p2 33.4MPa 。虽然水的
53
第六章 实际气体的性质和热力学一般关系
温度仅升高 20℃，但容器内的压力是初态压力的 334 倍，因此进行定容过程相对于定压过 程困难得多。 6-11 试证状态方程为 p(v b) RgT （其中 b 为常数） 的气体 （1） 热力学能 du cV dT ； （2） 焓 dh c d T p
5 1
4
MPa 1 ，
假设其不随压力而变。
( p , T)， 故 提示和答案： 对于各向同性的固体和液体，同样有 v v
dv
v v T p d，据热系数定义可导得 dv vV dT v T dp 。 （1）若 dv 0 ，则 d T p p T
Wmax F1 F2 pdV nRT ln
1
2
V2 V1
3 499 692 J 。
大学物理第六章练习答案
第六章 热力学基础练 习 一一. 选择题1. 一绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体,若把隔板抽出,气体将进行自由膨胀,达到平衡后 A (A) 温度不变,熵增加； B 温度升高,熵增加；C 温度降低,熵增加；D 温度不变,熵不变; 2. 对于理想气体系统来说,在下列过程中,哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作做的功三者均为负值; C A 等容降压过程； B 等温膨胀过程； C 等压压缩过程； D 绝热膨胀过程; 3. 一定量的理想气体,分别经历如图11所示的abc 过程图中虚线ac 为等温线和图12所示的def 过程图中虚线df 为绝热线 ; 判断这两过程是吸热还是放热： A A abc 过程吸热,def 过程放热； B abc 过程放热,def 过程吸热； C abc 过程def 过程都吸热； D abc 过程def 过程都放热;4. 如图2,一定量的理想气体,由平衡状态A 变到平衡状态B A p =B p ,则无论经过的是什么过程,系统必然 B(A) 对外做正功； B 内能增加； C 从外界吸热； D 向外界放热; 二.填空题1. 一定量的理想气体处于热动平衡状态时,此热力学系统不随时间变化的三个宏观量是P V T ,而随时间变化的微观量是每个分子的状态量; 2. 一定量的单原子分子理想气体在等温过程中,外界对它做功为200J,则该过程中需吸热__-200__ ___J;3. 一定量的某种理想气体在某个热力学过程中,外界对系统做功240J,气体向外界放热620J,则气体的内能 减少,填增加或减少,21E E = -380 J;4. 处于平衡态A 的热力学系统,若经准静态等容过程变到平衡态B,将从外界吸热416 J,若经准静态等压过程变到与平衡态B 有相同温度的平衡态C,将从外界吸热582 J,所以,从平衡态A 变到平衡态C 的准静态等压过程中系统对外界所做的功为 582-416=166J ;图.2图1图3三.计算题1. 一定量氢气在保持压强为×510Pa 不变的情况下,温度由0 ℃ 升高到50．0℃时,吸收了×104J 的热量;1 求氢气的摩尔数2 氢气内能变化多少3 氢气对外做了多少功4 如果这氢气的体积保持不变而温度发生同样变化、它该吸收多少热量解： 1由,22p m i Q vC T vR T +=∆=∆ 得 422 6.01041.3(2)(52)8.3150Q v mol i R T ⨯⨯===+∆+⨯⨯ 24,541.38.3150 4.291022V m i E vC T v R T J ∆=∆=⨯∆=⨯⨯⨯=⨯ 344(6.0 4.29)10 1.7110A Q E J =-∆=-⨯=⨯ 444.2910Q E J =∆=⨯2. 一定量的理想气体,其体积和压强依照V =aP 的规律变化,其中a 为常数,试求：1 气体从体积1V 膨胀到2V 所做的功；2体积为1V 时的温度1T 与体积为2V 时的温度2T 之比;1：⎰⎰⎪⎪⎭⎫⎝⎛-===21212122211V V V V V V a dV Va PdV W 2: 111nRT V P =1221V V T T = 3. 一热力学系统由如图3所示的状态a 沿acb 过程到达状态b 时,吸收了560J 的热量,对外做了356J 的功;1 如果它沿adb 过程到达状态b 时,对外做了220J 的功,它吸收了多少热量2 当它由状态b 沿曲线ba 返回状态a 时,外界对它做了282J 的功,它将吸收多少热量 是真吸了热,还是放了热解： 根据热力学第一定律 Q E W =+1∵a 沿acb 过程达到状态b,系统的内能变化是：560356204ab acb acb E Q W J J J =-=-=由于内能是状态系数,与系统所经过的过程无关 ∴系统由a 沿acb 过程到达状态b 时204ab E J =系统吸收的热量是：204220424ab acb Q E W J J J =+=+=2系统由状态b 沿曲线ba 返回状态a 时,系统的内能变化：204ba ab E E J =-=-[]204(282)486ba ba Q W J J ∴+=-+-=-即系统放出热量486J第六章 热力学基础练 习 二一. 选择题1. 如图1所示,一定量的理想气体从体积1V 膨胀到体积2V 分别经历的过程是：A →B 等压过程, A →C 等温过程,A →D 绝热过程;其中吸热最多的过程 AA 是A →B ； B 是A →C ； C 是A →D ； D 既是A →B,也是A → C,两者一样多;2. 用公式V E C T ∆=μ∆ 式中V C 为定容摩尔热容量,μ为气体摩尔数,计算理想气体内能增量时,此式 D(A) 只适用于准静态的等容过程； B 只适用于一切等容过程； C 只适用于一切准静态过程； D 适用于一切始末态为平衡态的过程;3. 用下列两种方法: 1 使高温热源的温度1T 升高T ∆, 2 使低温热源的温度2T 降低同样的T ∆值,分别可使卡诺循环的效率升高1∆η和2∆η,两者相比: BA 1∆η> 2∆η；B 2∆η>1∆η；C 1∆η= 2∆η；D 无法确定哪个大; 二. 填空题1. 同一种理想气体的定压摩尔热容P C 大于定容摩尔热容V C , 其原因是 除了增加内能还需对外做功 ;1 2图1图32. 常温常压下,一定量的某种理想气体视为刚性分子,自由度为i ,在等压过程中吸热为Q,对外做功为A ,内能增加为E ∆, 则A/Q =i +22, ∆E/Q = ii +2; 3.一卡诺热机可逆的,低温热源的温度为27℃,热机效率40%,其高温热源温度为C 127T 1=;今欲将热机效率提高为50%,若低温热源保持不变,则高温热源的温度增加C 200T =∆;4.如图2所示,一定量的理想气体经历a →b →c 过程, 在此过程中气体从外界吸收热Q ,系统内能变化∆E , 请在以下空格内填上>0或<0或=0; Q >0 , ∆E >0 ; 三. 计算题1. 如图3所示两端封闭的水平气缸,被一可动活塞平分为左右两室,每室体积均为0V ,其中装有温度相同、压强均为0P 的同种理想气体,现保持气体温度不变,用外力缓慢移动活塞忽略摩擦,使左室气体的体积膨胀为右室的2倍,问外力必须做多少功 解：x V P S V V P S P F 0010011===, xl VP F -=002 ()()[]89ln ln 003221003221322121V P x l x V P dx F F Fdx W l l l l l l =-=-==⎰⎰2. 比热容比γ = 的理想气体,进行如图4所示的ABCA 循环,状态A 的温度为300K; 1求状态B 、C 的温度；2计算各过程中气体吸收的热量、气体所做的功和气体内能的增量;RT MmPV =得：KT C K T B R mMA CB 75:225:3002400:==⨯=⨯A C →等体过程,EJ T i R m M Q W ∆-==∆==15002图2图4图5JE W Q J T R i m M E J PdV W BA 50050021000=∆+=-=∆=∆==→⎰C B →等压过程JE W Q J T R i m M E J PdV W 140010002400-=∆+=-=∆=∆-==⎰3. 如图5为一循环过程的T —V 图线;该循环的工质是一定质量的理想气体;其,V m C 和γ均已知且为常量;已知a 点的温度为1T ,体积为1V ,b 点的体积为2V ,ca 为绝热过程;求：1 c 点的温度；2 循环的效率;解： 1c a 为绝热过程,11112r r a c a c V V T T T V V --⎛⎫⎛⎫== ⎪⎪⎝⎭⎝⎭2a b 等温过程,工质吸热211lnV Q vRT V = bc 为等容过程,工质放热为11..1.12()11r c V m b c V m V m T V Q vC T T vC T vC T T V -⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥=-=-=- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦循环过程的效率112.2211111ln r V mV V C Q V Q RV η-⎛⎫- ⎪⎝⎭=-=-第六章 热力学基础练 习 三一. 选择题1. 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小图1中阴影部分分别为S 1和S 2 ,则二者的大小关系是 BA S 1 > S 2 ；B S 1 = S 2 ；C S 1 < S 2 ；D 无法确定; 2. 在下列说法中,哪些是正确的 C1 可逆过程一定是平衡过程；2 平衡过程一定是可逆的；3 不可逆过程一定是非平衡过程；4 非平衡过程一定是不可逆的;A 1、4 ；B 2、3 ；C 1、2、3、4 ；D 1、3 ; 3. 根据热力学第二定律可知 DA 功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功；B 热可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体；C 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程；D 一切自发过程都是不可逆的;4.“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时,吸收的热量全部用来对外做功”;对此说法,有以下几种评论,哪种是正确的 CA 不违反热力学第一定律,但违反热力学第二定律； (B) 不违反热力学第二定律,但违反热力学第一定律； (C) 不违反热力学第一定律,也不违反热力学第二定律； (D) 违反热力学第一定律,也违反热力学第二定律; 二. 填空题1. 如图2的卡诺循环:1abcda,2dcefd,3abefa ,其效率分别为:1η= 1/3 , 2η= 1/2 ,3η= 2/3 ;2. 卡诺致冷机,其低温热源温度为T 2=300K ,高温热源温度为T 1=450K ,每一循环从低温热源吸热Q 2=400J ,已知该致冷机的致冷系数ω=Q 2/A=T 2/T 1－T 2 式中A 为外界对系统做的功,则每一循环中外界必须做功A= 200J ;3. 1 mol 理想气体设γ = C p / C V 为已知的循环过程如图3的T —V 图所示,其中CA 为绝热过程,A 点状态参量T 1,V 1和B 点的状态参量T 1,V 2为已知,试求C 点的状态量:V c =2V ,T c =1121T VV r -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛,P c =r r V V RT 2111-;三. 计算题1. 一热机在1000K 和300K 的两热源之间工作,如果 1 高温热源提高为1100K ；2 低温热源降低为200K,从理论上说,热机效率各可增加多少为了提高热机效率哪一种方案为好 热机在1000K 和300K 的两热源之间工作,121T T T -=η,%7010003001000=-=η 解: 高温热源提高为1100K ：%73.72110030011001=-=η,效率提高：%73.2=η∆低温热源降低为200K ： %80100020010002=-=η,效率提高：%10=η∆提高热机效率降低低温热源的温度的方案为好;2. 1 mol 单原子分子理想气体的循环过程如图4的T —V 图所示, 其中c 点的温度为T c =600K,试求: 1ab 、bc 、ca 各个过程系统吸收的热量；2经一循环系统所做的净功；3循环的效率;注: 循环效率η=A/Q 1,A 为循环过程系统对外做的净功,Q 1为循环过程系统从外界吸收的热量,1n2=解: 由b b b a a a T VP T V P =,得K T b 300=J V V RT Q baca 0.34562ln 60031.8ln=⨯⨯== 等温过程 ()()J T T C Q b c v bc 5.373930060031.823=-⨯=-= 等容过程 ()()J T T C Q a b b ab 5.623260030031.825-=-⨯=-= 等压过程图2图3图4()6232.524932ab ab b a iW Q E R T T J=-∆=---=-J Q W ca ca 0.3456==%38.132********=+-==bcca Q Q Q A η。
化工热力学第六章习题答案
化工热力学第六章习题答案化工热力学第六章习题答案热力学是研究物质能量转化和传递规律的科学，它在化工工程中具有重要的应用价值。
化工热力学第六章主要涉及了理想气体的热力学性质和热力学循环等内容。
下面将针对该章节的习题进行详细解答。
1. 一摩尔理想气体的焓与温度关系为H = aT + bT^2 + cT^3 + dT^4，其中a、b、c、d为常数。
求该气体的热容与温度的关系。
解答：热容C定义为单位质量或单位摩尔物质的温度变化时吸收或放出的热量。
对于理想气体，热容与温度的关系可以通过计算焓关于温度的一阶导数得到。
首先，根据题目中的焓与温度关系式，对其求导得到：dH = a dT + 2b T dT + 3c T^2 dT + 4d T^3 dT根据热容的定义，热容C可以表示为：C = dQ/dT = dH/dT将上式代入，得到：C = a + 2b T + 3c T^2 + 4d T^3所以，该气体的热容与温度的关系为C = a + 2b T + 3c T^2 + 4d T^3。
2. 一摩尔理想气体的焓与温度关系为H = aT + bT^2 + cT^3 + dT^4，其中a、b、c、d为常数。
求该气体的熵与温度的关系。
解答：熵S定义为单位质量或单位摩尔物质在等温过程中吸收或放出的热量与温度之比。
对于理想气体，熵与温度的关系可以通过计算焓关于温度的二阶导数得到。
首先，根据题目中的焓与温度关系式，对其求导得到：dH = a dT + 2b T dT + 3c T^2 dT + 4d T^3 dT再对上式求一次导数，得到：d^2H = a d^2T + 2b dT^2 + 6c T dT^2 + 12d T^2 dT + 12d T^3 d^2T根据熵的定义，熵S可以表示为：S = dQ/T = dH/T将上式代入，得到：S = (a dT + 2b T dT + 3c T^2 dT + 4d T^3 dT) / T化简后得到：S = a/T + 2b + 3c T + 4d T^2所以，该气体的熵与温度的关系为S = a/T + 2b + 3c T + 4d T^2。
化工热力学习题参考答案
欢迎大家来到共享资源第六章蒸汽动力循环和制冷循环――――会员：newsusan一、选择题共43小题,43分1、1分对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的过热度,则其热效率 A.有所提高,乏气干度下降B.不变,乏气干度增加 C.有所提高,乏气干度增加D.热效率和干度都不变2、1分节流效应T-P 图上转化曲线是表示的轨迹; B.μ<0A.μ=0 C.μ>03、1分对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的过热度,则其热效率 A.有所提高,乏气干度下降B.不变,乏气干度增加 C.有所提高,乏气干度增加D.热效率和干度都不变4、1分14.节流效应T-P 图上转化曲线是表示的轨迹;A.μ=0 C.μ>05、1分理想的Rankine 循环工质是在汽轮机中作_____膨胀 A A 等温 等温B 等压 B 等压 B 降低C 等焓 C 等焓 C 不变D 等熵 D 等熵6、1分节流膨胀的过程是不计流体位差等速度变化,可近似看作______过程7、1分流体作节能膨胀时,当μ＞0,节流后温度A 升高B.μ<0..8、1分气体经过稳流绝热过程,对外作功,如忽略动能和位能变化,无摩擦损失,则此过程 气体焓值 A.增加B ．减少 C ．不变D.不能确定9、1分Rankine 循环是由锅炉、过热器、汽轮机、冷凝器和水泵组成 A A A正确 正确 正确B 错误 B 错误 B 错误10、1分吸收式制冷将热由低温物体向高温物体,冷凝器置于低温空间 11、1分蒸汽压缩制冷中蒸发器置于高温空间,冷凝器置于低温空间 12、1分单级蒸汽压缩制冷是由冷凝器、节流阀、蒸发器、过热器组成 A 正确B 错误13、1分在相同的温度区间工作的制冷循环,制冷系数以卡诺循环为最大 A正确B 错误14、1分吸收式制冷采用吸收器、解吸器、溶液泵和换热器,替代蒸汽压缩制冷装置中的压缩 机构成 A正确B 错误15、1分热泵的工作目的是供热,有效的利用低品味的能量,因此热泵的工作原理循环过程不 同于制冷装置;Thankyouforyoursupport 会员：newsusanforbergA正确B错误16、1分冬天,使室温由10℃升至20℃,空调比电加热器更省电;A正确B错误17、1分关于制冷原理,以下说法不正确的是A.任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降;B.只有当μ>0,经节流膨胀后,气体温度才会降低;C.在相同初态下,等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大;D.任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降;18、1分作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机即蒸汽透平机中抽出部分蒸汽去A．锅炉加热锅炉进水B．回热加热器加热锅炉进水C.冷凝器加热冷凝水D.过热器再加热19、1分某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中因冷却介质改变,比原冷凝压力下的饱和温度;低了5度,则制冷循环A.冷量增加,功耗不变B.冷量不变,功耗减少C.冷量减少,功耗减小D.冷量增加,功耗增加20、1分关于制冷循环,下列说法不正确的是A冬天,空调的室外机是蒸发器;B夏天,空调的室内机是蒸发器;C冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由冷凝器吸收的热提供的;D冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由蒸发器吸收的热提供的;21、1分对于蒸汽动力循环要提高热效率,可采取一系列措施,以下说法不正确的是A同一Rankine循环动力装置,可提高蒸气过热温度和蒸汽压力B同一Rankine循环动力装置,可提高乏气压力;C对Rankine循环进行改进,采用再热循环;D对Rankine循环进行改进,采用回热循环;22、1分某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中固冷却介质改变,比原冷凝压力下得饱和温度低了5℃,则循环获得的A冷量增加,功耗增强B冷量不变,功耗减小C冷量减小,功耗降低D冷量增加,功耗不变23、1分吸收式制冷循环中解吸器,换热器,吸收器和泵这一系统的作用相当于另一类制冷循环的__________A节流阀B膨胀机C压缩机24、1分对于蒸汽动力循环要提高热效率,可采取一系列措施,以下说法不正确的是A同一Rankine循环动力装置,可提高蒸气过热温度和蒸汽压力B同一Rankine循环动力装置,可提高乏气压力;C对Rankine循环进行改进,采用再热循环;D对Rankine循环进行改进,采用回热循环;25、1分关于制冷原理,以下说法不正确的是A.任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降;Thankyouforyoursupport会员：newsusan forbergB.只有当μ>0,经节流膨胀后,气体温度才会降低;C.在相同初态下,等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大;D.任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降;26、1分一封闭体系经过一变化,体系从25℃恒温水浴吸收热量8000kJ,体系熵增25kJ/K,则 此过程是;A.可逆的B.不可逆的C.不可能的27、1分作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机即蒸汽透平机中抽出部分蒸汽去A ．锅炉加热锅炉进水 C.冷凝器加热冷凝水B ．回热加热器加热锅炉进水 D.过热器再加热28、1分某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中因冷却介质改变,比原冷凝压力下的饱和温度 ;低了5度,则制冷循环A.冷量增加,功耗不变B.冷量不变,功耗减少C.冷量减少,功耗减小D.冷量增加,功耗增加29、1分某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器中固冷却介质改变,比原冷凝压力下得饱 和温度低了5℃,则循环获得的A 冷量增加,功耗增强B 冷量不变,功耗减小C 冷量减小,功耗降低D 冷量增加,功耗不变30、1分相同的压力下,对外作功的绝热膨胀比节流膨胀温度降低程度______ A 大 A 流体 A 单位制冷量 剂选择要求 A 沸点低 A 功B 冷凝压力低 B 热能C 汽化潜热大 C 机械能;D 较低的临介温度34、1分30.吸收式制冷是消耗_______而实现制冷的目的35、1分如当地冷却水温度为常年18℃,则氨制冷循环的冷凝温度应选 ℃；℃；℃；℃;;B 小 B 汽液混合状态C 相同C 饱和蒸汽或过热蒸汽C 压缩机消耗功率D 制冷系数31、1分制冷剂进入压缩机时的状态是______ 32、1分评价蒸汽压缩制冷循环的技术经济指标是______B 制冷剂每小时循环量33、1分蒸汽压缩制冷循环的性能与制冷剂的热力学性质密切相关,下列哪个条件不符合制冷36、1分如被冷物系要求达-15℃,则制冷循环中氨的适宜蒸发温度为 ℃；℃；℃；℃;37、1分关于制冷原理,以下说法不正确的是 A.任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降 B.只有当μ>0,经节流膨胀后,气体温度才会降低 C.在相同初态下,等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大 D.任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降 38、1分某真实气体流过节流阀,其参数变化为A.△S ＝0Thankyouforyoursupport;B.△T＝0会员：newsusanforbergC.△H＝0却和冷凝放出的热量A大于A正确B错误D.△U＝0制冷剂冷39、1分蒸汽压缩制冷循环过程中,制冷剂蒸发吸收的热量一定B等于C小于40、1分评价蒸汽动力循环的经济性指标是热效率和汽耗率,热耗率越高,汽耗率越高41、1分对膨胀作功过程,等熵效率的定义是不可逆绝热过程的作功量与可逆绝热过程的作功量之比;A正确B错误42、1分关于制冷原理,以下说法不正确的是A任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降;B只有当μ>0,经节流膨胀后,气体温度才会降低;C等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大,适合大、中型气体液化,后者适合普冷循环,小型深冷;D节流膨胀在汽液两相区、液相区均可用,设备简单,操作方便,等熵膨胀使用时不能有液滴,设备复杂;E任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降;43、1分关于制冷原理,以下说法不正确的是A任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降;B只有当μ>0,经节流膨胀后,气体温度才会降低;C等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大,适合大、中型气体液化,后者适合普冷循环,小型深冷;D节流膨胀在汽液两相区、液相区均可用,设备简单,操作方便,等熵膨胀使用时不能有液滴,设备复杂;E任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降;二、填空题共2小题,2分1、1分工业上常用的两种制冷循环是和;三、判断题共2小题,2分1、1分冬天,使室温由10℃升至20℃,空调比电加热器更省电;2、1分p－V图只能显示所作的功,而T-S图既显示体系所吸取或释放的热量,又显示体系所作的功,所以温熵图在蒸汽动力循环和冷冻循环广泛使用;四、名词解释共2小题,2分1、1分提高汽轮机的进汽温度和进汽压力可以提高蒸汽动力循环效率A正确B错误Thankyouforyoursupport会员：newsusan forberg2、1分气体从高压向低压作绝热膨胀时,膨胀后气体的压力温度必然降低A正确B错误五、简答题共3小题,16分1、5分理想朗肯Rankine循环有哪四个设备组成简述该循环的工作原理必要时可以画图说明;2、6分简述氨压缩制冷循环主要步骤和设备可用图说明六、计算题共21小题,265分1、18分有一氨压缩制冷循环装置,其制冷量为80000kJ/hr;发器;请:1在T-S图上表示此循环过程；4分2计算压缩机消耗的功率kw4分；3计算制冷系数；4分氨的蒸发温度是243K,经可逆绝热压缩后,冷凝至303K,过冷到298K,再经节流阀节流后,回蒸4如压缩过程不是可逆绝热压缩,等熵效率η=,其余条件不变,试计算压缩机消耗的功率kw和此装置制冷系数,并在1的T-S图上标出此过程;6分已知压缩机进出口处氨的焓分别是1644kJ/kg和1966kJ/kg,凝器出口过冷氨的冷焓是540kJ/kg.2、20分设一制冷能力冷冻量为50000kJ/h带节流阀的氨冷冻循环装置,蒸发温度-15C,冷凝温度25C,过冷度为5C;假设压缩机绝热不可逆运行,其等熵效率为80%;求1在T-S图上表示此循环过程；5分2每小时制冷剂的循环量5分3压缩机功耗；5分4循环制冷系数;5分已知压缩机进口处氨的焓为1644kJ/kg,如果经可逆绝热压缩出口处氨的焓为1866kJ/kg,冷凝器出口过冷氨的焓是kg.3、12分设一制冷能力冷冻量为41800kJ/h带节流阀的氨冷冻循环装置,蒸发温度-15C,冷凝温度25C,过冷度为5C;假设压缩机绝热不可逆运行,其等熵效率为80%;求1在T-S图上表示此循环过程；3分2每小时制冷剂的循环量3分3压缩机功耗；3分4循环制冷系数;3分已知压缩机进口处氨的焓为1644kJ/kg,如果经可逆绝热压缩出口处氨的焓为1866kJ/kg,冷凝器出口过冷氨的焓是kg.5、13分13分设有一制冷能力冷冻量为41800kJ/h的氨冷冻循环装置,蒸发温度-15℃,冷凝温度25℃,过冷度为5℃;假设压缩机可逆绝热运行,膨胀为节流等焓过程;求：1在T-S图上表示此循环过程；2每小时制冷剂的循环量；3压缩机功耗；Thankyouforyoursupport会员：newsusan forberg4循环制冷系数;已知压缩机进出口处氨的焓分别为1644kJ/kg,1866kJ/kg,冷凝器出口过冷氨的焓是kg.6、12分12分在T-S图上画出下列各过程所经历的途径注明起点和方向,并说明过程特点：如ΔG=01饱和液体节流膨胀；2饱和蒸汽可逆绝热膨胀；3从临界点开始的等温压缩；4过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体压力变化可忽略;7、8分某人称其设计了一台热机,该热机消耗热值为42000kJ·kg的燃料30kg·h,可以产生的输出功率为170kW;该热机的高温与低温热源分别为670K和330K;试判断此热机是否合理;8、12分某动力循环的蒸汽透平机,进入透平的过热蒸汽为,400℃,排出的气体为饱和蒸汽,若要求透平机产生3000kW功率,问每小时通过透平机的蒸汽流量是多少其热力学效率是等熵膨胀效率的多少假设透平机的热损失相当于轴功的5%;9、12分有一氨压缩制冷循环装置,制冷量为100000kJ/hr;的蒸发温度是243K,其氨经可逆绝热压缩后,冷凝至303K,过冷到298K,再经节流阀节流,回蒸发器;试计算:1在T-S图上表示此循环过程；2每kg氨制冷量；3单位时间制冷剂的循环量和压缩机理论功率kw；4制冷系数;已知压缩机进出口处氨的焓分别是1644kJ/kg和1966kJ/kg,冷凝器出口过冷氨的焓是540kJ/kg;10、12分12分在T-S图上画出下列各过程所经历的途径注明起点和方向,并说明过程特点：如ΔG=01饱和液体节流膨胀；2饱和蒸汽可逆绝热膨胀；3从临界点开始的等温压缩；4过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体压力变化可忽略;11、12分有一氨压缩制冷循环装置其制冷能力为100000kJ/h,氨蒸发温度是243K,蒸发器出口的氨饱和蒸汽经可逆绝热压缩、冷凝到303K,过冷到298K,再经节流伐等焓膨胀后回蒸发器;问：1如果压缩机进、出口处氨的焓分别是1644kJ/kg和1966kJ/kg,冷凝器出口过冷氨的焓是540kJ/kg,试求压缩机的理论功率和装置的制冷系数;5分2如果将氨的蒸发温度调整到253K,压缩过程仍为可逆绝热压缩,其余条件不变,试问压缩机的理论功率有何变化,为什么此时压缩机进、出口处氨的焓分别是1658kJ/kg和1912kJ/kg;3分3在T--S图上标出12二循环过程;、4分12、10分在25℃时,某气体的P-V-T可表达为PV=RT+×10P,在25℃,30MPa时将该气体进行节流膨胀,向膨胀后气体的温度上升还是下降13、12分将典型的蒸汽压缩制冷循环的T-S图分别在P-H图和H-S图上表示出来;14、12分某蒸汽压缩制冷循环,制冷量Q为3×10kJ·h,蒸发室温度为-15℃,冷凝器用水冷却,进口为8℃;若供给冷凝器的冷却水量无限大时,计算制冷循环消耗的最小功为多少如Thankyouforyoursupport会员：newsusan forberg果冷凝器用室温25℃空气冷却时,其消耗的最小功又是多少15、8分实际蒸汽压缩制冷装置中的膨胀过程,为何采用节流阀而不用膨胀机如果用膨胀机,请在T-S图上标出哪些面积代表膨胀机回收的功16、10分20．某压缩制冷装置,用氨作为制冷剂,氨在蒸发器中的温度为-25℃,冷却器中的压力为,假定氨进入压缩机时为饱和蒸汽,而离开冷凝器时为饱和液体,每小时制冷量Q为×10kJ·h;求：1所需的氨流率；2制冷系数;17、12分21．有一氨压缩制冷机组,制冷能力Q为×10KJ·h,在下列条件工作：蒸发温度为-25℃,进入压缩机的是干饱和蒸汽,冷凝温度为20℃,冷凝过冷5℃;试计算：1单位重量制冷剂的制冷能力；2每小时制冷剂循环量；3冷凝器中制冷剂放出热量；4压缩机的理论功率；5理论制冷系数;18、12分22．压缩机出口氨的压力为,温度为50℃,若按下述不同的过程膨胀到,试求经膨胀后氨的温度为多少1绝热节流膨胀；2可逆绝热膨胀;19、16分某蒸汽动力循环操作条件如下：冷凝器出来的饱和水,由泵从加压至进入锅炉,蒸汽离开锅炉时被过热器加热至280℃;求：1上述循环的最高效率;2在锅炉和冷凝器的压力的饱和温度之间运行的卡诺循环的效率,以及离开锅炉的过热蒸汽温度和冷凝器饱和温度之间运行的卡诺循环的效率;3若透平机是不可逆绝热操作,其焓是可逆过程的80%;求此时的循环效率;20、12分23.用简单林德循环使空气液化;空气初温为17℃,节流膨胀前压力P为10MPa,节流后压力P为,空气流量为·h按标准状态计;求：1理想操作条件下空气液化率和每小时液化量；2若换热器热端温差为10℃,由外界传入的热量为·kg,向对液化量的影响如何空气的比热Cp为·kg·K;T2P 3P145SThankyouforyoursupport会员：newsusan forberg参考答案一、选择题共43小题,43分1、1分C2、1分A3、1分C4、1分A5、1分D6、1分C7、1分B8、1分B9、1分A10、1分B11、1分B12、1分B13、1分A14、1分A15、1分B16、1分A17、1分D18、1分B19、1分A20、1分C21、1分B22、1分D23、1分D24、1分B25、1分D26、1分C27、1分B28、1分A29、1分D30、1分A31、1分C32、1分D33、1分D34、1分B35、1分C36、1分C37、1分D38、1分C39、1分C40、1分B41、1分A42、1分B43、1分DThankyouforyoursupport会员：newsusan forberg二、填空题共2小题,2分1、1分蒸汽压缩制冷,吸收制冷三、判断题共2小题,2分1、1分√2、1分√四、名词解释共2小题,2分1、1分A2、1分A五、简答题共3小题,16分1、5分蒸汽动力循环主要由水泵、锅炉、透平机和冷凝器组成; 1过热器透平机2冷凝器水泵334后;124水在水泵中被压缩升压;1进入锅炉被加热汽化,直至成为过热蒸汽锅炉2进入透平机膨胀作功;3作功后的低压湿蒸汽进入冷凝器被冷凝成水,再回到水泵中,完成一个循环;4六、计算题共21小题,265分2’24T4’5S 311、18分1如右图Thankyouforyoursupport会员：newsusan forberg2q=h1-h5=1644-540=1104kJ/kg w=h2-h1=1966-1644=322kJ/kgG=Q/q=80000/1104=hrW=wG=322=23333kJ/hr=3ξ=q/w=1104/322=4η==w/w ac=322/w ac,w ac=kgW=wG==29170kJ/hr=ξ=q/w=1104/=2’24T4’5S 312、20分η=HH;H'H1如左图H'=H+HH/η=1644+18661644/=Kg2m=Q/q=50000/HH=50000/1644=h3P=mW=mH'H=1644=h=4ε=q/W=HH/H'H=1644/1644=2’24T4’5S 313、12分η=HH;H'H1如左图H'=H+HH/η=1644+18661644/=Kg2m=Q/q=41800/HH=41800/1644=37Kg/h3P=mW=mH'H=371644=h=4ε=q/W=HH/H'H=1644/1644=5、13分1如右图Thankyouforyoursupport会员：newsusan forberg2m=Q/q=41800/HH =41800/1644=37Kg/h 3P=mW=mHH=3718661644 =8214KJ/h= 4ε=q/W=HH/HH =1644/18661644=24T4’ 5S316、12分解：1H=02S=03T=04P=07、8分解：从已知的条件,我们可以计算出该热机的效率,以及卡诺热机的效率,然后比较 两者的大小;η=热机的效率卡诺热机效率卡诺热机是效率最高的热机,显然该人设计的热机不合理;8、12分解：进出透平机的蒸汽状态见下图所示,焓、熵值从附录水蒸汽表中查到, 按稳流系统热力学第一定律对透平机进行能量衡算,ΔH=Q -W 则mHH=5%WW=W170 ==Q42000×30 3600TT670330η=== T670m= 蒸汽流量按本题意,等熵膨胀的空气应该是湿蒸汽,即为饱和蒸汽和饱和水的混合物,此时熵值, 即为饱和蒸汽和饱和水的熵按比例混合,从附录查得饱和蒸汽的熵 从饱和水性质表查得饱和液体的熵,设空气中气相重量百分含量为x, 则=×x+1-x× x=解得空气的焓值H=x×H+1-xH =×+×=·kg 定熵效率×3000×3600 =h=H S=kgK,S=kgKT42 1 653S9、12分①每kg 氨制冷量q=1644-540=1104kJ/kg,理论功耗w =1966-1644=322kJ/kg ②制冷剂循环量G=100000/1104=h 理论功率N =322/3600= ③制冷系数ζ=1104/322=10、12分解：11、12分1W =322kJ/kg,q=1104kJ/kg,G=h ,N=2W =254kJ/kg,q=1118kJ/kg,G=h,N=,ε=,ΔN=12、10分解；判断节流膨胀的温度变化,依据Joule-Thomson 效应系数μ; 由热力学基本关系式可得到：μ=T = PTVV T C将P-V-T 关系式代入上式,PV=RT+×10P →V= RT+×10 P ,其中RV = PTμ=T× R V RTPV×10×10P===<0CP×CCC可见,节流膨胀后,温度比开始为高; 13、12分解：压缩机的可逆绝热过程是等熵过程,节流过程常可看作为等焓过程,则循环可用如下P-H 和H-S 图表示; P32H2134S4 1H14、12分解：首先需要明确的是：在所有的制冷循环中,逆卡诺循环的制冷效率最高,即功 耗最小;循环效率有如下的关联式：ξ= T 蒸发温度Q 制冷量=T 冷凝温度TW 净功 按照传热原理,如果进出冷却器的冷却水量无限大,则不仅冷却水进出口温度接近相同, 而且被冷介质的温度也相同;因此当冷却水量无限大时,冷凝温度T =8+273K,所以最少净功当冷凝器用空气冷却时,冷凝温度近似等于室温25℃W N = 8+27315+273 ×3×104=h 115+273最小净功由计算结果可见,冷却温度越低,消耗功越小;但是空气冷却所用设备简单,如家用空调器, 冰箱采用散热片空气冷却,不过它们的能耗要比水冷却高许多;15、8分解：制冷装置的膨胀过程,采用节流元件如阀、孔板等主要考虑到节流设备简单, 装置紧凑;对于中小型设备而言,这个膨胀功是不值得回收的,功量不大,但是设备投资要增 加许多;因此,大多不采用膨胀机;在下面的T-S 图上,节流元件膨胀过程如3→4,是等焓过程,而膨胀机膨胀过程如3→4′, 是等熵过程;膨胀机回收的功量如阴影部分积分;W=25+27315+273 ×3×10=h 15+273T234′41S16、10分解：通过NH 的P-H 图可查到各状态点焓值;按照题意,氨进入压缩机为饱和状态1,离开冷凝器为饱和状态3; 氨在蒸发器中的过程即4→1H=1430KJ·kg H=1710KJ·kg氨在冷凝器中的过程即2→3,H =H=320KJ·kg×10G====hqHH1430320氨流率qHH14303201110 ξ===== WHH17101430280制冷系数P -25℃43 21注：求解此类题目：关键在于首先确定各过程状态点的位置,然后在P-H 图或T-S 图上查到 相应的焓或温度、压力值,进行计算;17、12分解：首先在P-H 图或T-S 图上按照已知条件定出各状态点; 查得H=1430KJ·kg H=1680KJ·kg冷凝出来的过冷液体过冷度为5℃状态3′的决定：假设压力对液体的焓值几乎没有影响,从状态3沿着饱和液体线向下过冷5℃,找到3′′,用此点的焓值近似代替3′的焓值,由于过冷度 是有限的,实际上3′和3′′很接近,不会造成太大的偏差;3′′→4仍为等焓膨胀过程, H=H=270kJ·kg制冷能力q=H-H=1430-270=1160KJ·kgQ4×10G===h q1160 制冷剂循环量冷凝过程即2→3′,放出热量Q=H -H G=270-1690=-48645KJ·hGHH16801430==压缩机功率HH14302701160 ξ====HH16801430250 制冷系数N=绝热节流膨胀过程是等焓过程,从P-H 图上沿着等焓线可找到终态2为、12分解：1 温度为30℃;P1MPa2’ -33℃2 50℃30℃1 H2可逆绝热膨胀过程是等熵过程,同样沿着等熵线可找到终态2′为时,温度为-33 ℃;1各状态点的热力学性质,可由附录水蒸汽表查得19、16分解：H=kgHH=∫VdP=VPP=×10××10=kgH=+kg 由于液体压力增加其焓增加很少,可以近似H=H H=kgS=kgK该循环透平机进行绝热可逆操作,增压泵也进行绝热可逆操作时效率最高; S=S=,由,查得 气相,S=kgK S=kg查饱和蒸汽性质表 查饱和水性质表内插液相,气相含量为xKS=x×S+1xS=x×+1x×= x=H=xH+1xH=×+1×=kgη=H == H 冷凝器压力,饱和温度为℃；锅炉压力,饱和温度为℃;卡诺循环运行在此两温度之间,卡诺循环效率T ==η= +273T若卡诺循环运行在实际的二个温度之间,其效率为η=TTT=280=280+2733不可逆过程的焓差为H-H,而吸收的热仍为HH,因此效率η=HH =×= HH20、12分解：简单的林德循环T-S图如上表示：对于空气从T-S图上可查得各状态点的焓值状态点120性状过热蒸汽过热蒸汽饱和液体T／K290290P／MPa10H／KJ·kg46043542 x=1理论液化量HH46043525 ===HH46042418 kg液体／kg空气h1G==h1×103m3mol1空气流量/windows/ie_intl/cn/start/>液化量：2外界热量传入造成冷量损失Q,Q=·kg换热器热端温差造成热交换损失Q, Q=Cp×ΔT=×10=10KJ·kg实际液化量G×x=×29×=70ghx=HHHH=36043510=kg46042实际液化量：G×x=×29×=h。
热学第六章课后习题答案
第六章热学答案1． 解 ：由致冷系数2122T T T A Q -==ε ()J T T AT Q 421221025.121102731000⨯=-⨯=-= 2．解：锅炉温度K T 4832732101=+=，暖气系统温度K T 333273602=+=，蓄水池温度K T 288273153=+=。
kg 0.1燃料燃烧放出的热量为1Q热机的工作效率1212111T T Q Q Q A-=-==η，向制冷机做功)1(121T T Q A -=，热机向暖气系统放热分别为11212Q T T A Q Q =-=；设制冷机的制冷系数32343T T T A AQ A Q -=-==ε， A T T T T T T T T T A Q ⋅-⋅-=-+=3221213234)1(暖气系统得到热量为：112322112421Q T T T T T Q T T Q Q Q ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--+=+=1123231Q T T T T T ⋅-T -= cal 41049.115000483333288333288483⨯=⨯⨯⨯--=3．解：（1）两个循环都工作与相同绝热线，且低温T 不变，故放热相同且都为2Q ，在第一个循环过程中221212111Q A Q Q Q T T +-=-=-=η，2122T T AT Q -=；在第二个循环过程中高温热源温度提高到3T 的循环过程中2223232111Q A Q Q Q T T +-=-=-=η，23222T T T A Q -=；因此23222122T T T A T T AT Q -=-=解得()()K T T A A T T 473173373800106.12733211223=-⨯+=-+=（2）效率增大为：3.424732731132=-=-=T T η ％ 4．解：热机效率1211T T Q A -≤，当取等号时1Q 最小，此时1211T T Q A-=，()J T T AT T T A Q 552111211075.2502732502732502731005.11⨯=--++⨯=-=-=，热力学第一定律A Q Q -=12，当1Q 最小时，2Q 最小，J A Q Q 555121070.11005.11075.2⨯=⨯-⨯=-=J5 ．解：121T T -=η 4674.017273121=-+=-=ηT T当η增加为 50 ％时，5605.017273'1=-+=T高温热源需要增加的温度为：△934675601'1=-=-=T T T K 6．解：将1Kg25℃的水制成-10℃需要提取的热量为： Q=80+0.50×10+1×25=1.1×105cal/kg 由212T T T -=ε此制冷机的制冷系数为卡诺制冷系数的31，故有()AQT T T 2212133=-==εε∴()21223T T AT Q -=每小时制冰为：()2123T T q AT q QM -===()8.2226330818.4101.13106.3150026353=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯Kg 7．证明：如图所示：封闭的曲线ABCDA 为任意可逆循环过程这一可逆循环过程经历的最高温度为m T ，最低温度为n T图中还表示出用一连串微小的可逆卡诺循环去代替这一循环。
工程热力学思考题及答案 第 六 章
沈维道、将智敏、童钧耕《工程热力学》课后思考题答案工程热力学思考题及答案第 六 章 实际气体1.实际气体性质与理想气体性质差异产生的原因是什么？在什么条件下才可以把实际气体作为理想气体处理？答：理想气体模型中忽略了气体分子间的作用力和气体分子所占据的体积。
实际气体只有在高温低压状态下，其性质和理想气体相近。
或者在常温常压下，那些不易液化的气体，如氧气、氦气、空气等的性质与理想气体相似，可以将它们看作理想气体，使研究的问题简化。
2. 压缩因子Z 的物理意义怎么理解？能否将Z 当作常数处理？答：压缩因子为温度、压力相同时的实际气体比体积与理想气体比体积之比。
压缩因子不仅随气体的种类而且随其状态而异，故每种气体应有不同的),(T p f Z =曲线。
因此不能取常数。
3. 范德瓦尔方程的精度不高，但在实际气体状态方程的研究中范德瓦尔方程的地位却很高，为什么？答：范德瓦尔方程其计算精度虽然不高，但范德瓦尔方程式的价值在于能近似地反映实际气体性质方面的特征，并为实际气体状态方程式的研究开拓了道路，因此具有较高的地位。
4. 范德瓦尔方程中的物性常数a 和b 可以由试验数据拟合得到，也可以由物质的 cr cr cr v p T 、、计算得到，需要较高的精度时应采用哪种方法，为什么？答：当需要较高的精度时应采用实验数据拟和得到a 、b 。
利用临界压力和临界温度计算得到的a 、b 值是近似的。
5. 什么叫对应态原理？为什么要引入对应态原理？什么是对比参数？答：在相同的压力与温度下，不同气体的比体积是不同的，但是只要他们的r p 和r T 分别相同，他们的r v 必定相同这就是对应态原理，0),,(=r r r v T p f 。
对应态原理并不是十分精确，但大致是正确的。
它可以使我们在缺乏详细资料的情况下，能借助某一资料充分的参考流体的热力性质来估算其他流体的性质。
相对于临界参数的对比值叫做对比参数。
对比温度c T T r T =，对比压力c p p r p =，对比比体积c v v r v =。
李椿热学答案及部分习题讲解部分习题的参考答案
李椿热学答案及部分习题讲解部分习题的参考答案“热学”课程第一章作业习题说明：“热学”课程作业习题全部采用教科书（李椿，章立源，钱尚武编《热学》）里各章内的习题。
第一章习题：1，2，3[1]，4，5，6，8，10，11，20，24[2]，25[2]，26[2]，27，28，29，30，31，32，33. 注：[1] 与在水的三相点时[2] 设为等温过程第一章部分习题的参考答案1.(1) –40;(2) 574.5875;(3) 不可能.2.(1) 54.9 mmHg;(2) 371 K.3. 0.99996.4. 400.574.5. 272.9.6. a = [100／(X s–X i)]?(?C／[X]), b = –[100 X i／(X s–X i)]?C, 其中的[X]代表测温性质X的单位.8. (1) –205?C;(2) 1.049 atm.10. 0.8731 cm, 3.7165 cm.11. (1) [略];(2) 273.16?, 273.47?;(3) 不存在0度.20. 13.0 kg?m-3.24. 由教科书137页公式可得p = 3.87?10-3 mmHg.25. 846 kg?m-3.26. 40.3 s (若抽气机每旋转1次可抽气1次) 或40.0 s (若抽气机每旋转1次可抽气2次, 可参阅教科书132页).27. 28.9, 1.29 kg?m-3.28. 氮气的分压强为2.5 atm, 氧气的分压强为1.0 atm, 混合气体的压强为3.5 atm.29. 146.6 cm-3.30. 7.159?10-3 atm, 71.59 atm, 7159 atm; 4.871?10-4 atm, 4.871 atm, 487.1 atm.31. 341.9 K.32. 397.8 K.33. 用范德瓦耳斯方程计算得25.39 atm, 用理想气体物态方程计算得29.35 atm.“热学”课程第二章作业习题第二章习题：1，3，4，5，6，7，8，9[3]，10，11，12，13[4]，16，17，18，19，20.注：[3] 设为绝热容器[4] 地球和月球表面的逃逸速度分别等于11.2 km?s-1和2.38 km?s-1第二章部分习题的参考答案1. 3.22?103 cm-3.3. 1.89?1018.4. 2.33?10-2 Pa.5. (1) 2.45?1025 m-3;(2) 1.30 kg?m-3;(3) 5.32?10-26 kg;(4) 3.44?10-9 m;(5) 6.21?10-21 J.6. 3.88?10-2 eV,7.73?106 K.7. 301 K.8. 5.44?10-21 J.9. 6.42 K, 6.87?104Pa (若用范德瓦耳斯方程计算) 或6.67?104 Pa (若用理想气体物态方程计算).10. (1) 10.0 m?s-1;(2) 7.91 m?s-1;(3) 7.07 m?s-111. (1) 1.92?103 m?s-1;(2) 483 m?s-1;(3) 193 m?s-1.12. (1) 485 m?s-1;(2) 28.9, 可能是含有水蒸气的潮湿空气.13. 1.02?104 K, 1.61?105 K; 459 K, 7.27?103 K.16. (1) 1.97?1025 m-3 或2.00?1025 m-3;(2) 由教科书81页公式可得3.26?1027m-2或3.31?1027 m-2;(3) 3.26?1027 m-2或3.31?1027 m-2;(4) 7.72?10-21 J, 6.73?10-20 J.17. 由教科书81页公式可得9.26?10-6 g?cm-2?s-1.18. 2.933?10-10 m.19. 3.913?10-2 L, 4.020?10-10 m, 907.8 atm.20. (1) (V1/3 -d)3;(2) (V1/3 -d)3 - (4π/3)d3;(3) (V1/3 -d)3 - (N A - 1) ?(4π/3)d3;(4)因V1/3>>d,且N A>>1, 故b = V - (N A/2)?{(V1/3 -d)3 +[(V1/3 -d)3 - (N A - 1)?(4π/3)d3]}?(1/N A) ≈ 4N A(4π/3)(d/2)3.“热学”课程第三章作业习题第三章习题：1，2，4，5[5]，6，7，9，10，11，12，13，15，16，17，18，19，20[6]，22[7]，23，24，25[8]，26，27，28，29，30.注：[5] 设p0 = 1.00 atm[6] 分子射线中分子的平均速率等于[9πRT/(8μ)]1/2[7] 设相对分子质量等于29.0[8] f(ε)dε = 2π-1/2(kT)-3/2ε1/2e-ε/kT dε第三章部分习题的参考答案1. (1) 3.18 m?s-1;(2) 3.37 m?s-1;(3) 4.00 m?s-1.2. 395 m?s-1, 445 m?s-1, 483 m?s-1.4. 3π／8.5. 4.97?1016个.6. 0.9534.7. (1) 0.830 %;(2) 0.208 %;(3) 8.94?10-7 %.9. [2m／(πkT)]1/2.10. (1) 198 m?s-1;(2) 1.36?10-2 g?h-1.11. [略].12. (1) [略];(2) 1／v0;(3) v0／2.13. (1) 2N／(3v0);(2) N／3;(3) 11v0／9.15. [略].16. [略].17. 0.24 %.18. (1) 0.5724N;(2) 0.0460N.19. n[kT／(2πm)]1/2?[1 + (mv2／2kT)]?exp[ –(mv2／2kT)]或[nv p ／(2π1/2)] ?[1 + (v2／v p2)]?exp[ –(v2／v p2)].20. 0.922 cm, 1.30 cm.22. 2.30 km.23. 1955 m.24. kT／2.25. f(ε)dε = 2(π)-1/2(kT)-3/2ε1/2exp[ -ε／(kT)]dε, kT／2.26. 3.74?103 J?mol-1, 2.49?103 J?mol-1.27. 6.23?103 J?mol-1, 6.23?103 J?mol-1; 3.09?103 J?g-1, 223 J?g-1.28. 5.83 J?g-1?K-1.29. 6.61?10-26 kg和39.8.30. (1) 3, 3, 6;(2) 74.8 J?mol-1?K-1.“热学”课程第四章作业习题第四章习题：1，2，4，6[7]，7，8，10，11，13[2]，14，15，17，18[9]，19，21.注：[2] 设为等温过程[7] 设相对分子质量等于29.0[9] CO2分子的有效直径等于4.63×10-10 m第四章部分习题的参考答案1. 2.74?10-10 m.2. 5.80?10-8 m, 1.28?10-10 s.4. (1)5.21?104 Pa; (2) 3.80?106 m-1.6. (1) 3.22?1017 m-3;(2) 7.77 m (此数据无实际意义);(3) 60.2 s-1 (此数据无实际意义).7. (1) 1.40;(2) 若分子有效直径与温度无关, 则得3.45?10-7 m;(3) 1.08?10-7 m.8. (1) πd2／4;(2) [略].10. (1) 3679段;(2) 67段;(3) 2387段;(4) 37段;(5) 不能这样问.11. 3.11?10-5 s.13. (1) 10.1 cm;(2) 60.8 μA.14. 3.09?10-10 m.15. 2.23?10-10 m.17. (1) 2.83;(2) 0.112;(3) 0.112.18. (1) –1.03 kg?m-4;(2) 1.19?1023 s-1;(3) 1.19?1023 s-1;(4) 4.74?10-10 kg?s-1.19. [略].21. 提示：稳定态下通过两筒间任一同轴柱面的热流量相同.“热学”课程第五章作业习题第五章习题：1，2，3，5，7，8，10，12，13，15，16，17，18，19，21，22[10]，23，24[11]，25，26，27，28，29，31，33[12]，34，35.注：[10] 使压强略高于大气压（设当容器中气体的温度与室温相同时其压强为p1）[11] γp0A2L2/(2V)[12] 设为实现了理想回热的循环第五章部分习题的参考答案1.(1) 623 J, 623 J, 0;(2) 623 J, 1.04?103 J, –416 J;(3) 623 J, 0, 623 J.2.(1) 0, –786 J, 786 J;(2) 906 J, 0, 906 J;(3) –1.42?103 J, –1.99?103 J, 567 J.3.(1) 1.50?10-2 m3;(2) 1.13?105 Pa;(3) 239 J.4.(1) 1.20;(2) –63.3 J;(3) 63.3 J;(4) 127 J.7. (1) 265 K;(2) 0.905 atm;(3) 12.0 L.8. (1) –938 J;(2) –1.44?103 J.10. (1) 702 J;(2) 507 J.12. [略].13. [略].15. 2.47?107 J?mol-1.16. (1) h = CT + v0p + bp2;(2) C p = C, C V= C + (a2T／b)–ap.17. –46190 J?mol-1.18. 82.97 %.19. [略].21. 6.70 K, 33.3 cal, 6.70 K, 46.7 cal; 11.5 K, 80.0 cal, 0, 0.22. γ = ln(p1／p0)／ln(p1／p2).23. (1) [略];(2) [略];24. (1) [略];(2) [略].25. (1) p0V0;(2) 1.50 T0;(3) 5.25 T0;(4) 9.5 p0V0.26. (1) [略];(2) [略];(3) [略].27. 13.4 %.28. (1) A→B为吸热过程, B→C为放热过程;(2) T C = T(V1／V2)γ– 1, V C = V2;(3) 不是;(4) 1 – {[1 – (V1／V2)γ– 1]／[(γ– 1)ln(V2／V1)]}.29. [略].31. 15.4 %.33. [略].34. [略].35. [略].“热学”课程第六章作业习题第六章习题：2，3，5，9，10，11，12[13]，13，15，16，19. 注：[13] 设为一摩尔第六章部分习题的参考答案2. 1.49?104 kcal.3. (1) 473 K;(2) 42.3 %.5. 93.3 K.9. (1) [略];(2) [略];10. [略].11. [略].12. [略].13. [略].15. ?T = a (v2-1–v1-1)／C V = –3.24 K.16. [略].19. –a(n A–n B)2／[2C V V(n A+ n B)].“热学”课程第七章作业习题第七章习题：8.第七章部分习题的参考答案8. 提示：在小位移的情况下, exp[ -(cx2-gx3-fx4)／(kT)]≈ exp[ -cx2／(kT)]?{1 + [gx3／(kT)]}?{1 + [fx4／(kT)]}≈ exp[ -cx2／(kT)]?{1 + [gx3／(kT)] + [fx4／(kT)]}.“热学”课程第八章作业习题第八章习题：1，2，3，4，6，7[14]，8，10.注：[14] 设θ= 0第八章部分习题的参考答案1. 2.19?108 J.2. 7.24?10-2 N?m-1.3. 1.29?105 Pa.4. 1.27?104 Pa.6. f = S[α(R1-1 + R2-1) –(ρgh／2)]= {Sα?[2cos(π–θ)]／[2(S／π)1/2 ?cos(π–θ) + h–h sin(π–θ)]} + {Sα?[2cos(π–θ)]／h} –(Sρgh／2)≈Sα?[2cos(π–θ)／h]= 25.5 N.7. 0.223 m.8. 2.98?10-2 m.10. (1) 0.712 m; (2) 9.60?104 Pa; (3) 2.04?10-2 m.“热学”课程第九章作业习题第九章习题：1，2，4[15]，6[5]，7，8，9[16]，11，12，13[17].注：[5] 设p0 = 1.00 atm[15] 水蒸气比体积为1.671 m3/kg[16] 100℃时水的饱和蒸气压为1.013×105Pa，而汽化热为2.38×106 J?kg -1，由题8中的[17] 23.03 - 3754/T第九章部分习题的参考答案1. 3.21?103 J.2. (1) 6.75?10-3 m3;(2) 1.50?10-5 m3;(3) 液体体积为1.28?10-5 m3, 气体体积为9.87?10-4 m3.4. 373.52 K.6. 1.36?107 Pa.7. [略].8. [略].9. 1.71?103 Pa.11. 4.40?104 J?mol-1.12. (1) 52.0 atm;(2) 157 K.13. (1) 44.6 mmHg, 195 K;(2) 3.121?104 J?mol-1, 2.547?104 J?mol-1, 5.75?103 J?mol-1.。
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6.2 解: 6.3 解: 6.4 解:内能增量: T C MU v ∆=∆μ对于单原子分子理想气体,R C v 23=,所以,)(125131.82310J U =⨯⨯⨯=∆所吸收的热量 )(84209125J A U Q -=-=-∆= (负号表示该过程放热)该过程的摩尔热容量为: )(4.8Kmol JTMQ C ⋅-=∆=μ6.5 解:(1)由 pa V =可得:22Va p =系统对外界做功: );11(21222'1212V V a dV VapdVA V V V V -===⎰⎰(2)对理想气体,有:112212V p V p T T =利用(1)可得:1,1.12212112<∴<=T T V V V V T T所以温度降低了.6.6 解:6.8 解: 6.9 解:(1)若体积不变,氢所吸收的热量完全变为内能增加量,即:)(12,K C MQ T T C MQ VV ==∆∴∆=μμ(2)若温度不变, 氢所吸收的热量完全变为对外做的功,即:)(90.0,11.0ln,ln211211.012112121atm V V p p eV V RT MQ V V Q V V RT MA ===∴==∴==μμ(3)若压强不变,吸热变为内能增加,同时又对外作功,始末温度改变:);(6.8K C MQ T T C MQ pp ==∆∴∆=μμ体积改变: )(106.4321122m V T T V -⨯==6.10 解: 6.11 解:6.12 解:⎰⎰+==dTbT a dT CH T T mp)(216.13 解:6.14 解:在p-V 图上做出过程曲线,如下图实线:虚线是等温线,表示初末状态等温.内能变化:0=∆U气体对外做功:。
代入即得。
体，对于单原子分子理想气35);(11)(11;0);(11334433342312112342312=--=--==-=++=γγγV p V p V p V p A A V V p A A A A A6.15 解:(1)过程曲线如图实线:P (pa)V(10-3m3)V(2)总吸热量就是等压过程的吸热量:.25),(1112R C T T V V C MT C MQ Q p p p p =-=∆==μμ(3)初末状态温度相同,所以,内能不变. (4)作功:Q Q U A =+∆-=.(5)最后体积:)1(131122)1(13223--⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=γTT V V V TT V V6.16 解:γγ1121222,-⎪⎪⎭⎫⎝⎛==p p T T kT p n 由绝热方程，6.17 解:绝热过程中,可通过计算系统内能的增加求得外力对系统所做的功,系统内能增量为A,B 两部分内能增量之和:].1)[()(];1)[()(100100-=-=∆-=-=∆=∆+∆=∆--γγBB V B A V A V A B A V V T TC U V V C T T C U A U U U 外6.18 解:若活塞向左移动一个微小距离x,左边A 部气体被绝热压缩,压强增大;右边B 部气体绝热膨胀,压强减小.于是,活塞两边压力不等,合力为Sp p B A)(∆+∆;方向指向平衡位置.200000010000000.00000000222,.2111111.)(.)(,))((0RT mL L p m x x L p V Sx V Sx S p V Sx V Sx S p F p Sx V V p p p Sx V V p p Sx V P p V p V SxB A A γπγπτγγγγγγγγγγγ==∝=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--+−−−−−→−⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∴++-=∆--=∆∴-∆+=<<期为：以活塞作简谐振动，周方向指向平衡位置，所活塞位移可见，合力大小合力同理：，级数展开6.19 解:(1)当一边水银面被压下,以至另一边上升为y 时,连通器两边液面不等高,即产生一恢复力,ky gSy F -=-=ρ2.(负号表示力方向与液面移动方向相反).又gL k m SL m 2221ππτρ==∴=(2)若一端封口,则恢复力比前者增加,设此增加量为p S ∆,其中p ∆即为空气绝热膨胀或压缩时压强变化.kyy LghS gS p S gSy F y LghVV p p dp p dV V dp V dV pVc pV-=+-=∆+-=-=∆-=∆∴≈∆≈∆=+∴=-)2(2.,,,01ργρρργγγγγγ总恢复力微分得可见,恢复力仍与液面位移成正比,方向相反.所以,周期为:Lgh g LLghS gS SL/22/222γπργρρπτ+=+=从以上结果,得:⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=∴+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛12,21221221ττγγττ L L h6.20 解:两次加热量相等, 第一次定容加热:)(01T T C MQ V V -=μ第二次定压加热:)(02T T C MQ p p -=μ又0)01(0)01(00)0/1(00)0/1(,0201p V V V p p T T V V T T p p T T T T C C Q Q pV p V --=--=--==∴=γ6.21 解:考虑最后剩于容器中的那部分气体.设容器体积V0,开启C 后那部分气体经历绝热膨胀,膨胀前后压强分别为p1,p0,有:γγV p V p 100= (1)其中V 是设想压强为p1时该部分气体体积,V<V0.经过一段时间,气体温度恢复为室温,即与未绝热膨胀的气体温度相同,按玻意耳定律,有:p2V0=p1V 由此解出V 代入(1)得:γγ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=012100V p p p V p 两边取对数,整理得:2/1ln 0/1ln p p p p =γ6.22 解:(1)当小球由平衡位置上下位移时,瓶内气体膨胀或压缩,这将引起其压力的改变,设此改变量用△p·A 表示. 由于,瓶内气体的膨胀或压缩可看成是绝热的,故有:yA VpA V VpA p Cv Cp V pVp V pV21./,0γγγγγγγ-=⋅∆-=⋅∆==∆+∆=-可得：其中常量，此力与位移y 成正比,方向相反,正是推动小球作简谐振动的准弹力.(2)小球简谐振动方程:yA Vpy m 2γ-=∙∙振动周期:22pAmVγπτ=(3)由实验测得m,V,p,A,并测得小球振动周期,代入(1)得:2224τπγp A mV =6.23 解(1)取Y 轴正向沿铅直方向朝上,设瓶中气体压强为p0时小球在y=0处,设小球下落过程中当瓶中气体体积为V0+yA 时对应压强p’,则根据绝热过程方程,有:)01(0',)('000V yA p p yA V p V p γγγ-=∴+=下落过程中,外界(大气+小球)压缩瓶中气体所作功:⎰--=LAdy p A 0' 而,小球压缩气体所作功为020000222V L A p ydy V A p Ady p A LLγγ==--⎰⎰--(2)有02022V L A p mgL γ= 所以LA p mgV 2002=γ6.24 解:(1)右侧气体经历绝热压缩过程,它对活塞作功为:00011'1000nRT V p p p V p A -=-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=-γγγ(负号表示活塞对右侧气体作正功,这正功也就是左侧气体对右侧气体实际作的功;(2)023001T p p T T=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-γγ右(4)可通过求左侧气体的终态压强,体积,近而求其终温.因活塞可移动,所以活塞两侧的气体压强在同一时刻应该相同,故过程终了时,左侧气体的压强应为:0827p p =左侧气体的体积应为:09140002021V p p V V V V V =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=γ右左由状态方程得:421000,00T T V p pV T T V p T pV ===左左左左(5)00000021941711)421()(nRT nRT T nRnRT T T nCv nRT T T nCv A U Q =+-=+-=+-=-∆=γ左6.25 解: 6.26 解: 6.27 解:对C pVn=两边取对数,得:Cnx y x V y p C V n p ln ln ,ln ,ln ln ln +-====+上式即为：令可见,以lnp,lnV 为纵横坐标时,多方过程曲线是一条直线,斜率为(-n),所以可由直线斜率求得n. 6.28 解:(1)对于多方过程,有:nnV p V p 2211=两边取对数,则为:2ln 2ln 1ln 1ln V n p V n p +=+所以,2.112ln21ln ==V V p p n (2))1122(25)12(25)12(V p V p T T RM T T Cv MU -=-=-=∆μμ代入数据,△U=-63J 内能降低. (3))(63))(1()(1212J T T n R Cv MT T c MQ=---=-=μμ,系统吸热.(4)气体对外作功:)(126'J U Q A =∆-=lnC/nY6.29 解:节流膨胀过程焓不变,即:111222V p U V p U +=+结合题中所给的内能差的表达式,可得)2111()12(2211V V a T T Cv V p V p -+-=- (1)按范德瓦耳斯状态方程,有:222222,1111V a bV RT p V a bV RT p --=--=代入(1)得:⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛---⎪⎭⎫ ⎝⎛--112121112222111)12(2222111122V V a b V R V Cv T b V R V Cv T V V a T T Cv V a b V RT V V a b V RT V 经整理，得：可见,V1>>b,V2>>b,b 可略去,于是:KV V R Cv aT T 6.11121212-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=- (负号表示温度降低)6.32 解:对小流块m 可写出能量转换表达式:△U+△K=Q+A (1) 其中,△U 为内能的改变,△K 为小流块动能增量,Q 即吸热,A 为外力作功和,它包括:重力作功,在进口处其它流体对它作的功p1V,出口处其它流体对它作的功-p2V,及流块在设备内对外作的功-W.[A=-mgL+p1V-p2V-W] (1)式为:WV p V p mgL Q mv mv U U -+--=-+-122121122122所以)](21[12212112221222122v v gL m H H W mv mv mgL V p V p U W Q -++-+=-++-++=6.33 解: 6.34 解:6.35 解:由绝热过程方程:γγ))((V V p p pV ∆+∆+=可解出pp V V V∆+=∆+1)(γγ(1)左边可写成VV V V ∆-≈⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+γγ111 (2)(2)代入(1)得:p p VV p pV Vs γκγ11,=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆∆-=∴∆=∆-绝热6.36 解:ργγρκρppc s===11由于VM VRTM p==ρμ,, 故μγμγRTVM VMRTc ==6.37 解:6.38 解:bc 过程为等压膨胀,吸热Q1;da 过程为等压压缩,放热Q2;效率为:)()(1121Tb Tc Cp MTa Td Cp MQ Q ---=-=μμη根据绝热过程方程,γγγγ111212--⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛=-p p Ta p p Td Tb Tc所以γγγγεη/)1(1111211---=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=pp p6.39 解:bc 为等容升温,吸热Q1;da 等容降温,放热Q2. 其效率)()(1121Tb Tc Cv Ta Td Cv Q Q ---=-=η由绝热过程方程,得:1112121,21---⎪⎭⎫⎝⎛=--⇒⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=γγγV V Ta Td TbTc V V Ta TbV V Td Tc所以11112111---=⎪⎭⎫⎝⎛-=γγηRV V6.40 解:由39题结果,知此理想循环效率12111-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=γηV V (其中V2是汽缸头间隙容积;24321512V V +⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯=π是活塞冲程对应的空间体积与汽缸头间隙容积之和),代入即可算得.6.41 解:该循环在bc 定容过程中吸热Q1,da 定压过程中放热Q2,效率为TbTc Ta Td Tb Tc Cv Ta Td Cp Q Q ---=---=-=γννη1)()(11216.42 解: 该循环在bc 定压过程中吸热Q1,da 定容过程中放热Q2,效率为:)2/1()1/1()2/1()1/1(11)2/1()1/1()2/1()1/1(121312133/211232133/21)2/3(131,1)()(1121111R R R R R R R R V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V Tb Ta V V TcTb Tc TaTcTdTbTc Ta Td Tb Tc Ta Td Tb Tc Cp Ta Td Cv Q Q ---=∴--=-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=--⎪⎭⎫ ⎝⎛=--=-----=---=-=---γγγγγγγγγγηγννη式中6.43 解:它们吸热和放热的差值相同;对外所作净功也相同,等于曲线包围的面积.虽然低温热源温度一样,但高温热源温度不同,所以二机效率不同.6.44 解:。