工程热力学习题解答说课材料
工程热力学(第五版)课后习题问题详解
工程热力学（第五版）习题答案工程热力学（第五版）廉乐明 谭羽非等编中国建筑工业岀版社第二章 气体的热力性质2-2.已知N2的M= 28,求（1） N 2的气体常数；（2）标准状态下N 2的比容和密度；（3） P^OVMPa , t = 500 °c时的摩尔容积Mv 。
解：（1）N 2的气体常数R 0 8314R —M 28= 296.9J/（kg* K ）（2）标准状态下 N 2的比容和密度296.9 2733101325= 0.8 m /kg（3） P ^O/MPa , t =500 c 时的摩尔容积 MvR °T3Mv = p = 64.27 m /kmol2-3 .把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力Pg1一 30 kPa,终了表压力Pg ^ 0.3 Mpa 温度由t1 =45C 增加到t2 = 70 C 。
试求被压入的 CO2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CO2的质量压送后储气罐中CO2的质量根据题意 容积体积不变；R = 188.9RT v 二V = 1.25kg / m 3m1p1v1 RT1 m2 二p2v2 RT2P1 二 P g1 B (1)P2 二 P g2 B(2)T1 "1 273 (3)T2 =t2 273(4)压入的CO2的质量m = m1 - m2 =V (p2 _ p1)R T2 T1(5)将（1）、（2）、（3） 、⑷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27C ，大气压降低到99.3kPa ，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？解：同上题v p2 pl 300 99.3101.325m=m1-m2 （） （） 1000 R T2 T1 28 7 3 0 0 2 73= 41.97kg2-6空气压缩机每分钟自外界吸入温度为 15C 、压力为0.1MPa 的空气3 m3充入容积8.5 m3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
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》 朱明善 刘颖 课后习题答案
《工程热力学》教材 习题详解及简要提示 (2009.9 -2010.1)任课教师：吴晓敏， 助教：胡珊第一章1-1解：（法一）按照式（1-10）P gh ρ=物理大气压定义为：1760133.3760atm mmHg Pa ==⨯故有133.3760P h g gρρ⨯== 对于水：23133.376010.327109.81H O h m ⨯==⨯ 对于酒精：133.376013.0897899.81h m ⨯==⨯酒精 对于液体钠：133.376012.0088609.81h m ⨯==⨯液体钠 （法二）直接用公式Hg Hg g h g h ρρ⋅⋅=⋅⋅水水故有3313.6107601033610.33610Hg Hg h h mm m ρρ⋅⨯==⨯==水水同理313.6107601310013.1789h mm m ⨯=⨯==酒精 313.6107601201912.019860h mm m ⨯=⨯==液体钠1-2解：由2E l l 0H O m g P =P h g h ρρ+⋅⋅-⋅⋅代入数据有51.011010059.810.54-9009.810.15E P =⨯+⨯⨯⨯⨯51.49910787.7Pa mmHg =⨯=1-3解：221sin15Hg cHg v H O H O P P g h g h g h ρρρ=+⋅⋅⋅-⋅⋅-⋅⋅ 3763133.3136009.810.770.2588136009.810.008109.810.60=⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯ 97405730.7Pa mmHg ==1-4解：（法一）取海平面为基准，对海平面上h 米处dh 厚的空气薄层进行受力分析：pS gSdh S dp p =++ρ)( （1）（S 为受力面积）由上式可得：gdh dp ρ-= （2）将题目中p 和ρ的关系式4.1ρc p =gdh d c ρρρ-=4.04.1 （3）式（3）中c 可由题目中所给条件求得。
《工程热力学》(第四版)习题提示及答案04章习题提示与答案
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0.1 kg 二氧化碳，其压力为0.1 MPa 、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 =ΔU +W ；ΔU =mc V 0ΔT ；12120ln lnp pR T T c s p g Δ-=。
答案：ΔU ＝10.5 kJ ，ΔS ＝0.036 11 kJ/K ，Q ＝13.5 kJ 。
4-2 有一气缸，其中氮气的压力为0.15 MPa 、温度为300 K 。
如果按两种不同的过程变化：(1)在定压下温度变化到450 K ；(2)在定温下压力下降到0.1 MPa 。
然后在定容下变化到0.15 MPa 及450 K 。
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)u Δ＝111.15 kJ/kg ，s Δ＝0.421 kJ/(kg ·K)，q 1-2＝155.7 kJ/kg 。
(2)u Δ＝111.15 kJ/kg ，s ∆＝0.421kJ/(kg ·K)，q 1-3-2＝147.25 kJ/kg 。
4-3 设气缸中空气的压力为0.5 MPa 、温度为600 K ，若经绝热过程膨胀到0.1 MPa ，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) 1200ln 12p p R S S g T T +=；依02T S ,由热力性质表确定T 2 及v r2。
答案：(1) T 2＝378.8 K ，v 2＝1.089 m 3/kg ；(2) T 2＝382.6 K ，v 2＝1.10 m 3/kg 。
4-4 柴油机吸气终了时气缸中空气的温度为60 ℃、压力为0.1 MPa 。
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 ℃。
工程热力学说课讲解
工程热力学01 基本概念思考题1-1 闭口系与外界无质量交换，如果一个系统内质量保持恒定，那么能否说明这个系统一定为闭口系？答：如果一个系统内质量保持恒定，但有质量进入并离开系统，说明该系统与外界有质量交换，则该系统也不能称为闭口系统。
1-2 如图容器为刚性绝热容器，抽去隔板，重又平衡，该过程是否为准静态过程？逐个抽去隔板，又如何？答：如果抽去该系统的隔板，这是一个自由膨胀问题，是一个典型的不可逆过程，也是非准静态过程。
而逐个抽去隔板后，如果隔板足够多，则是一个准静态过程。
1-3 如果容器中气体的压力保持不变，那么压力表上的读数也一定保持不变，是否正确？答：容器内气体的压力保持不变，但如果容器所处的环境压力发生变化的话，则压力表上的读数会发生变化。
1-4 试判断下列过程是否为可逆过程：（1）对刚性容器内的水加热使其在恒温下蒸发；图1-1 思考题1-2附图（2）对刚性容器内的水作功使其在恒温下蒸发；（3）对刚性容器中的空气缓慢加热使其从50℃升温到100℃；（4）定质量的空气在无摩擦、不导热的气缸和活塞中被慢慢压缩；（5）100℃的蒸汽流与25℃的水流绝热混合；（6）锅炉中的水蒸汽定压发生过程（温度、压力保持不变）；（7）高压气体突然膨胀至低压；（8）摩托车发动机气缸中的热燃气随活塞迅速移动而膨胀；（9）气缸中充有水，水上面有无摩擦的活塞，缓慢地对水加热使之蒸发； 答：（1）不是（2）不是（3）不是，（4）是（5）不是（6）不是（7）不是（8）不是（9）是02 理想气体的性质思 考 题2-1 什么是理想气体？理想气体的适用条件是什么？答：理想气体：分子为不占体积的弹性质点，除碰撞外分子间无作用力。
理想气体是实际气体在低压高温时的抽象，是一种实际并不存在的假想气体。
判断所使用气体是否为理想气体（1）依据气体所处的状态（如气体的密度是否足够小）估计作为理想气体处理时可能引起的误差；（2）应考虑计算所要求的精度，若为理想气体则可使用理想气体的公式。
工程热力学课后题答案
4.某锅炉每小时燃煤需要的空气量折合表准状况时为 。鼓风机实际送入的热空气温度为 ，表压力为 ，当地大气压为 ，求实际送风量 。
解
由
得
5.某理想气体比热比 ，定压比热容 ，求该气体的摩尔质量。
解由 及
得
6.在容积为 的封闭容器内装有氧气，其压力为 ，温度为 ，问应加入多少热量可使氧气温度上升到 ？
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 ；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为 。若大气压力为 ，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力（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 ）
(2)按平均比热容（表）计算。
答案
（1）
（2）
13.进入气轮机的空气状态为 ，绝热膨胀到 ，略去动能、位能变化，并设大气温度为 ，试求：
(1)每千克空气通过气轮机输出的轴功；
(2)过程的熵产及有效能损失，并表示在 图上；
(3)过程可逆膨胀到 输出的轴功。
解
（1）
工程热力学第5版教案及课后答案
1.定容热效应和定压热效应 反应在定温定容或定温定压下不可逆地进行，且没有作出
有用功，则其反应热称为反应的热效应。
QU2U1Wu,V 0
QH2H1W u,p
QV U2 U1 Qp H2 H1
定容热效应QV 定压热效应 Qp
反应焓（H）：定温定压反应的热效应，等于反应前后物系焓差。
反应热是过程量，与反应过程有关； 热效应是定温反应过程中不作有用功时的反应热，是状态量
（standard
enthalpy
of
formation）
—标准状态下的生成热 。
稳定单质或元素的标准生成焓规定为零。
标准燃烧焓 H c（0 standard enthalpy of combustion） —标准状态下的燃烧热。
16
3. 理想气体工质任意温度 T 的摩尔焓
HmΔHf0ΔH
H
标准生成焓
… 生命 环保
？ 化学反应
热力学基本概念和基本原理是否适用
一. 化学反应系统与物理反应系统
1. 包含化学反应过程的能量转换系统:
闭口系
开口系
3
2. 独立的状态参数 简单可压缩系的物理变化过程，确定系统平衡状态的独立状态 参数数：两个；
？ 发生化学反应的物系： 两个以上的独立参数。
除作功和传热，参与反应的物质的成分或浓度也可变化。
能够使物系和外界完全恢复到原来状
.2
态，不留下任何变化的理想过程。
一切含有化学反应的实际过程都
是不可逆的， 少数特殊条件下的化学
反应接近可逆。 例如？ 蓄电池的放电和充电——接近可逆； 燃烧反应——强烈不可逆。
正向反应 +
系统 有用功数值相等 外界
工程热力学-课后习题答案
首先求终态时需要充入的空气质量
kg
压缩机每分钟充入空气量
kg
所需时间
19.83min
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0.1MPa一定量的空气压缩为0.7MPa的空气；或者说0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为多少的问题。
根据等温状态方程
0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为
容积体积不变；R＝188.9
（1）
（2）
（3）
（4）
压入的CO2的质量
（5）
将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得
m=12.02kg
2-5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99.3kPa，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？
解：热力系：左边的空气
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
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
＝100kPa
3-9一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为500 kPa，25℃。充气开始时，罐内空气参数为100 kPa，25℃。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。
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。
＝2.67×105kJ
（1）热力系：礼堂中的空气和人。
闭口系统
工程热力学习题解答-5
第五章 气体的流动和压缩思 考 题1.既然()c h h=-2*对有摩擦和无摩擦的绝热流动都适用，那么摩擦损失表现在哪里呢?答：对相同的压降（*P P -）来说，有摩擦时有一部分动能变成热能，又被工质吸收了，使h 增大，从而使焓降(*h h -)减少了，流速C 也降低了（动能损失）。
对相同的焓降(*h h -)而言，有摩擦时，由于动能损失（变成热能），要达到相同的焓降或相同的流速C ，就需要进步膨胀降压，因此，最后的压力必然降低（压力损失）。
2.为什么渐放形管道也能使气流加速?渐放形管道也能使液流加速吗?答：渐放形管道能使气流加速—是对于流速较高的超音速气流而言的，由2(1)dA dV dC dCM A V C C ===-可知，当0dA >时，若0dC >，则必1M >，即气体必为超音速气流。
超音速气流膨胀时由于dA dV dC A V C =-（V--A ）而液体0dV V =，故有dA dCA C=-，对于渐放形管有0dA A >，则必0dCC<，这就是说，渐放形管道不能使液体加速。
3.在亚音速和超音速气流中，图5-15所示的三种形状的管道适宜作喷管还是适宜作扩压管?图 5-15答：可用2(1)dA dCM A C=-方程来分析判断 a) 0dA <时当1M <时，必0dC >，适宜作喷管 当1M >时，必0dC <，适宜作扩压管 b) 0dA >时当1M <时，必0dC <，适宜作扩压管 当1M >时，必0dC >，适宜作喷管c) 当入口处1M <时，在0dA <段0dC >；在喉部达到音速，继而在0dA >段0dC <成为超音速气流，故宜作喷管（拉伐尔喷管）当入口处1M >时，在0dA <段，0dC <；在喉部降到音速，继而在0dC<成为亚音速气流，故宜作扩压管（缩放形扩压管）。
工程热力学习题解答样本
第七章水蒸气性质和蒸汽动力循环思考题1. 理想气体的热力学能只是温度的函数，而实际气体的热力学能则和温度及压力都有关。
试根据水蒸气图表中的数据，举例计算过热水蒸气的热力学能以验证上述结论。
［答］: 以500C的过热水蒸汽为例，当压力分别为1bar、30bar、100bar 及300bar时,从表中可查得它们的焓值及比容,然后可根据u h pv计算它们的热力学能，计算结果列于表中：由表中所列热力学能值可见：虽然温度相同，但由于是实际气体比容不同，热力学能值也不同。
2. 根据式（3-31）c p斗可知：在定压过程中dh=C p dT。
这对任何物质都适p用，只要过程是定压的。
如果将此式应用于水的定压汽化过程，则得dh = C p dT=0（因为水定压汽化时温度不变,d T=0）。
然而众所周知,水在汽化时焓是增加的（d h>0）。
问题到底出在哪里？［答］:的确,d h=C p dT可用于任何物质,只要过程是定压过程。
水在汽化时，压力不变，温度也不变，但依然吸收热量（汽化潜热）吸热而不改变温度，其比热应为无穷大,即此处的C p亦即为C T,而C T。
此时dh 二不定值, 因此这时的焓差或热量（潜热）不同经过比热和温差的乘积来计算。
3. 物质的临界状态究竟是怎样一种状态？[ 答] : 在较低压力下, 饱和液体和饱和蒸汽虽具有相同的温度和压力, 但它们的密度却有很大的差别, 因此在重力场中有明显的界面（液面）将气液两相分开, 随着压力升高, 两饱和相的密度相互接近, 而在逼近临界压力（相应地温度也逼近临界温度）时, 两饱和相的密度差逐渐消失。
流体的这种汽液两相无法区分的状态就是临界状态。
由于在临界状态下, 各微小局部的密度起伏较大引起光线的散射形成所谓临界乳光。
4. 各种气体动力循环和蒸汽动力循环, 经过理想化以后可按可逆循环进行计算, 但所得理论热效率即使在温度范围相同的条件下也并不相等。
这和卡诺定理有矛盾吗?[ 答] : 并不矛盾, 虽然经过理想化的各种循环都能够按可逆循环计算, 但甚至在相同的温度范围内（指循环最高温度和最低温度之间）也不一定具有相同的热效率。
工程热力学说课讲解
工程热力学01 基本概念思考题1-1闭口系与外界无质量交换，如果一个系统内质量保持恒定，那么能否说明这个系统一定为闭口系？答：如果一个系统内质量保持恒定，但有质量进入并离开系统，说明该系统与外界有质量交换，则该系统也不能称为闭口系统。
1-2如图容器为刚性绝热容器，抽去隔板，重又平衡，该过程是否为准静态过程？逐个抽去隔板，又如何？图1-1 思考题1-2附图答：如果抽去该系统的隔板，这是一个自由膨胀问题，是一个典型的不可逆过程，也是非准静态过程。
而逐个抽去隔板后，如果隔板足够多，则是一个准静态过程。
1-3如果容器中气体的压力保持不变，那么压力表上的读数也一定保持不变，是否正确？答：容器内气体的压力保持不变，但如果容器所处的环境压力发生变化的话，则压力表上的读数会发生变化。
1-4 试判断下列过程是否为可逆过程：（1）对刚性容器内的水加热使其在恒温下蒸发；（2）对刚性容器内的水作功使其在恒温下蒸发；（3）对刚性容器中的空气缓慢加热使其从50℃升温到100℃；（4）定质量的空气在无摩擦、不导热的气缸和活塞中被慢慢压缩；（5）100℃的蒸汽流与25℃的水流绝热混合；（6）锅炉中的水蒸汽定压发生过程（温度、压力保持不变）；（7）高压气体突然膨胀至低压；（8）摩托车发动机气缸中的热燃气随活塞迅速移动而膨胀；（9）气缸中充有水，水上面有无摩擦的活塞，缓慢地对水加热使之蒸发；答：（1）不是（2）不是（3）不是，（4）是（5）不是（6）不是（7）不是（8）不是（9）是02 理想气体的性质思 考 题2-1 什么是理想气体？理想气体的适用条件是什么？答：理想气体：分子为不占体积的弹性质点，除碰撞外分子间无作用力。
理想气体是实际气体在低压高温时的抽象，是一种实际并不存在的假想气体。
判断所使用气体是否为理想气体（1）依据气体所处的状态（如气体的密度是否足够小）估计作为理想气体处理时可能引起的误差；（2）应考虑计算所要求的精度，若为理想气体则可使用理想气体的公式。
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(第五版)课后习题答案(全章节)
工程热力学(第五版)习题答案工程热力学（第五版）廉乐明 谭羽非等编 中国建筑工业出版社第二章 气体的热力性质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 /3v 1=ρ＝1.253/m kg（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积MvMv ＝p T R 0＝64.27kmol m/32-3．把CO2压送到容积3m3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CO2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CO2的质量1111RT v p m =压送后储气罐中CO2的质量2222RT v p m =根据题意容积体积不变；R ＝188.9g1（1）g 2 （2） 27311+=t T （3） 27322+=t T（4）压入的CO2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99.3kPa ，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3，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 m3，充入容积8.5 m3的储气罐内。
工程热力学例题答案解
例1:如图，已知大气压p b=101325Pa，U型管内汞柱高度差H=300mm,气体表B读数为0。
2543MPa，求:A室压力p A及气压表A的读数p e，A 。
解：强调：P b是测压仪表所在环境压力例2:有一橡皮气球,当其内部压力为0。
1MPa（和大气压相同）时是自由状态，其容积为0。
3m3。
当气球受太阳照射而气体受热时，其容积膨胀一倍而压力上升到0.15MPa。
设气球压力的增加和容积的增加成正比。
试求:(1)该膨胀过程的p～f（v)关系;（2）该过程中气体作的功；（3)用于克服橡皮球弹力所作的功。
解：气球受太阳照射而升温比较缓慢,可假定其，所以关键在于求出p~f（v) （2)（3）例3：如图，气缸内充以空气，活塞及负载195kg，缸壁充分导热，取走100kg负载,待平衡后，不计摩擦时，求：（1)活塞上升的高度；（2）气体在过程中作的功和换热量，已知解：取缸内气体为热力系-闭口系分析：非准静态，过程不可逆,用第一定律解析式.计算状态1及2的参数:过程中质量m不变据因m2=m1,且T2=T1体系对外力作功注意：活塞及其上重物位能增加例4:如图，已知活塞与气缸无摩擦，初始时p1=p b，t1=27℃，缓缓加热，使p2=0。
15MPa,t2=207℃，若m=0.1kg，缸径=0。
4m，空气求：过程加热量Q。
解：据题意例6已知：0。
1MPa、20℃的空气在压气机中绝热压缩后，导入换热器排走部分热量,再进入喷管膨胀到0。
1MPa、20℃。
喷管出口截面积A=0。
0324m2,气体流速c f2=300m/s。
已知压气机耗功率710kW,问换热器的换热量。
解：稳定流动能量方程——黑箱技术例7:一台稳定工况运行的水冷式压缩机，运行参数如图.设空气比热cp=1。
003kJ/（kg·K），水的比热c w=4。
187kJ/（kg·K).若不计压气机向环境的散热损失、动能差及位能差，试确定驱动该压气机所需功率。
工程热力学课后习题及复习资料第六版完整版
⼯程热⼒学课后习题及复习资料第六版完整版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。
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1. 热量和热力学能有什么区别？有什么联系？答：热量和热力学能是有明显区别的两个概念：热量指的是热力系通过界面与外界进行的热能交换量，是与热力过程有关的过程量。
热力系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的；而热力学能指的是热力系内部大量微观粒子本身所具有的能量的总合，是与热力过程无关而与热力系所处的热力状态有关的状态量。
简言之，热量是热能的传输量，热力学能是能量？的储存量。
二者的联系可由热力学第一定律表达式d d q u p v δ=+ 看出；热量的传输除了可能引起做功或者消耗功外还会引起热力学能的变化。
2. 如果将能量方程写为 d d q u p v δ=+或d d q h v p δ=-那么它们的适用范围如何？答：二式均适用于任意工质组成的闭口系所进行的无摩擦的内部平衡过程。
因为 uh pv =-，()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭口系将 du 代入第一式得 q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。
3. 能量方程 δq u p v =+d d （变大） 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大） 很相像，为什么热量 q 不是状态参数，而焓 h 是状态参数？答：尽管能量方程 qdu pdv δ=+ 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大）似乎相象，但两者的数学本质不同，前者不是全微分的形式，而后者是全微分的形式。
是否状态参数的数学检验就是，看该参数的循环积分是否为零。
对焓的微分式来说，其循环积分：()dh du d pv =+⎰⎰⎰蜒?因为0du =⎰Ñ，()0d pv =⎰Ñ所以0dh =⎰Ñ，因此焓是状态参数。
而对于能量方程来说，其循环积分：q du pdv δ=+⎰⎰⎰蜒?虽然： 0du =⎰Ñ 但是： 0pdv ≠⎰Ñ 所以： 0q δ≠⎰Ñ 因此热量q 不是状态参数。
4. 用隔板将绝热刚性容器分成A 、B 两部分（图2-13），A 部分装有1 kg 气体，B 部分为高度真空。
将隔板抽去后，气体热力学能是否会发生变化？能不能用 d d q u p v δ=+ 来分析这一过程？答：这是一个有摩擦的自由膨胀过程，相应的第一定律表达式为q du dw δ=+。
又因为容器为绝热、刚性，所以0q δ=，0w δ=，因而0du =，即21u u =，所以气体的热力学能在在膨胀前后没有变化。
如果用 q du pdv δ=+ 来分析这一过程，因为0q δ=，必有du pdv =-，又因为是膨胀过程0dv >，所以0du <，即21u u <这与前面的分析得出的21u u =矛盾，得出这一错误结论的原因是自由膨胀是自由膨胀是一个非平衡过程，不能采用q du pdv δ=+这个式子来进行分析，否则将要得到错误的结论。
5. 说明下列论断是否正确：(1) 气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加； (2) 气体膨胀时一定对外作功； (3) 气体压缩时一定消耗外功。
答：(1)不正确：由q du pdv δ=+可知，当气体吸热全部变成对外作出的膨胀功时，热力学能就不增加，即当qpdv δ=时，0du =；又当气体吸热全部用来增加其热力学能时，即当q du δ=时，气体也不膨胀，因为此时，0pdv =，而0P >，所以0dv =。
(2)不正确：上题4就是气体膨胀而不对外做功的实例。
(3)正确：无摩擦时 wpdv δ=，0P >，压缩时0dv <，故0w δ<消耗外功；有摩擦时，w pdv δ<，0P >，压缩时0dv <，故0w δ=消耗更多的外功。
所以无论有无摩擦，也不论是否吸热或放热，气体压缩时一定消耗外功的。
2-3 气体在某一过程中吸入热量 12 kJ ，同时热力学能增加 20 kJ 。
问此过程是膨胀过程还是压缩过程？对外所作的功是多少（不考虑摩擦）？[解] ： 由闭口系能量方程： Q U W =∆+ 又不考虑摩擦，故有 21Q U Pdv =∆+⎰所以 2112208Pdv Q U kW =-∆=-=-⎰ 因为 0P > 所以 0dV <因此，这一过程是压缩过程，外界需消耗功8 kW 。
2-4 有一闭口系，从状态1经过a 变化到状态2（图2-14）；又从状态2经过b 回到状态1；再从状态1经过c 变化到状态2。
在这三个过程中，热量和功的某些值已知（如下表中所列数值），某些值未知（表中空白）。
试确定这些未知值。
图2-13[解] ： 关键在于确定过程 1－2的热力学能变化，再根据热力学能变化的绝对值不随过程而变，对三个过程而言是相同的，所不同的只是符号有正、负之差，进而则逐过程所缺值可求。
根据闭口系能量方程的积分形式：Q U W =∆+2—b —1： 7(4)3U Q W kJ ∆=-=---=- 1—a —2： 1037W Q U kJ =-∆=-=1—c —2： 3811Q U W kJ =∆+=+= 将所得各值填入上表空中即可※ 此题可以看出几点：图 2－141、 不同热力过程，闭口系的热量 Q 和功 W 是不同的，说明热量与功是与过程有关的物理量。
2、 热力学能是不随过程变化的，只与热力状态有关。
2-7 已知汽轮机中蒸汽的流量q m =40 t/h ；汽轮机进口蒸汽焓 h 1= 3 442 kJ/kg ；出口蒸汽焓h 2=2 448 kJ/kg ，试计算汽轮机的功率（不考虑汽轮机的散热以及进、出口气流的动能差和位能差）。
如果考虑到汽轮机每小时散失热量 0.5⨯106 kJ ，进口流速为 70 m/s ，出口流速为 120 m/s ，进口比出口高 1.6 m ，那么汽轮机的功率又是多少？ [解] ：1）不考虑汽轮机散热以及进出口气流的动能差和位能差时，如右下图 因为 0q =, 2/20C ∆=, 0zg ∆=根据开口系稳定流动的能量方程，(2-11)式，汽轮机对外作的功等于蒸汽经过汽轮机后的焓降：1234422448994/sh W h h h kJ kg =-∆=-=-= 汽轮机功率 39944010/360011044.44sh P W m kW •=•=⨯⨯=2）考虑汽轮机散热以及进出口气流的动能和位能差时， 每kg 蒸汽的散热量 5351012.5/4010Q q kJ kg m••⨯===⨯散根据(2-11)式有： 22sh C q h zg W ∆-=∆++∆+蒸汽作功 221221121()()2sh W h h q C C z z g =------223334422448(12070)/(210) 1.69.81/1012.5976.76/sh W kJ kg =---⨯+⨯-=功率 3976.764010/360010852.95sh P W m kW •=•=⨯⨯=各种损失及所占比例：汽轮机散热损失： 12.5/kJ kg 占 12.5/994 1.26%= 蒸汽的进出动能差：2231(12070) 4.75/210kJ kg -=⨯ 占 4.75/9940.48%= Wsh =?P=?1mh&&散T W sh =?P=?y蒸汽的进出位能差： 31.69.81/100.0156/kJ kg ⨯= 占 0.0156/9940.002%=三项合计 17.2656/kJ kg 占1.74%不超过百分之二，一般计算不考虑这三个因素也是足够精确的。
※ 此题的目的练习使用开口系稳定流动的能量方程及其在汽轮机功率计算中的应用和汽轮机有关损失的大致的数量级。
2-9 有一热机循环，在吸热过程中工质从外界获得热量 1 800 J ，在放热过程中向外界放出热量 1 080 J ，在压缩过程中外界消耗功 700 J 。
试求膨胀过程中工质对外界所作的功。
[解] ： 根据能量平衡 in E E =∑∑out故有 Q 吸+W t ，压缩=Q 放+W t ，膨胀所以 W t ，膨胀=Q 吸+W t ，压缩―Q 放 =1800+700-1080=1420J1. 理想气体的热力学能和焓只和温度有关，而和压力及比体积无关。
但是根据给定的压力和比体积又可以确定热力学能和焓。
其间有无矛盾？如何解释？答：其间没有矛盾，因为对理想气体来说，由其状态方程PV=RT 可知，如果给定了压力和比容也就给定了温度，因此就可以确定热力学能和焓了。
2. 迈耶公式对变比热容理想气体是否适用？对实际气体是否适用？答：迈耶公式p0v0c c R -=是在理想气体基础上推导出来的，因此不管比热是否变化，只要是理想气体就适用，而对实际气体则是不适用的。
3. 在压容图中，不同定温线的相对位置如何？在温熵图中，不同定容线和不同定压线的相对位置如何？ 答：对理想气体来说，其状态方程为：PV=RT ，所以，T 愈高，PV 值愈大，定温线离P-V 图的原点愈远。
如图a 中所示，T 2>T 1。
实际气体定温线的相对位置也大致是这样由定比热理想气体温度与熵的关系式2ln expp S R P C T c++= 可知，当S 一定时（C 2、R 、C p0都是常数）压力愈高，T 也愈高，所以在T-S 图中高压的定压线位于低压的定压线上，如图b 所示，P 2>P 1实际气体的定压线也类似的相对位置。
由定比热理想气体温度与熵的关系式10ln expv S R V C T c -+= 可知，当S 一定时（C 1、R 、C v0都是常数）比容愈大，温度愈低，所以在T-S 图中大比容的定容线位于小比容的定容线下方，如图c 所示，v 2<v 1实际气体的定容线也有类似的位置关系。
4. 在温熵图中，如何将理想气体在任意两状态间热力学能的变化和焓的变化表示出来？b T a Pc T答：对理想气体，任意两状态间内能变化21201v v u C dT q -∆==⎰，所以在温熵图中可用同样温度变化范围内定容过程所吸收的热量表示出来。
如同d ，定容线12’下的面积1342’1即表示1、2在状态间的热力学能变化12u -∆对理想气体来说，任意状态间的焓的变化21201p p h C dT q -∆==⎰，所以可用同样温度变化范围内定压过程所吸收的热量来表示。
如图e ，定压线12’下的面积1342’1即表示1、2在状态间的焓的变化12h -∆5. 定压过程和不作技术功的过程有何区别和联系？答：定压过程和不作技术功的过程两者区别在于：1）定压过程是以热力系在过程中的内部特征（压力不变）来定义热力过程的，不作技术功的过程则是从热力系整体与外界之间没有技术功的传递来定义热力过程的。
2）如果存在摩擦，则t l vdp w w δδ-=+，对定压过程0dp =时, 0t l w w δδ=-<，因此要消耗技术功，所消耗的技术功转变为摩擦热，对不作技术功的过程，0t w δ=，0l vdp w δ-=>，由于v>0，所以dp<0，一定伴随有压降。