工程热力学习题提示与答案 (12)
(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_______。
(完整版)工程热力学习题册有部分答案
第一篇工程热力学第一章基本概念及气体的基本性质第二章热力学第一定律一、选择题3、已知当地大气压P b , 真空表读数为Pv , 则绝对压力P 为（a ）。
(a) P=P b -Pv （b ）P=Pv -P b （c ）P=P b +Pv4、.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为( b )A.真空p v=0.08MpaB.表压力p g=0.08MPaC.真空p v=0.28MpaD.表压力p g=0.28MPa5、绝对压力p, 真空pv，环境压力Pa间的关系为( d )A.p+pv+pa=0B.p+pa－pv=0C.p－pa－pv=0D.pa－pv－p=06、气体常量R( d )A.与气体种类有关,与状态无关B.与状态有关,与气体种类无关C.与气体种类和状态均有关D.与气体种类和状态均无关7、适用于（ c ）(a) 稳流开口系统(b) 闭口系统(c) 任意系统(d) 非稳流开口系统8、某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（c ）正确。
(a) ds ＞δq/T （b ）ds ＜δq/T （c ）ds=δq/T9、理想气体1kg 经历一不可逆过程，对外做功20kJ 放热20kJ ，则气体温度变化为（b ）。
(a) 提高（b ）下降（c ）不变10、平衡过程是可逆过程的（b ）条件。
(a) 充分（b ）必要（c ）充要11、热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的（ a ）(a) 膨胀(b) 压缩(c) 凝结(d) 加热13、经历一不可逆循环过程，系统的熵（ d ）(a) 增大（b ）减小（c）不变（d ）可能增大，也可能减小14、能量方程适用于（ d ）(a) 只要是稳定流动，不管是否为可逆过程（b）非稳定流动，可逆过程(c) 非稳定流动，不可逆过程(d) 任意流动，任意过程15、理想气体可逆绝热过程中的技术功等于（a ）(a) －△ h （b ）u 1 -u 2 （c ）h 2 -h 1 （d ）－△ u16、可以通过测量直接得到数值的状态参数（ c ）(a) 焓(b) 热力学能(c) 温度(d) 熵18、若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的△S 必( b )可逆过程△S。
工程热力学复习题及答案
工程热力学复习题及答案1. 什么是工程热力学？请简述其研究内容。
2. 描述热力学第一定律的数学表达式，并解释其物理意义。
3. 热力学第二定律有哪些表述方式？请至少列举两种。
4. 什么是熵？熵增加原理在热力学过程中有何意义？5. 简述理想气体状态方程，并说明其适用条件。
6. 描述卡诺循环的四个步骤，并解释其效率与哪些因素有关。
7. 什么是绝热过程？请给出绝热过程的数学表达式。
8. 说明在热力学中，如何定义和计算一个系统的内能。
9. 描述在等温过程中，理想气体的体积变化与压力变化的关系。
10. 什么是热机效率？请给出其计算公式。
11. 解释为什么在实际热机中，效率总是低于卡诺效率。
12. 什么是热力学温标？它与摄氏温标有何不同？13. 描述在绝热压缩过程中，理想气体的温度变化规律。
14. 什么是临界点？请说明其在实际应用中的意义。
15. 简述在热力学中，如何确定一个系统的相态。
16. 描述湿空气的焓如何计算，并解释其在空调系统中的作用。
17. 什么是热交换器？请说明其在工业中的应用。
18. 简述在热力学中，如何使用麦克斯韦关系来求解未知热力学性质。
19. 描述在多组分系统中，化学势的概念及其重要性。
20. 什么是热力学稳定性？请解释其在化学反应中的应用。
答案：1. 工程热力学是研究能量转换和传递规律的学科，主要研究热能与机械能之间的转换。
2. 热力学第一定律的数学表达式为 \(\Delta U = Q - W\)，其中\(\Delta U\) 是内能变化，\(Q\) 是系统吸收的热量，\(W\) 是系统对外做的功。
3. 热力学第二定律的两种表述方式：克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述指出不可能将热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他效果；开尔文表述指出不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他效果。
4. 熵是系统无序度的度量，熵增加原理表明，在孤立系统中，自发过程总是朝着熵增加的方向进行。
《工程热力学》（第四版）习题提示及答案12章习题提示与答案
《工程热力学》（第四版）习题提示及答案12章习题提示与答案习题提示与答案第十二章制冷循环12-1 设有一制冷装置按逆向卡诺循环工作，冷库温度为-5 ℃，环境温度为20 ℃，求制冷系数的数值。
又若利用该机器作为热泵，由－5 ℃的环境取热而向20 ℃的室内供热，求其供热系数。
提示：略。
答案：10.72=ε，11.72=ζ。
12-2 有一台空气压缩制冷装置，冷藏库温度为-10 ℃，空气冷却器中冷却水的温度为15 ℃，空气的最高压力为0.5 MPa 、最低压力为0.1 MPa ，试求制冷系数、单位质量工质的制冷量及装置消耗的净功。
提示：空气压缩制冷循环，循环中各过程可逆，制冷系数111)(12-???? ??=-κκp p ε，制冷量q 2=c p 0ΔT ，循环净功εq w 20=。
答案：ε=1.71；q 2=81.49 kJ/kg ；w 0=-47.6 kJ/kg 。
12-3 有一台空气压缩制冷装置，冷藏库温度为-10 ℃，冷却器中冷却水温度为20 ℃，空气的最高压力为0.4 MPa 、最低压力为0.1 MPa 。
若装置的制冷量为150 kW ，试求带动制冷装置所需的功率、冷却水带走的热量、装置中空气的流量以及膨胀机和压气机的功率。
提示：空气压缩制冷循环，制冷系数1)(11)(12-=-κκp p ε，装置所耗功率εQ P 2 =，制冷量q 2=c p 0ΔT ，冷却水带走的热量P Q Q +=21 ，工质流量22q Q q m =，膨胀机功率P T =q m w s =q m c p 0ΔT ，压气机功率P c =q m (w c )s =q m c p 0ΔT 。
答案： P =72.9 8 kW ；=1Q 2 222.89 kW ，q m =8 159 kg/h ，P T =290.84 kW ，P T =218 kW ，P c =290.84 kW 。
12-4 按上题所述条件，若压气机绝热效率为0.8，膨胀机效率为0.85，试求装置消耗的功率及制冷系数。
(完整版)工程热力学课后题答案沈维道童钧耕版.doc
P30 (1)P56 (4)P93 (9)P133 (13)P193 (18)P235 (25)P263 (30)P281 (34)P396 (35)P301．闭与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。
2．有人认为开口系统内系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。
对不对，为什么？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。
3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。
4．倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式p=p b+p g( p> p b),p= p b- p v( p< p b)中，当地大气压是否必定是环境大气压？p bp g2 p g1当地大气压p b改变，压力表读数p2=p g2+p1就会改变。
当地大气压p b不一定是环境大气压。
5．温度计测温的基本原理是什么？p1=p g1+p b热力学第零定律4 题图6．经验温标的缺点是什么？为什么？不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果依赖于测温物质的性质。
7．促使系统状态变化的原因是什么？举例说明。
有势差（温度差、压力差、浓度差、电位差等等）存在。
8．分别以图1-20 所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这些是什么系统。
参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统（闭口系统——忽略蒸发时）、正在运行的电视机是闭口系统。
9．家用电热水器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。
取正在使用的家用电热水器为控制体（但不包括电加热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，这是什么系统？什么情况下能构成孤立系统？电流热水热水传热传热冷水冷水a b9题图不包括电加热器为开口（不绝热）系统（ a 图）。
工程热力学课后习题全集习题提示与...
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01kPa时U形管压力计中的液柱高度差 1 液体为水其密度为1000kgm3 2 液体为酒精其密度为789kgm3提示表压力数值等于U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答案 1 21-2 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 30°液柱长度l＝200mm且压力计中所用液体为煤油其密度为800kgm3 试求烟道中烟气的真空度为多少mmH2O 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1-3 在某高山实验室中温度为20℃重力加速度为976cms2设某U形管压力计中汞柱高度差为30cm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 980665cms2下Δp 2975 mmHg 0℃1-4 某水塔高30m该高度处大气压力为00986MPa若水的密度为1000kgm3 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01MPa温度为20 ℃求30m高处大气压力为多少MPa提示→为地面压力答案1-6 某烟囱高30m其中烟气的平均密度为0735kgm3若地面大气压力为01MPa温度为20℃现假设空气密度在烟囱高度范围内为常数试求烟囱底部的真空度提示烟囱底部真空度为该处压力与大气压力之差烟囱顶部处的内部烟气压力与该处外部空气压力相等不同高度处流体的压差为ρΔhg答案烟囱内底部的真空度图1-181-7 设一容器被刚性壁分为两部分如图1-18示在容器不同部位装有压力表若压力表A的读数为019MPa压力表B的读数为012MPa大气压为01MPa试确定压力表CⅠ 029MPapⅡ 029MPa1-8 某容器中储有氮气其压力为06MPa温度为40℃设实验消耗1kg氮气且温度降为30℃时容器中压力降为04MPa试求该容器的容积提示实验前后容器内的气体均为理想气体状态答案V 0497 3 m31-9 利用真空泵为某设备抽真空真空泵每分钟的吸气量为05m3若设备中空气压力已达到01mmHg温度为-30℃试求每分钟真空泵可吸出空气的质量提示真空泵吸入气体的状态可看做与设备中的空气状态相同且气体为理想气体答案m 0095 5 g1-10 有两个容器容器A的容积为03m3其中充有压力为06MPa温度为60℃的氮气容器B为真空连通两容器使氮气由容器A流入容器B并且容器B中压力达到015MPa温度为20℃时容器A中的压力降到04MPa温度为50℃试求容器B的容积提示连通后容器B中的气体质量应为连通前后容器A的气体质量之差且连通前后两容器内的气体均可看做理想气体答案VB 033 m31-11 有一储气筒其容积为95m3筒内空气压力为01MPa 温度为17℃现用压气机向筒内充气压气机每分钟吸气02m3大气温度为17℃压力为01MPa试求筒内压力达到07MPa温度仍为17℃时所需的时间提示充气前后储气筒内的气体均可当做理想气体处理且压气机入口处的空气状态可看做与大气状态相同答案1-12 输气管道采用压气机加压设进气的压力为01MPa温度为20℃而要求每分钟输出压力为03MPa温度不高于60℃的气体80m3现有吸气量为每分钟8m3的压气机问需用多少台提示压气机输出气体的质量取决于其气体进口状态答案n 264取整数为27台1-13 一刚性容器内储有压缩空气01m3其压力为04MPa一橡皮气球内储有01m3的压力为015MPa的空气两者的温度和环境温度相同均为25℃现把两者连通使刚性容器内的空气流入橡皮气球直至两者压力相同若橡皮气球的压力正比于其容积试求空气温度仍为25℃时的最终平衡压力及气球的容积提示刚性容器与橡皮气球连通前后其中空气质量不变橡皮气球的压力正比于其容积即初始时刻刚性容器与橡皮气球的容积相等答案V 0148 m31-14 上题中若容器也为弹性且容积正比于其中的压力试求最终的平衡压力及气球容器两者各自的容积提示参照1-13题提示答案 p 0245MPa1-15 压气机气缸中有005kg氮气在压缩过程中其压力由01MPa升高到05MPa且氮气温度始终保持为50℃试求压缩过程中所消耗的功提示过程中温度不变有pV p1V1答案1-16 有一皮革制的无弹性的气球原来气球呈折叠状态其内部无任何气体若用储气罐中的压缩空气给气球充气充满时气球的容积为2m3设储气罐内气体压力远高于大气压力而现大气压力为09atm试求充气过程中气体所作的功提示过程为不可逆过程外界得到的功量等于气体所作的功答案1-17 若气缸中气体在进行一准静态过程时其状态变化关系为p＝p1＝常量试证明气体所作容积变化功为w1-2＝ p1v1－p2v2提示1-18 若气缸中CO2气体的初始压力为025MPa温度为200℃气体经历了一个膨胀过程后温度为100℃设过程中气体的状态变化规律为p＝p1＝常量试求膨胀过程中气体所作的膨胀功提示参照习题117的结论气体为理想气体1-19 某种气体在气缸中进行一个膨胀过程其容积由01m3增加到03m3已知膨胀过程中气体的压力与容积变化关系为试求 1 气体所作的膨胀功 2 当活塞和气缸的摩擦力保持为1000N而活塞面积为02m2时扣除摩擦消耗后活塞所输出的功提示活塞输出功为气体膨胀功与摩擦耗功之差答案1W1-2 176×104 J2W 166×104 J1-20 有一橡皮气球当它内部的气体压力和大气压力同为01MPa时气球处于自由状态其容积为03m3当气球受太阳照射其内部气体受热时容积膨胀10压力升高为015MPa设气球压力增加和容积的增加成正比试求 1 该膨胀过程在p-v 图上的过程曲线 2 该过程中气体所作的功 3 用于克服橡皮球弹力所作的功提示 1 →p ckV 2 气体的过程功量 3 气体克服气球弹力的耗功为橡皮气球内气体压力与大气压力之差此外p-V 12 W1-2 375×103 J3 W 750 J1-21 设某种气体的状态方程式为试导出定温过程中该气体所作容积变化功的计算公式并分析有相同容积变化时理想气体定温变化的容积变化功是大于还是小于该种气体的功提示答案理想气体定温过程当时当时1-22 图1-19所示为压缩空气驱动的升降工作台示意图由储气罐来的压缩空气经阀门调节气体的压力后送入气缸在压缩空气的推动下活塞上升举起工作台已知活塞面积为002m2活塞及工作台重5000N活塞上升300mm后开始和弹簧相接触继续上升时将压缩弹簧设弹簧的劲度系数为10Nmm若气缸内气体的表压力达到03MPa时停止供气试求在举升过程中气体所作的功及弹簧所吸收的功提示气缸内气体的压力为表压力1 系统所作出的功量与外界得到的功量的关系且2 弹簧所吸收的功取弹簧为系统答案 1 W 2 050 J 2习题提示与答案第二章热力学第一定律2-1 一辆汽车在11h内消耗汽油375L已知通过车轮输出的功率为64kW汽油的发热量为44000kJkg汽油的密度为075gcm3试求汽车通过排气水箱散热及机件的散热所放出的热量提示汽车中汽油燃烧放出的热量除了转换成通过车轮输出的功率外其余通过排气水箱及机件放给外界答案2-2 一台工业用蒸汽动力装置每小时能生产11600kg蒸汽而蒸汽在汽轮机中膨胀作功输出的功率为3800kW如果该装置每小时耗煤1450kg煤的发热量为30000kJkg而在锅炉中水蒸气吸收的热量为2550kJkg试求 1 锅炉排出废烟气带走的能量 2 汽轮机排出乏汽带走的能量提示 1 废气带走的热量和锅炉中水蒸气吸热量之和等于煤的热量水蒸吸热量汽轮机输出功量汽轮机乏汽带走的能量之和答案2-3 夏日室内使用电扇纳凉电扇的功率为05kW太阳照射传入的热量为05kW当房间密闭时若不计人体散出的热量试求室内空气每小时热力学能的变化提示取密闭房间内的物质为热力学系统答案ΔU 3 600 kJh 某车间中各种机床的总功率为100kW照明用100W电灯50盏若车间向外散热可忽略不计试求车间内物体及空气每小时热力学能的变化提示取密闭车间内的物质为热力学系统答案ΔU 378×105 kJh2-5 人体在静止情况下每小时向环境散发的热量为41868kJ某会场可容纳500人会场的空间为4000m3已知空气的密度12 kgm3空气的比热容为10kJ kg·K 若会场空气温度允许的最大温升为15℃试求会场所用空调设备停机时间最多可允许多少分钟提示空调设备停机期间 500人的散热量会场中空气所允许获得的最大热量答案τ 206 min2-6 有一个热力循环在吸热过程中工质从高温热源吸热1800J在放热过程中工质向低温热源放热1080J又在压缩工质时外界消耗700J 试求工质膨胀时对外所作的功提示答案1 420 J2-7 一个热机循环由1-22-3及3-1三个过程组成已知Q1-2＝10kJQ2-3＝30kJQ3-1＝－25kJ＝20kJ＝－20kJ试求W2-3及循环净功提示答案W2-3 30 kJ 为保持冷藏箱内的低温不变必须把环境传入的热量取出若驱动制冷机所需的电流为3A电源电压为220V 假设电动机的功率因数已提高到1 制冷机每小时排出的热量为5024kJ试求由环境传入冷藏箱的热量提示制冷机排出的热量等于环境传入冷藏箱的热量与驱动制冷机所耗功量之和答案Q 2 648 kJh2-9 一热交换器利用内燃机废气加热水若热交换器中气和水的流动可看做稳定流动且流动动能及重力位能的变化可忽略不计已知水受热后每秒钟焓增加了25kJ试分析热交换器的能量转换关系并求废气焓值的变化提示热交换器中水吸收废气的热量使得废气焓值降低自身焓值增加答案2-10 一台锅炉每小时生产水蒸气40t已知供给锅炉的水的焓为4174kJkg 而锅炉生产的水蒸气的焓为2874kJkg煤的发热量30000kJkg若水蒸气和水的流速及离地高度的变化可忽略不计试求当燃烧产生的热量用于产生水蒸气的比率即锅炉效率为085时锅炉每小时的耗煤量提示忽略工质的宏观动能和宏观位能变化锅炉中工质吸收的热量Q使自身焓增大工质吸热量与煤燃烧放热量QL的关系有一台空气涡轮机它所应用的压缩空气的焓为310kJkg而排出空气的焓为220kJkg若空气的流动为稳定流动过程且进出口处的流动动能及重力位能的变化不大试求涡轮机的轴功提示涡轮机轴功等于其进出口空气的焓降答案2-12 有一水槽槽内使用一个泵轮以维持水作循环流动已知泵轮耗功20W 水槽壁和环境温度的温差为而槽壁和环境间每小时的热交换量为若环境温度为20℃试求水温保持稳定时的温度提示取水为热力学系统答案℃2-13 设某定量理想气体为一闭口系统若令该系统分别进行一个定压过程及一个定容过程而两过程中系统焓的变化相同已知系统热力学能按的关系变化试求两过程中系统接受的热量之比提示理想气体定压过程热量Qp ΔH定容过程热量QV ΔU两过程中系统的焓变化相同即温度变化相同答案2-14 某压气机所消耗的功率为40kW压缩前空气的压力为01MPa温度为27℃压缩后空气的压力为05MPa温度为150℃已知空气热力学能变化的关系式为若压缩过程中空气和外界没有热交换且进出口流动动能和重力位能的变化可忽略不计试求稳定工况下压气机每分钟的吸气量提示忽略换热及宏观动能和宏观位能变化时压气机耗功等于工质焓的增加H qmh1945 kgmin图2-112-15 气缸中空气组成的热力系统如图2-11所示气缸内空气的容积为800cm3温度为20℃压力和活塞外侧大气压力相同为0 1MPa现向空气加热使其压力升高并推动活塞上升而压缩弹簧已知活塞面积为80cm2弹簧的劲度系数为k＝400Ncm实验得出的空气热力学能随温度变化的关系式为若活塞重量可忽略不计试求使气缸内空气压力达到03MPa时所需的热量提示Q ΔUWp pbkxAV V1Ax式中x活塞位移A活塞面积2-16 一真空容器因密封不严外界空气逐渐渗漏入容器内最终使容器内的温度压力和外界环境相同并分别为27℃及101325Pa设容器的容积为01m3且容器中温度始终保持不变试求过程中容器和环境交换的热量提示容器内固定空间中的物质为系统其能量方程为kJ2-17 有一压缩空气储气罐容积为3m3由于用户消耗气压由3MPa降为12MPa假设气体的比热力学能仅为温度的函数供气过程中罐内气体的温度保持和环境温度相同且气流速度不高可忽略不计试求供气过程中储气罐和环境交换的热量提示以储气罐为开口系统考虑热力过程的特点可写出其过程能量方程为答案Q 189 kJ 某种气体的热力学能可表示为u＝a＋bpv式中ab为常量试证明当气体经过一个无耗散现象的准静态绝热过程时有pv b1 b＝常量提示准静态绝热过程δq dupdv 0习题提示与答案第三章理想气体热力学能焓比热容和熵的计算3-1 有1kg氮气若在定容条件下受热温度由100℃升高到500℃试求过程中氮所吸收的热量提示qV cV0ΔTcV0可取定值答案qV 2964kJkg3-2 有1mol二氧化碳在定压条件下受热其温度由800K升高到 1000K试求按定值比热容计算所引起的误差并分析其原因提示依据真实比热容或热力性质表计算求得的热量为准确的热量值答案原因计算状态偏离定值比热容的状态 25 ℃较远且过程温差较大3-3 有一个小气瓶内装压力为20MPa温度为20℃的氮气10cm3该气瓶放置在一个001m3的绝热容器中设容器内为真空试求当小瓶破裂而气体充满容器时气体的压力及温度并分析小瓶破裂时气体变化经历的过程提示取全部气体为研究对象理想气体过程能量方程Q ΔUW理想气体的热力学能为温度的单值函数答案t2＝20℃p2 20kPa3-4 有一储气罐罐中压缩空气的压力为15MPa温度为37℃现用去部分压缩空气罐内压力降为1MPa温度降为31℃假设耗气时储气罐和环境的热交换可忽略不计试说明罐内所剩空气在储气罐耗气过程中所进行的能量转换过程及其输出能量的数量提示取罐内1kg剩余空气为研究对象过程能量方程Q ΔUW答案 w1-2 243 kJkg3-5 内燃机用增压器的进气压力为01MPa进气温度为27℃而供给内燃机的气体压力为02MPa温度为927℃设增压器中空气的压缩过程可视为绝热的稳定流动过程且进出口流速及位置高度的变化可忽略不计试求增压器消耗的功提示增压器所消耗的功转变为工质焓的增加答案-66kJkg3-6 有一输气管断裂管中压缩空气以高速喷出设压缩空气的压力为015MPa温度为30℃当喷至压力等于01MPa的环境中时气流的温度降至0℃试求喷出气流的流速并说明必要的假设条件提示以1kg压缩空气为研究对象管内流动空气的总比能量等于喷出管外时空气的总比能量依题意cf1 cf2 z1 z2答案cf2 2454 ms3-7 有1mol氧设其温度为300K因受热而升温至520K设比热容按经验公式变化试计算氧的热力学能变化提示ΔU qmV答案 49771kJmol3-8 设在定压条件下加热1mol氧使其温度升高220℃若初始温度分别为300K及800K试求后者所需热量为前者的几倍并说明其原因提示 qp h2-h1焓值可由热力性质表确定答案1136原因随温度升高比定压热容数值增加的幅度大3-9 根据氮的热力性质表中25℃及327℃时氮的焓值试求25℃到327℃间氮的平均比定压热容的数值提示焓值由热力性质表确定答案 1051kJkgK3-10 有02kg空气其压力为01MPa温度为27℃若在定温下压缩使其压力增加到015MPa试求其熵的变化提示空气看做理想气体比热容看作定值答案 -002328kJK3-11 有1mol氧其温度由300K升高至600K且压力由02MPa降低到015MPa 试求其熵的变化 1 按氧的热力性质表计算 2 按定值比热容计算提示 1 标准状态熵由热力性质表查取 2 比热容为定值时熵变为答案 1 J mol·K 2 J mol·K3-12 有一空储气罐自输气总管充气若总管中空气的压力为06Mpa温度为27℃试求 1 当罐内压力达到06MPa时罐内空气的温度 2 罐内温度和输气总管内空气温度的关系提示储气罐能量方程Q U2-U1He-HiWsHe为流出工质的焓Hi为流入工质的焓过程特点 U1 0He 0Ws 0m1 m2理想气体的热力学能与焓仅为温度的函数答案t2 147℃3-13 图3-3所示气缸中气体为氢气设气体受热膨胀推动重物及活塞上升至销钉处后活塞受阻但仍继续对气体受热一段时间已知该过程中气体接受的热量为4000kJkg气体温度由27℃升高到327℃试求过程中气体所作的功及活塞达到销钉时气体的温度提示缸内气为理想气体活塞受阻前缸内气体进行的是定压膨胀过程受阻后缸内气体进行的是定容吸热过程答案w 934kJkg K3-14 如图3-4所示自输气总管向气缸送气设输气总管中空气压力为06MPa温度为27℃而气缸中活塞及重物产生的压力为02MPa试求送气过程中气缸内空气的温度提示气缸内气体的能量方程 Q mehe-mihim2u2-m1u1W功量W mip v2-v1 m2-m1 Rg T2-T1 过程特点 Q 0 me 0 m1 0 T1 0 理想气体热力学能和焓为温度的单值函数答案t2 ti 27℃3-15 如图3-5所示为自输气总管向气缸充气设输气总管中空气的压力为06MPa温度为27℃而弹簧变形正比于压缩力试求充气终了时气缸内空气的温度提示气缸内气体的能量方程Q mehe-mihim2u2-m1u1W过程特点 Q 0me 0m10m2-mi功量答案 T2 35065 K3-16 有50kg废气其质量分数为＝014＝006＝005＝075又有75kg空气其质量分数为＝0232＝0768试求两者混合物的 1 质量分数 2 摩尔质量 3 折合气体常数提示 2 M 288gmol 3 Rg 2 887 kJ kg·K3-17 汽油发动机吸入气缸的是空气和汽油蒸气的混合物其中汽油的质量分数wg＝006若汽油的相对分子质量为114混合气的压力为0095MPa试求 1 空气和汽油蒸气的分压力 2 混合气的摩尔质量 3 混合气的折合气体常数提示答案1pg 000152MPa pA 00935MPa2M 3033 gmol3Rg 0274 J g·K3-18 已知空气的质量分数为＝023＝077空气的温度为25℃试求 1 按氧及氮的热力性质表求取空气的热力学能及焓 2 按氧和氮的定值比热容计算空气的定值比热容提示略答案1u 2147kJkgh 3007kJkg2cV0 0721kJ kg·K cp0 101kJ kg·K 3-19 燃烧气体的分数为＝012＝003＝007＝078设比热容为定值试求燃烧气体的定值比热容的数值提示组成气体的比热容由热力性质表确定答案0745kJ kg·K 1032kJ kg·K3-20 有一密封容器用隔板分成AB两部分并各充有压缩空气已知VA＝25m3pA＝686bartA＝80℃VB＝1m3pB＝98bartB＝30℃现抽去隔板使两部分混合若混合过程中容器向外散热41900J设比热容为定值试求混合后空气的温度及压力提示容器内空气作为理想气体处理取容器内全部气体作为分析对象过程能量方程Q ΔUW过程特点W 0m mAmB理想气体热力学能为温度的单值函数答案33093Kp2 765kPa3-21 在密闭的绝热气缸中活塞把气缸分成AB两部分设AB两部分中都充有某种理想气体而pApBVAVBTATBnAnB等均为已知现使AB两部分气体通过活塞传热及移动活塞而使两部分达到相同的温度及压力设比热容为定值活塞和缸的摩擦可忽略不计试证明提示A与B两系统热量功量交换及热力学能变化的量值相等符号相反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01kg二氧化碳其压力为01MPa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 ΔUWΔU mcV0ΔT答案ΔU＝105kJΔS＝003611kJKQ＝135kJ4-2 有一气缸其中氮气的压力为015MPa温度为300K如果按两种不同的过程变化 1 在定压下温度变化到450K 2 在定温下压力下降到01MPa然后在定容下变化到015MPa及450K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 ＝11115kJkg＝0421kJ kg·K q1-2＝1557kJkg2 ＝11115kJkg＝0421kJ kg·K q1-3-2＝14725kJkg4-3 设气缸中空气的压力为05MPa温度为600K若经绝热过程膨胀到01MPa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 依由热力性质表确定T2 及vr2答案 1 T2＝3788Kv2＝1089m3kg 2 T2＝3826Kv2＝110m3kg4-4 柴油机吸气终了时气缸中空气的温度为60℃压力为01MPa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℃设比热容为定值及压缩过程的多变指数为145试求柴油机的压缩比即压缩过程初始容积和终了容积之比及压缩终了的压力提示ε v1v2答案ε＝1133p2＝3378MPa4-5 有一台内燃机设其膨胀过程为多变过程多变指数n 13已知燃气的Rg 2871J kg·K cV0 716J kg·K 若膨胀开始时容积为12cm3压力为65MPa温度为1800℃经膨胀过程其容积膨胀增至原容积的8倍试求气体所作的功及其熵的变化提示理想气体多变过程答案W1-2＝1197J＝00195JK4-6 有一台压气机用于压缩氮气使其压力由01MPa提高至04MPa设比热容为定值及进气温度为300K试求压缩过程中消耗的容积变化功以及压气机消耗的轴功 1 压缩过程为绝热过程 2 压缩过程为定温过程提示理想气体答案 1 w＝-10804kJkgws＝-15134kJkg 2 w＝ws＝-12344kJkg4-7 有一台涡轮机进入涡轮机的氦气的压力为084MPa温度为550℃氦气在涡轮机中经绝热膨胀其压力降低至014MPa若气流的动能及重力位能的变化可忽略不计试求排气温度及涡轮机输出的轴功提示理想气体等熵过程答案T2＝40193Kws＝220324kJkg4-8 有一台内燃机的涡轮增压器在涡轮机进口处工质的压力为02MPa 温度为650℃出口处压力为01MPa涡轮机所产生的功全部用于驱动压气机在压气机入口处空气的压力为01MPa温度为27℃设涡轮机及压气机中进行的过程为绝热过程并假设工质为空气试求涡轮机输出的功和排气温度以及压气机输出的压缩空气的压力和温度提示增压器压气机与涡轮机的功量关系视过程可逆答案 1 TT＝757KwT＝166kJkg 2 Tc＝466Kpc＝0467MPa4-9 有一储气罐其容积为02m3内储氧气的压力为3MPa温度为20℃现因焊接用去了一些氧气罐内压力降至2MPa假设在用气过程中储气罐和外界的热交换可以忽略不计试求用去氧气的质量并说明求解所必需的假设条件提示理想气体的绝热放气过程解法 1 取储气罐内剩余气体为研究对象其所经历的过程为可逆绝热过程解法 2 取罐内所有气体为研究对象作为充放气问题处理气体的能量方程过程特点Q 0Ws 0mi 0理想气体的焓为温度的单值函数答案 1988kg4-10 气缸中空气的压力为009MPa温度为17℃经压缩过程使空气压力升高到072MPa温度为2071℃试求该压缩过程为多变过程时多变指数n的数值提示理想气体多变过程答案n＝1324-11 根据图4-5所示p-v图及T-s图上自点1出发的四种基本热力过程的过程曲线的位置在图上画出自点1出发的下列各种多变过程1 过程中工质膨胀作功同时向外放热2 过程中工质吸热膨胀作功同时压力升高3 过程中工质受压缩向外放热同时温度升高4 过程中工质吸热膨胀同时温度降低 p-v图与T-s图上答案 12344-12 测定比热容比的一种方法如下用一个刚性容器其中充以需测定的气体并使其压力p1略高于环境压力p0而其温度等于环境温度T0然后先放出一些气体使容器内压力降低为p0再放置于环境中使其温度恢复为T0而压力又升高为p2测定p0p1及p2的数值并假定放热过程进行得很快而容器内气体基本上和外界没有热交换这样即可确定比热容比的数值试推导比热容比与p1p2p0之间的函数关系提示容器内气体经历的热力过程为绝热放气及等容吸热过程理想气体在绝热放气过程中容器内剩余气体经历了一个可逆绝热膨胀过程由状态方程pV mRgT可得容器内气体的质量变化率为放气过程容器内气体能量方程过程特点dmi 0dm dme 0cp0cV0 k 定容吸热过程特点答案比热容比4-13 试证明在图4-9所示的T-s图上理想气体的任意两条定压过程曲线或定容过程曲线 1-1及2-2两者间的水平距离处处相等即提示1-1和2-2为1-2及1-2为图4-9 图4-104-14 试证明在图4-10所示p-v图上的理想气体的任意两条绝热过程曲线1-1及2-2的纵坐标之比保持不变即提示1-1和2-2为1-2及1-2为图4-114-15 试证明在图4-11所示T-s图上的理想气体的任意两条定压过程曲线或定容过程曲线 1-1及2-2的纵坐标之比保持不变即＝提示1-2及1-2为。
工程热力学_江苏大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
工程热力学_江苏大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.饱和湿空气中的水蒸气处于过热状态。
答案:错误2.其它条件不变时，仅提高压缩比，活塞式内燃机三种理想循环中的热效率都将提高，因为（）。
答案:Tm1提高，Tm2不变3.同样条件下工作的制冷循环与供热循环是：答案:供热系数＞制冷系数4.理想气体任意两个状态参数确定后，气体的状态就一定确定了。
（）答案:错误5.热力过程中，工质向外界放热，其温度必然升高。
（）答案:错误6.氟利昂气体经过绝热节流后，其参数变化情况是。
答案:ΔT<0，Δp<0，Δs>07.在某一指定温度下，若水（水蒸气）的压力低于该温度对应的饱和压力，则其处于（）状态。
答案:过热蒸汽8.活塞式内燃机混合加热理想循环过程中，用到压缩比的概念，在活塞式压气机中，用到余隙比的概念，其实它们都是一样的（）。
答案:错误9.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（）答案:正确10.对于饱和湿空气，湿空气的干球温度t、湿球温度tw和露点温度td的关系为（）。
答案:t=tw= td11.气流绝热混合所得到的湿空气的状态，仅取决于混合前湿空气各气流的状态。
答案:错误12.若活塞式内燃机三种理想循环的压缩比增加，则（）。
答案:Tm1不定，Tm2不定13.多变指数越小的压缩过程，耗功越多。
答案:错误14.在燃气轮机真实工作过程中，采用下列哪个回热度条件，热效率最大（）。
答案:µ＝0.515.制冷剂在冷凝器中的饱和区域内，制冷剂的干度变化为。
答案:干度减小的过程16.热泵循环的供热（暖）系数总大于1（）答案:正确17.焦耳实验说明理想气体的热力学能仅仅是温度的单值函数。
答案:正确18.同一种理想气体，具有相同的初态温度和终态温度，对于不同过程，其焓变不一定相同。
答案:错误19.比热容是与温度无关的函数。
答案:错误20.理想气体的熵是状态参数。
工程热力学习题附答案解析
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=，则容器的绝对压力为。
5．只有过程且过程中无任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_______。
32.在国际单位制中温度的单位是_______。
工程热力学课后题答案
习题及部分解答第一篇工程热力学第一章基本概念1.抬出下列各物理址中哪些是状态虽.哪些是过程址：答：压力，温度.位能.热能.热址，功虽.密度。
2.指出下列物理虽中哪些是强度虽：答：体枳，速度，比体枳，位能.热能.热虽.功虽，密度。
3・用水银差圧计测址容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生.在水银柱上加一段水。
若水柱髙200/〃〃?，水银柱«800/7?/??.如图2・26所示。
已知大气压力为735〃〃〃Hg・试求容器中气体的绝对压力为多少kPa?解：根据圧力总位换算p lh0 = 200 x 9.80665 = 1.961 x 10、= 1.96.kPd卩心=800X133.32=1 .006 x 10% = 106.6k Pap = p b + + PiQ = 9&0 + （1.961+ 1066） = 206・6kPa 4.锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测虽，如图2 27所示。
若已知斜管倾角a = 30°.压力汁中使用Q= 0.8g / 的煤油，斜管液体长度L = 200mm •和地大气压力p h = 0. \MPa ,求烟气的绝对压力（JII MPa表示）解：p = Lpg sin a=200x0.8x9.81x0.5=784.8P« = 784.8p = Pb _ p、, =0.1-784.8x10^ =0.0992MAz5•—容器被刚性壁分成两部分•并在各部装有测压表计•如图2 28所示.其中C为压力表，读数为1 \OkPa. B为真空表，读数为45kPa.若'"i地大气压〃方=91 kPa.求压力表A的读数（用kPa 表示）p©\=\55kP（i6.试述按下列三种方式去系统时.系统与外界见换的能址形式是什么。
（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虽•起读数为13・4MP G冷凝器内的蒸汽压力用真空表测虽, 其读数为706mmHg o若大气压力为0.098MP。
工程热力学第四版完整课后答案(华自强张忠进)
工程热力学第四版（华自强/张忠进）习题提示与答案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 ο=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0.1 MPa ，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。
工程热力学思考题答案整理完成版
工程热力学思考题答案整理完成版Revised by BETTY on December 25,2020⒉有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。
这种观点对不对，为什么?答：不对。
“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。
热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。
物质并不“拥有”热量。
一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。
⒊平衡状态与稳定状态，平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。
⒋倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？在绝对压力计算公式中，当地大气压是否必定是环境大气压?答：可能会的。
因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。
环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。
“当地大气压”并非就是环境大气压。
准确地说，计算式中的P b应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力”，或被视为不变的“环境大气压力”。
⒌温度计测温的基本原理是什么?答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。
它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的概念。
⒍经验温标的缺点是什么为什么答：由选定的任意一种测温物质的某种物理性质，采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。
由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值（尽管差值可能是微小的），因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。
工程热力学(第三版)习题答案全解可打印第十二章
循环制冷量中的冷量佣
T (25 + 273.15)K − 1 × 1060.7kJ/kg = 164.35kJ/kg ex ,Q = 0 − 1 qc = (−15 + 273.15)K Tc
循环佣效率
ηe =
x
ex ,Q 164.35kJ/kg = = 0.715 ′ 230kJ/kg wnet
T4,a = 300K − 0.8 × (300 − 219.18)K = 235.34K T4,b = 300K − 0.8 × (300 − 179.81)K = 203.85K
ηCS =
h2 − h1 T2 − T1 = h2′ − h1 T2′ − T1
T2′ = T1 + (T2 − T1 ) / ηcs
Pnet =
ψ c 10kW = = 2.63kW 3.80 ε act
10kW = 2.59" 冷吨 " 3.86
（3） 折合冷吨
ψc
3.86
=
12-2 一逆向卡诺制冷循环，其性能系数为 4，问高温热源与低温热源温度之比多少？若输入 功率为 1.5kW。试问制冷量为多少“冷吨”？如果将此系统改作热泵循环，高、低温热源温度 及输入功率维持不变。试求循环的性能系数及能提供的热量。 解： （1） ε c =
4 设该装置的制冷量ψ c = 4.2 ×10 kJ ，求氨的流量 qm ； （4）求该装置的佣效率。
h
解： （1）查 NH3 表， p1 = 0.236MPa；p2 = 1.003MPa （2）查 NH3 表
h1′ = 111.66kJ/kg h1′′ = 1424.6kJ/kg
h1 = xh1 + (1 − x)h1′ = 0.95 × 1424.6kJ/kg + (1 − 0.95) × 111.66kJ/kg = 1358.95kJ/kg ′ = 0.4538kJ/(kg ⋅ K) s1 ′ + x( s1 ′′ − s1 ′) s1 = s1 = 0.4538kJ/(kg ⋅ K) + 0.95 × (5.5397 − 0.4538)kJ/(kg ⋅ K) = 5.2854kJ/(kg ⋅ K)
工程热力学习题解答(冯青 李世武 张丽主编)
w12 =
Rg 1 0.287 ( p1v1 − p2 v 2 ) = (T1 − T2 ) = (300 − 500) = -114.8 KJ/kg n −1 n −1 1.5 − 1
由于 w12 ＜0，所以是压缩功。 1-13某种气体在汽缸中进行一个可逆膨胀过程，其体积由0.1m 增加到0.3m 。已知膨胀过程 （1）气体所做的膨胀功； 中气体压力与体积变化关系为 { p}MPa = 0.24{V }m3 + 0.04 ，试求： （2）当活塞和汽缸的摩擦力保持为1000N，而活塞面积0.2m 时，扣除摩擦消耗后活塞所输 出的功。 解： （1）
1-9设某一气体的状态方程为 f ( p, v, T ) = 0 ，试证明：
(
∂p ∂v ∂T ) T ( ) p ( ) v = −1 ∂v ∂T ∂p
证：对状态方程求微分
df = (
∂f ∂f ∂f )dp + ( )dv + ( )dT = 0 ∂p ∂v ∂T
令 dT =0，则 (
∂p ∂f ∂f ) T = −( )/ ( ) ∂v ∂v ∂p
−
9.81×1000 287×293
=88989.9 Pa
Rg T g
ln
287 × 293 80000 p =1912.8 m ln =− 9.81 100000 p0
3
1-8某烟囱高30m， 其中烟气的平均密度为0.735kg/m 。 若地面大气压为0.1MPa， 温度为20℃。 现假设空气密度在烟囱高度范围内为常数，密度按1-7题中求解，试求烟囱内部底部的真空 度。 解：烟囱外空气密度为 ρ 空 =
习题 1-2 图
容器左侧的绝对压力为 p左 = p A = p b + pgA = 0.098 + 0.125 = 0.223 MPa 又∵容器左侧的绝对压力为 p左 = p B = pC + pgB ∴ pC = p左 − pgB = 0.223 − 0.190 = 0.033 MPa＜ pb ∴表 C 是真空表，其读数为 p vC = p b − pC = 0.098 − 0.033 =0.065 MPa 则容器右侧的绝对压力为 p右 = p b − p vC = 0.098 − 0.065 = 0.033 MPa 1-3 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 p左 = p A = p b − p vA = 0.098 − 0.024 = 0.074 MPa 若表 B 为压力表，则容器左侧的绝对压力为 p左 = p B = pC + pgB ∴ pC = p左 − pgB = 0.074 − 0.036 = 0.038 MPa＜ pb ∴表 C 是真空表，其读数为 p vC = p b − pC = 0.098 − 0.038 =0.060 MPa 则容器右侧的绝对压力为 p右 = p b − p vC = 0.098 − 0.060 = 0.038 MPa 若表 B 为真空表，则容器左侧的绝对压力为 p左 = p B = pC − p vB
工程热力学(第四版)课后习题提示与答案
的绝对零度与热力学温标零度相同，则该温标读数为 0°N 时，其绝对温标读数是多少 °Q ？
提示和答案：（1）
{t}°N −100 = {t}°C − 0 1000 −100 100 − 0
{t}°N = 9{t}°C + 100
（2） {T}°Q = {t}°N + 常数 = 9{t}°C + 100 + 常数 = 9[{T}K − 273.15] + 100 + 常数
1-12 气缸中密封有空气，初态为 p1 = 0.2MPa，V1 = 0.4m3 ，缓慢胀到V2 = 0.8m3 。（1）
过程中
pV
保持不变；（2）过程中气体先循{ p} MPa
=
0.4
−
0.5
{V
} m
3
膨胀到 Vm
=
0.6m3 ，再维
2
第一章 基本概念
持压力不变，膨胀到V2 = 0.8m3 。分别求出两过程中气体作出的膨胀功。
提 示 和答 案 ： 容器表 面 力 为两侧 压 力 差与表 面 积 的乘积 。 可 解得 p = 691.75Pa ，
F = 1.261×106 N 。
1-5 用∪型压力计测量容器中气体的压力，在水银柱上加一段 水，则得水柱高 1020mm，水银柱高 900mm，如图 1-24 所示，若 当地大气压为 755mmHg，求容器中气体的压力为多少 MPa？
有用功Wu ；（3）若活塞与气缸无摩擦，系统输出的有用功Wu,re 。
提示和答案：
活 塞 移 动 距 离 L = V2 − V1 = 1.5m 。（ 1 ） 气 体 膨 胀 作 功 A
∫ ∫ W =
2
pdV =
工程热力学课后题答案
习题及部分解答第一篇工程热力学第一章基本概念1.指出下列各物理量中哪些是状态量,哪些是过程量:答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。
2.指出下列物理量中哪些是强度量:答：体积，速度,比体积，位能，热能，热量，功量，密度。
3.用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。
若水柱高，水银柱高，如图2—26所示。
已知大气压力为Hg,试求容器中气体的绝对压力为多少?解：根据压力单位换算4.锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示.若已知斜管倾角,压力计中使用的煤油，斜管液体长度，当地大气压力，求烟气的绝对压力(用表示)解:5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中为压力表,读数为，为真空表，读数为。
若当地大气压，求压力表的读数（用表示)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）8。
测得容器的真空度,大气压力，求容器内的绝对压力。
若大气压变为，求此时真空表上的读数为多少？9。
如果气压计压力为,试完成以下计算:（1）。
绝对压力为时的表压力；(2)。
真空计上的读数为时气体的绝对压力;（3).绝对压力为时的相应真空度(）；（4）.表压力为时的绝对压力（）。
（1）.；(2）.；（3）。
；(4）。
10。
摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为℃和℃,而华氏温标则相应地取为℉和℉。
试导出华氏温度和摄氏温度之间的换算关系，并求出绝对零度所对应的华氏温度。
将水在标准大气压下的冰点值℃，以及沸点值℃代入，得解该二元一次方程组，得：。
从而有当℃时，有11.气体进行可逆过程，满足(为常数），试导出该气体从状态变化到状态时膨胀功的表达式，并在图上定性画出过程线、示出膨胀功。
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_______。
工程热力学第12章答案
第12章 气体动力装置循环12-1 某燃气轮机装置理想循环，已知工质的质量流量为15kg/s ，增压比π=10，燃气轮机入口温度T 3=1200K ，压气机入口状态为0.1MPa 、20℃，假设工质是空气，且比热容为定值，c p =1.004kJ/（kg ·K ），k =1.4。
试求循环的热效率、输出的净功率及燃气轮机排气温度。
解：−−4.114.11kk（1）极限回热时 =×===−−4.114.11126615.298kk T T T π497.47K=⎟⎠⎞⎜⎝⎛×=⎟⎠⎞⎜⎝⎛==−−4.114.113456115.12731kk T T T π763.05K循环吸热量 )(531T T c q p −= 循环放热量 ()162T T c q p −= 循环热效率=−−−=−−−=−=05.76315.127315.29847.497111162T T T T q q t η60.9%t=×===−−4.114.1126515.293kk L T T T π464.30K=⎟⎠⎞⎜⎝⎛×=⎟⎠⎞⎜⎝⎛==−−4.114.11455115.11731kk H T T T π740.71K循环吸热量 ()17.43471.74015.1173004.1)(531=−×=−=T T c q p kJ/kg 循环放热量 ()162T T c q p −=4.114.118−−kk t π12-5 某理想燃气-蒸汽联合循环，假设燃气在余热锅炉中可放热至压气机入口温度(即不再向环境放热)，且放出的热量全部被蒸汽循环吸收。
高温燃气循环的热效率为28%，低温蒸汽循环的热效率为36%。
试求联合循环的热效率。
解：假设高温燃气循环中热源提工１００ｋＪ热量。
在燃气轮机中作功为 28%281001=×=w ｋＪ燃气在余热锅炉中吸热为 72112=−=w q ｋＪ 在蒸汽轮机中作功为 92.25%36722=×=w ＫＪ 联合循环的热效率为 %92.5310092.2528=+=t η12-6 有人建议利用来自海洋的甲烷气体来发电，甲烷气作为燃气蒸汽联合循环的燃料。
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习题提示与答案
第十二章 制冷循环
12-1 设有一制冷装置按逆向卡诺循环工作，冷库温度为-5 ℃，环境温度为20 ℃，求制冷系数的数值。
又若利用该机器作为热泵，由－5 ℃的环境取热而向20 ℃的室内供热，求其供热系数。
提示：略。
答案： ， 。
10.72=ε11.72=ζ
12-2 有一台空气压缩制冷装置，冷藏库温度为-10 ℃，空气冷却器中冷却水的温度为15 ℃，空气的最高压力为0.5 MPa 、最低压力为0.1 MPa ，试求制冷系数、单位质量工质的制冷量及装置消耗的净功。
提示：空气压缩制冷循环，循环中各过程可逆，制冷系数1
1
1)(12−⎟⎟
⎠⎞⎜⎜⎝⎛=−κκp p ε，制冷量q 2=c p 0ΔT ，循环净功ε
q w 20=。
答案：ε=1.71；q 2=81.49 kJ/kg ；w 0=-47.6 kJ/kg 。
12-3 有一台空气压缩制冷装置，冷藏库温度为-10 ℃，冷却器中冷却水温度为20 ℃，空气的最高压力为0.4 MPa 、最低压力为0.1 MPa 。
若装置的制冷量为150 kW ，试求带动制冷装置所需的功率、冷却水带走的热量、装置中空气的流量以及膨胀机和压气机的功率。
提示：空气压缩制冷循环，制冷系数1)(1
1)(12−=−κκp p ε，装置所耗功率ε
Q P 2&=，制冷量q 2=c p 0ΔT ，冷却水带走的热量，工质流量P Q Q +=2
1&&2
2q Q q m =，膨胀机功率P T =q m w s =q m c p 0ΔT ，压气机功率P c =q m (w c )s =q m c p 0ΔT 。
答案： P =72.9 8 kW ； 2 222.89 kW ，q =1
Q &m =8 159 kg/h ，P T =290.84 kW ，P T =218 kW ，P c =290.84 kW 。
12-4 按上题所述条件，若压气机绝热效率为0.8，膨胀机效率为0.85，试求装置消耗的功率及制冷系数。
提示： 膨胀机的压缩过程和压气机压缩过程的理想过程均为定熵过程。
压气机绝热效率：c c c )(w w ηs s ,=，膨胀机效率：s
w w η)(T T T =，膨胀机压气机
的功量w s =Δh ，制冷系数0
2w q ε=，装置耗功w 0=w T +w c ，装置所耗功率0w q P m =。
答案：P =228.3kW ；致冷系数ε=0.657。
12-5 一台氨蒸气压缩制冷装置，其冷库温度为-10 ℃，冷凝器中冷却水的温度为20 ℃，试求单位质量工质的制冷量、装置消耗的功、冷却水带走的热量以及制冷系数。
提示：过程热量q =Δh ；循环功量等于压缩机耗功：w 0=Δh ，各点焓值由压焓图确定。
理论分析时，可视冷库温度等于系统蒸发温度，蒸发器出口工质为干饱和蒸汽状态；冷凝温度等于冷却水温度，冷凝器出口工质为饱和液体状态，且工质节流前后焓值不变。
答案： q 2=1152 kJ/kg ， w 0 =-150 kJ/kg ，q 1=1 302 kJ/kg ，ε=7.68。
12-6 若按上题所述条件，装置的制冷量为100 kW ，压气机的绝热效率为0.8，试求该装置消耗的功率、制冷系数以及装置中氨的流量。
提示：压气机压缩过程的理想过程为定熵过程，压气机绝热效率c c c,)(w w ηs s =，制冷系数02w q ε=，装置中氨的流量2
2q Q q m =。
答案：P =16.276kW ，ε=6.144， q m =312.5 kg/h 。
12-7 设把氨蒸气压缩制冷装置用做热泵，其工作温度与题12-5相同，试求该热泵的供热量及供热系数。
提示：参照习题12-5提示，且供热系数|
w |q ζ01=。
答案：q 1=-1 302 kJ/kg ζ=8.68。
12-8 冬季室外温度为-5 ℃，室内温度为20 ℃。
设某建筑物的散热量按每1 ℃温差为0.5 kW 计算，现用氨蒸气压缩制冷装置作热泵供热维持室内温度，若室外蒸发器中氨的温度为-13 ℃，而室内冷凝器内温度为27 ℃，压气机效率为0.8，试求：
(1)热泵的供热系数、供热的功率以及热泵消耗的功率；
(2)如果采用电炉直接供热，则电炉消耗的功率为热泵消耗功率的多少倍？ 提示：建筑物需热Q
正比于室内外温差；热泵供暖，过程热量q =Δh ，供热系数&|w |q ζ01=，循环功量等于压缩机耗功：w 0=Δh 。
各点焓值由压焓图确定；压气机绝热效率c
c c,)(w w ηs s = 理想情况下，压气机中工质经历的是等熵过程；理论分析时，可视冷蒸发器出口工质为干饱和蒸汽状
态；冷凝器出口工质为饱和液体状态，且工质节流前后焓值不变。
答案：(1)ζ=5.17，Q
=12.5 kW ，P =2.2176 kW 。
&(2) P =12.5 kW ，为热泵耗功的5.17倍。
12-9 有一台吸收式制冷装置，利用150 ℃降至100 ℃的循环热水作为蒸气发生器的热源。
已知蒸发器内的温度为-10 ℃、环境介质温度为20 ℃，假定在完全可逆的理想条件下工作，试确定:
(1)制冷装置的最大热量利用系数；
(2)若制冷量为2×105 kJ/h ，试求所需热水的最小质量流量为多少？
提示：最大热量利用系数为理想的吸收式制冷循环的热量利用系数。
理想吸收式制冷循环中，所有热量传递都是在可逆条件下完成的，且理论分析时，可忽略系统所消耗的泵功。
理想吸收式制冷循环的热量利用系数为
c c 1
012022max ηεT T T T T T Q Q =−−==&&ξ 式中，Q 为蒸发器的加热量；为制冷量；T &2
Q &0为环境温度；T 1为发生器内的温度(本题中，取循环热水的平均温度)；T 2为蒸发器中的温度；εc 为热源温度分别为T 0、T 2的逆向卡诺循环的制冷系数；ηc 为热源温度分别为T 0、T 1的卡诺循环的热效率。
加热蒸汽发生器所需热量=/ζQ &2
Q &max = q m,min c p 0ΔT 。
答案：(1) max ξ =2.31；(2) q m,min =0.115 kg/s 。