工程热力学第四版答案精简版
工程热力学第四版课后思考题答案
1．闭口系与外界无物质交换，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？当地大气压p b 改变，压力表读数就会改变。
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？ 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？不包括电加热器为开口（不绝热）系统（a 图）。
包括电加热器则为开口绝热系统（b 图）。
将能量传递和质量传递（冷水源、热水汇、热源、电源等）全部包括在内，构成孤立系统。
工程热力学第四版课后思考题答案
⼯程热⼒学第四版课后思考题答案1.闭⼝系与外界⽆物质交换,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就是闭⼝系统不？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就是绝热系。
对不对,为什么？不对,绝热系的绝热就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(准确地说就是热⼒学能)不在其中。
3.平衡状态与稳定状态有何区别与联系？平衡状态⼀定就是稳定状态,稳定状态则不⼀定就是平衡状态。
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不？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,当地⼤⽓压就是否必定就是环境⼤⽓压？当地⼤⽓压p b 改变,压⼒表读数就会改变。
当地⼤⽓压p b不⼀定就是环境⼤⽓压。
5.温度计测温的基本原理就是什么？6.经验温标的缺点就是什么？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就是什么？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、杯⼦⾥的热⽔与正在运⾏的电视机为研究对象,说明这些就是什么系统。
参加公路⾃⾏车赛的运动员就是开⼝系统、运动⼿枪中的压缩空⽓就是闭⼝绝热系统、杯⼦⾥的热⽔就是开⼝系统(闭⼝系统——忽略蒸发时)、正在运⾏的电视机就是闭⼝系统。
9.家⽤电热⽔器就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),这就是什么系统？把电加热器包括在研究对象内,这就是什么系统？什么情况下能构成孤⽴系统？不包括电加热器为开⼝(不绝热)系统(a 图)。
包括电加热器则为开⼝绝热系统(b 图)。
工程热力学第四版答案精简版
据题意活塞上负载未取走前气缸内气体的初始状态为771195kg980665ms10mpa0294mpa7500621001027273k300k100cm10cm10cm10取走负载100kg后因活塞与气缸壁间无摩擦又能充分与外界交换热量最后重新建立热力平衡时气缸内压力与温度等于外界的压力与温度故771195100kg980665ms10mpa0196mpa7500621001027273300k0294mpa101510005m5cm10010气缸内气体由状态1到状态2其间经过的是非准平衡过程所以不能用求解工程热力学第4版习题解过程功但气缸内气体所做的功等于克服外力的功故019610pa005m10010所以98j311某种理想气体初态时520kpa01419m02744m过程焓值变化6795kj已知该气体的质量定压热容520kjkg且为定值
qmin
=
p q in Vin RgTin
=
p qb Vin RgTin
=
750 750.062
×105
×
0.2
=
68.96
Rg (17 + 273)
Rg
若充气时间为 τ 分钟，由质量守恒 qminτ = m2 − m1 ，得
τ = m2 − m1 = 2167.18/Rg − 517.21/Rg = 23.93 min
《工程热力学》（第四版）习题提示及答案02章习题提示与答案
《工程热力学》（第四版）习题提示及答案02章习题提示与答案习题提示与答案第二章热力学第一定律2-1 一辆汽车在1.1 h 内消耗汽油37.5 L ，已知通过车轮输出的功率为64 kW ，汽油的发热量为44 000 kJ/kg ，汽油的密度为0.75 g/cm 3，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：kJ 1084.952?-=Q。
2-2 一台工业用蒸汽动力装置，每小时能生产11 600 kg 蒸汽，而蒸汽在汽轮机中膨胀作功输出的功率为3 800 kW 。
如果该装置每小时耗煤1 450 kg ，煤的发热量为30 000 kJ/kg ，而在锅炉中水蒸气吸收的热量为2 550 kJ/kg 。
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燃烧放出的热量。
(2) 水蒸气在锅炉中的吸热量等于汽轮机输出功量与汽轮机乏汽带走的能量之和。
答案： kJ/h 10392.17g ?-=Q，kJ/h 1059.17w ?-=Q 。
2-3 夏日室内使用电扇纳凉，电扇的功率为0.5 kW ，太阳照射传入的热量为0.5 kW 。
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 kJ/h 。
2-4 某车间中各种机床的总功率为100 kW ，照明用100 W 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 =3.78×105 kJ/h 。
2-5 人体在静止情况下每小时向环境散发的热量为418.68 kJ 。
某会场可容纳500人，会场的空间为4 000 m 3。
已知空气的密度1.2 kg/m 3，空气的比热容为1.0 kJ/(kg ·K)。
工程热力学第四版课后思考题答案
第一章基本概念与定义1．答：不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定2．答：这种说法是不对的。
工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。
3．答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4．答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
5．答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6．答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
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的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。
7．答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。
8．答：（1）第一种情况如图1-1（a ）,不作功（2）第二种情况如图1-1（b ）,作功（3）第一种情况为不可逆过程不可以在p-v 图上表示出来，第二种情况为可逆过程可以在p-v 图上表示出来。
9．答：经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。
系统和外界整个系统不能恢复原来状态。
10．答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统恢复到原来状态，外界没有变化；若存在不可逆因素，系统恢复到原状态，外界产生变化。
11．答：不一定。
主要看输出功的主要作用是什么，排斥大气功是否有用。
第二章 热力学第一定理1．答：将隔板抽去，根据热力学第一定律w u q +∆=其中0,0==w q 所以容器中空 气的热力学能不变。
工程热力学答案(第四版严家騄著含第六章)
第一章 基本概念思 考 题1、如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变，对吗？ 答：不对。
因为压力表的读书取决于容器中气体的压力和压力表所处环境的大气压力两个因素。
因此即使容器中的气体压力保持不变，当大气压力变化时，压力表的读数也会随之变化，而不能保持不变。
2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与外界没有能、质交换，但不排除有恒定的外场如重力场作用）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热力系在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。
所以两者是不同的。
如对气-液两相平衡的状态，尽管气-液两相的温度，压力都相同，但两者的密度差别很大，是非均匀系。
反之，均匀系也不一定处于平衡态。
但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。
如对于处于平衡状态下的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作用，那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。
3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的？答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，意味着平衡被破坏，所以二者是有矛盾的。
对一个热力系来说，或是平衡，静止不动，或是运动，变化，二者必居其一。
但是二者也有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件地统一在一起了。
这个条件就是：在内部平衡过程中，当外界对热力系的作用缓慢得足以使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。
4、“过程量”和“状态量”有什么不同？答：状态量是热力状态的单值函数，其数学特性是点函数，状态量的微分可以改成全微分，这个全微分的循环积分恒为零；而过程量不是热力状态的单值函数，即使在初、终态完全相同的情况下，过程量的大小与其中间经历的具体路径有关，过程量的微分不能写成全微分。
因此它的循环积分不是零而是一个确定的数值。
习 题1-1 一立方形刚性容器，每边长 1 m ，将其中气体的压力抽至 1000 Pa ，问其真空度为多少毫米汞柱?容器每面受力多少牛顿？已知大气压力为 0.1MPa 。
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》第四版课后思考题答案.docx
工程热力学课后思考题答案第四版1 •不•定，稳定流动系统内质量也保持fii定。
2.不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热最），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。
3.平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。
4.当地大气压內改变，压力表读数就会改变。
当地大气压內不一定是环境大气压。
5.热力学第零定律The zeroth law of thermodynamics enables us to measure temperature. In order to measure temperature of body A, we compare body C — a thermometer — with body A and temperature scales（温度的标丿Q,简称温杓;）separately. When they are in thermal equilibrium, they have the same temperature. Then we can know the temperature of body A with temperature scale marked on thermometer.6.不同测温物质的测温结果有较大的误菲，因为测温结果依赖于测温物质的性质。
7.有势差（温度差、压力差、浓度差、电位差等等）存在。
8.参加公路白行车赛的运动员是开口系统、运动手枪屮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——忽略熬发时）、正在运行的电视机是闭口系统。
9.不包括电加热器为开口（不绝热）系统（a图）。
包括电加热器则为开口绝热系统（b 图）。
将能量传递和质量传递（冷水源、热水汇、热源、电源等）全部 包括在内，构成孤立系统。
或者说，孤立系统把所有发生相互作用的 部分均包括在内。
10.吸入空气，排出烟气，输出动力（机械能）以克服阻力，发动机 水箱还要大量散热。
工程热力学课后思考题答案 第四版 沈维道 童钧耕主编 高等教育出版社
工程热力学课后思考题答案第四版沈维道童钧耕主编高等教育出版社工程热力学课后思考题答案第四版沈维道童钧耕主编高等教育出版社1.封闭系统与外界没有物质交换，系统中的质量保持不变，所以系统中质量恒定的热力系统一定是封闭系统？不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。
2.有人认为开放系统中的系统与外界之间存在物质交换，物质和能量是不可分割的，因此开放系统不可能是绝热系统。
正当为什么？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？平衡状态必须是稳定状态，而稳定状态不一定是平衡状态。
4.如果容器中的气体压力没有变化，安装在容器上的压力表读数是否会变化？绝对压力计算公式p=pb+pg(p>pb),p=pb-pv(p<pb)当地大气压力一定是环境大气压力吗？当地大气压pb改变，压力表读数就会改变。
当地大气压pb不一定是环境大气压。
5.温度计的基本原理是什么？热力学第零定律4.标题图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.是什么导致系统状态发生变化？举个例子。
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放式系统，运动手枪中的压缩空气是封闭式绝缘系统，杯子中的热水是开放式系统（封闭式系统——忽略蒸发），运行的电视是封闭式系统。
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？什么情况下能当前热水冷水传热热水冷水ab9主题图构成孤立系统？除电加热器外，它是一个开放式（非绝缘）系统（图a）。
工程热力学课后答案
《工程热力学》 沈维道主编 第四版 课后思想题答案（1~5章）第1章 基本概念⒈ 闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答：否。
当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。
⒉ 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有何区别和联系，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b e p p p =+()b p p >;b v p p p =-()b p p <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Pb 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。
工程热力学(第四版 答案
所示，若当地大气压）管子。
求烟气的封良好，蒸汽只能从盖子中间的缝隙逸出，在缝隙的上方有一个可移动的小柱塞，所以只有锅内蒸汽的压力超过了柱塞的压力后蒸汽才能逸出，所示，已知当场大气1表示）。
p / MPa 1.655 1.0690.7240.5000.3960.3170.2450.1930.1033V / cm114.71163.87245.81327.74409.68573.55655.48704.64491.612 和过程3-1。
试0.5 × 10 Pa 2 × (54.09J/kg ×1kg ×103 - 0.1×10 Pa × 0.1561m )工程热力学第 4 版习题解解：可逆过程对外界作功最大，故按可逆定温膨胀计算：V2V 1w = R g T ln= 0.26kJ/(kg · K) × (273.15 + 27)K × ln = 54.09kJ/kgA × 2lA × l m '2m '2c 2 2W = W 0 +Δc 2 = p 0 (V 2 - V 1 ) +（a ）图 2-1m 1 R g T 1p 11kg × 260J/(kg · K) × 300.15K 6V 1 === 0.1561m 3V 2 = 2V 1 = 0.3122m 3代入式（a ）6 310kgc 2 == 87.7m/s 2-4 气体某一过程中吸收了 50J 的热量，同时，热力学能增加 84J ，问此过程是膨胀过程还是压缩过程？对外作功是多少 J ？解：取气体为系统，据闭口系能量方程式W = Q - ΔU = 50J - 84J = -34J所以过程是压缩过程，外界对气体作功 34J 。
6的总功率是 375kW ，且最终全部变成热能，另外，室内经常点着 50 盏 100W 的电灯，若使该车间温度保持不变，问每小时需另外加入多少热量？解：要使车间保持温度不变，必须使车间内每小时产生的热量等散失的热量，即Q = Q m + Q E + Q B + Q l = 06Q E = 50 × 0.1kJ/s × 3600s = 18000kJ66 62-6 夏日，为避免阳光直射，密闭门窗，用电扇取凉，若假定房间内初温为 28℃，压力为 0.1MPa ，电扇的功率为 0.06kW ，太阳直射传入的热量为 0.1kW ，若室内有三人，每人每10，活塞、。
工程热力学第四版课后习题答案
4
工程热力学第 4 版习题解
（2）
∫ ∫ ∫ 2
a
2
w = pdV = pdV + pdV
1
1
a
∫ ∫ =
a (0.4 − 0.5V ) ×106 dV + (0.4 − 0.5 × 0.6) ×106
2
dV
1
a
=
[0.4(Va
− V1)
−
0.5 2
(Va 2
− V12 )
+
0.1×
(V2
− Va
1
工程热力学第 4 版习题解
1-3 设一新温标，用符号 °N 表示温度单位（它的绝对温标是用 °Q 表示温度单位）。规定
纯水的冰点和汽点100°N 和1000°N 。试求：
（1）该新温标与摄氏温标的关系；
（2）若该温标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 ？
所作的功。
p / MPa 1.655 V / cm3 114.71
1.069 163.87
0.724 245.81
0.500 327.74
0.396 409.68
0.317 491.61
0.245 573.55
0.193 655.48
0.103 704.64
解：
∫2
W = pdV ≅ ΣpΔV 1
= (1.655 +1.069)MPa × (63.87 −114.71)m3 + (1.069 + 0.724)MPa ×
（2）
A0 = 4π d 2 = 4 × 3.1416 ×1m2 = 12.57m2
工程热力学第四版课后思考题答案
1．闭口系与外界无物质交换，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？当地大气压p b 改变，压力表读数就会改变。
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？ 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？不包括电加热器为开口（不绝热）系统（a 图）。
包括电加热器则为开口绝热系统（b 图）。
将能量传递和质量传递（冷水源、热水汇、热源、电源等）全部包括在内，构成孤立系统。
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T2
=
hin (m2
− m1 ) + m1u1 m2cV
=
c Tp in (m2
− m1 ) + m1cV T1 m2cV
（a）
工程热力学第 4 版习题解
m1
=
p1V1 RgT1
=
0.2 ×106 Pa × 0.028m3 287J/(kg ⋅ K) × 294.15K
=
0.0332kg
m2
=
p2V2 RgT2
V = 1m3 的储气罐中。储气罐中原有空气的温度 t1 = 17 °C ，表压
力 pe1 = 0.05 MPa ，参见图 3−1。问经过多长时间储气罐内气体
压力才能提高到 p2 = 0.7 MPa ，温度 t2 = 50 °C ？
图 3-1 习题 3-5 附图
解：利用气体的状态方程式 pV = mRgT ，充气前储气罐里空气质量
×
ln
485.4K
+
0.523kg
2−4 气体某一过程中吸收了 50J 的热量，同时，热力学能增加 84J，问此过程是膨胀过程 还是压缩过程？对外作功是多少 J？
解：取气体为系统，据闭口系能量方程式 W = Q − ΔU = 50J − 84J = −34J
所以过程是压缩过程，外界对气体作功 34J。 2−6 夏日，为避免阳光直射，密闭门窗，用电扇取凉，若假定房间内初温为 28℃，压力
(cf 22
−
cf
2 1
)
+
mg ( z2
−
z1 )
+ Ws
忽略管道中水进出口的动能差
qQ = qm[Δh + g(e2 − e1 )] + Ps = qm[cp (t2 − t1 ) + g(z2 − z1 )] + Ps
= 25m3 / h ×1000kg/m3 ×[4.187kJ/(kg ⋅ K) × (4 − 3.5) D C + 3600
cp = 5.20kJ/(kg ⋅ K) ，且为定值。求： （1）热力学能变化量； （2）比定容热容和气体常数 Rg 。 解：（1）由焓的定义式 H = U + pV 可得出 ΔU = ΔH − Δ( pV ) = ΔH − ( p2V2 − p1V1) = −67.95kJ − (170kPa × 0.2744m3 − 520kPa × 0.1419m3 ) = −40.81kJ
⎛
⎜ ⎝
c
p
ln T2 TA
− Rg
ln
p2 pA
⎞⎛
⎟ ⎠
+
mB
⎜ ⎝
c
p
ln T2 TB
− Rg
ln
p2 pB
⎞ ⎟ ⎠
=
cp
⎛ ⎜ mA ⎝
ln T2 TA
+ mB
ln T2 TB
⎞ ⎟ − Rg ⎠
⎛ ⎜ mA ⎝
ln
p2 pA
+ mB
ln
p2 pB
⎞ ⎟ ⎠
=
1005J/(kg
⋅
K)
×
⎛ ⎜1.452kg
qmin
=
p q in Vin RgTin
=
p qb Vin RgTin
=
750 750.062
×105
×
0.2
=
68.96
Rg 钟，由质量守恒 qminτ = m2 − m1 ，得
τ = m2 − m1 = 2167.18/Rg − 517.21/Rg = 23.93 min
平衡时的温度。设空气可视为理想气体，其热力学能与温度的关系为{u} = 0.72{T} ；焓
kJ/kg
K
与温度的关系为{h} = 1.005{T} 。
kJ/kg
K
解：取刚性容器为控制体，则
δQ
=
dECV
+
(hf
2
+
1 2
c2 f2
+
gz2 )δm2
−
(h1
+
1 2
c2 f1
+
gz1 )δm1
+
δWi
K
= 0.523
kg
m = mA + mB = 1.452 kg + 0.523 kg = 1.975 kg 取容器内全部气体位系统，列能量方程，有 Q = ΔU + W 因 Q = 0、W = 0 ，故 ΔU = 0 ， 所以
mcVT2 − (mAcV TA + mBcVTB ) = 0
T2
=
mAcV TA + mBcV TB mcV
温不低于 4℃。整个系统及管道均包有一定厚度的保温材料，问是否有必要在管道中设置加热 器？如有必要的话需加入多少热量?设管道中水进、出口动能差可忽略不计；水的比热容取定
值 cp = 4.187kJ/(kg ⋅ K) 且水的焓差 Δh ≅ cpΔt ，水的密度取1000kg/m3 。
解
Q
=
ΔH
+
m 2
ΔT = Q 0.72m
= (0.1+ 0.06)kJ/s × 3600s + 418.7kJ × 3 −1800kJ = 0.86K 0.72 × 52.06kg
工程热力学第 4 版习题解
2−16 用一台水泵将井水从 6m 深的井里泵到比地面高 30m 的水塔中，水流量为
25m3 / h ，水泵耗功是 12kW。冬天井水温度为 3.5℃，为防止冬天结冰，要求进入水塔的水
qmin
68.96/Rg
工程热力学第 4 版习题解
3−8 截面积 A = 100 cm2 的气缸内充有空气，活塞距底面高度 h = 10 cm ，活塞及负载的
总质量是 195kg（见图 3−3）。已知当地大气压力 p0 = 771 mmHg ，
环境温度为 t0 = 27 °C ，气缸内空气外界处于热力平衡状态，现将
T2 = T1 = 300 K
VA
=
nRTA1 pA1
=
50
mol × 8.314 5 J/(mol ⋅ K) × 300 2.8 ×106 Pa
K
= 0.044
5m3
VB = VA = 0.044 5 m3 ，V = VB + VA = 0.089 m3
ΔS
=
⎛
n
⎜ ⎝
CV
,m
ln T2 T1
+
R ln V2 V1
为 0.1MPa ，电扇的功率为 0.06kW，太阳直射传入的热量为 0.1kW，若室内有三人，每人每 小时向环境散发的热量为 418.7kJ，通过墙壁向外散热1800kJ/h ，试求面积为15m2 ，高度为 3.0m 的 室 内 空 气 每 小 时 温 度 的 升 高 值 ， 已 知 空 气 的 热 力 学 能 与 温 度 关 系 为
m1 g A
= 771 ×10−1 MPa + 195kg × 9.80665m/s2 = 0.294MPa
750.062
100 ×10−4 m3
T1 = (27 + 273)K = 300K
V1 = 100cm2 ×10cm = 103 cm3 = 10−3 m3
取走负载 100 kg 后，因活塞与气缸壁间无摩擦，又能充分与、外界交换热量，最后重新 建立热力平衡时，气缸内压力与温度等于外界的压力与温度，故
=
mATA + mBTB m
= 1.452 kg × 300 K+0.523 kg ×1 000 K = 485.4 K 1.975 kg
p2
=
mRgT2 VA + VB
= 1.975
kg × 287 kJ/(kg ⋅ K) × 485.4 0.5 m3 + 1 m3
K
= 183.4
kPa
ΔS
=
mA
cp = 100 5 J/(kg ⋅ K) 。
解：初态时 A 室和 B 室空气质量
mA
=
pAVA RgTA
=
250 ×103 Pa × 0.5 m3 287 kJ/(kg ⋅ K) × 300 K
= 1.452
kg
mB
=
pBVB RgTB
=
150 ×103 Pa ×1 m3 287 kJ/(kg ⋅ K) ×1 000
=
0.2 ×106 × 0.028 287 × T2
= 19.5 T2
联立求解式（a）、（b）得
（b）
m2
=
0.0571kg
，T 2
=
342.69K
3−5 空气压缩机每分钟从大气中吸入温度 tb = 17 °C ，压力等
于 当 地 大 气 压 力 pb = 750 mmHg 的 空 气 0.2m3 ， 充 入 体 积 为
m1
=
p1v RgT1
=
⎛⎜⎝
0.5
+
750 750.062
⎞⎟⎠
×105
Rg (17 + 273)
×1
=
517.21 Rg
充气后储气罐里空气质量
m2
=
p2v RgT2
=
7 ×105 ×1 Rg (50 + 273)
=
2167.18 Rg
已知压气机吸入空气体积流率 qVin = 0.2m3/min ，故质量流量
（2）定值热容时 ΔU = mcV ΔT ， ΔH = mcpΔT ，所以
cV
=
cp ΔH
=
5.20 kJ/(kg ⋅ −67.95kJ