中国石油大学工程热力学第五章习题课【精选】
中国石油大学工程热力学第五章习题课11-PPT文档
3.刚性绝热容器由隔板分为两部分，各储空气1mol，如图所示，左 端温度T1=500K，P1=200kPa；右端温度为P'1=300kPa,T'1=800K。现将 隔板抽去，求混合后的参数及混合引起的有效能损失I。设大气环境温 度T0=300K
解：容器的体积
nR m o l 8 . 3 1 4 J / ( m o l K ) 5 0 0 K 2 3 1 T 1 1 V = 2 . 0 7 9 1 0 m 1 p 2 0 0 K P a 1
' ' nR m o l 8 . 3 1 4 J / ( m o l K ) 8 0 0 K 1 T 1 1 2 3 V ' = 2 . 2 1 7 1 0 m p 3 0 0 K P a 1 ' 1 ' 2 3 V V V 4 . 2 9 6 1 0 m 1 1
混合后的温度 由闭口系能量方程得
7 6 5 0 K 2 5 1 . 6 K 1 m o l [8 . 3 1 4 J / ( m o l K ) l n 8 . 3 1 4 J / ( m o l K ) l n 2 8 0 0 K 3 0 0 K
1 . 1 4 7 J / K
有效能损失
I T S 300 K 1 . 147 J/K 344.1J 0 g
（同学自己完成)
2. 两个质量相等、比热容相同且为定值的物体，Ａ物体初温 为TA，Ｂ物体初温为TB，用它们作可逆热机的有限热源和有 限冷源，热机工作到两物体温度相等时为止。 （１）证明平衡时的温度： T T m T A B
（２）求热机作出的最大功量；
（３）如果两物体直接接触进行热交换至温度相等时， 求平衡温度及两物体总熵的变化量。 解：（１）取Ａ、Ｂ物体及热机为孤立系，则
工程热力学-第五章 习题课
3
简答题（1）
• 若工质从同一初态，分别经可逆和不可逆
6
2、系统从初态1经过可逆和不可逆过程达到相同
终态，则两过程中外界熵的变化S, S有' 什么关系
取系统与外界则组成孤立系统
Siso S12 S 0, Si'so S12 S ' 0 S S '
2
3、如果热源温度不变，增大卡诺循环输出功，则 卡诺循环热效率将: B 卡诺循环效率公式 A 增大 B 不变 C 减少 D 不定
过程，到达同一终态，已知两过程热源相 同，问传热量是否相同？对外做功？
s
q
T
=：可逆过程 >：不可逆过程
相同初终态，s相同
热源T相同
D S1- 2 = S g + Sf ,Q
qR qIR
q u w 相同 wR wIR
4
简答题（2）
ห้องสมุดไป่ตู้
• 若工质从同一初态出发，从相同热源吸收
相同热量，问末态熵可逆与不可逆谁大？
s
q
T
=：可逆过程 >：不可逆过程
相同热量，热源T相同
D S1- 2 = S g + Sf ,Q
相同初态s1相同
sIR sR
s2,IR s2,R
5
简答题（3）
• 理想气体绝热自由膨胀，熵变？
Siso
S2
S1
m cv
ln
化工热力学(山东联盟)智慧树知到答案章节测试2023年中国石油大学(华东)
第一章测试1.热力学起源于热功及物理学科。
（）A:错B:对答案:B2.热力学的四个基本定律不包括（）。
A:热力学第零定律B:动量传递定律C:热力学第一定律D:热力学第三定律答案:B3.化工热力学是化学工程学科重要的专业基础课和核心课程。
（）A:错B:对答案:B4.热力学定律具有普遍性，不但能解决生产实际的问题，还能用于宇宙问题的研究。
（）A:对B:错答案:A5.经典热力学原理本身不能独立地解决实际问题，而需要与表达系统特征的模型相结合。
（）A:错B:对答案:B6.计算机的应用，深化和拓宽了化工热力学的研究范畴，促进了化工热力学学科的发展，也更充分地发挥了热力学理论在化学工程中的作用。
（）A:错B:对答案:B7.化工热力学的主要任务是研究物质和能量有效利用的极限，给出可能性、方向和限度的判断，能预测其推动力并给出过程变化的速率。
（）A:错B:对答案:A8.化工热力学中着重研究热力学函数在工程中的应用，不包括（）。
A:Gibbs自由能B:焓C:熵答案:D9.化工热力学在研究实际问题时，通常将实际过程变成“理想模型+校正”的处理问题方法，即共性加个性的方法。
理想模型不包括（）。
A:理想溶液B:活度系数C:理想气体D:可逆过程答案:B10.（）不属于经典热力学。
A:化学热力学B:统计热力学C:工程热力学D:化工热力学答案:B第二章测试1.流体的p、V、T是物质最基本的性质之一，是研究热力学的基础，而且流体的p、V、T是可以直接测量的性质。
（）A:对B:错答案:A2.纯物质p-V图上，临界等温线在临界点处的曲率等于（）。
A:1B:0C:不确定答案:B3.某压力下的纯物质，当温度高于该压力下的饱和温度时，物质的状态为（）。
A:液体B:饱和蒸汽C:超临界流体D:过热蒸汽答案:D4.在p→0或者V→∞时，任何的状态方程都还原为理想气体方程。
（）A:错B:对答案:B5.RK方程能成功地用于气相 p-V-T 关系的计算，但应用于液相效果较差，不能预测饱和蒸汽压和汽液平衡。
工程热力学05章习题提示与答案.docx
习题提示与答案第五章热力学第二定律5-1蒸汽机中所用新蒸汽的温度为227 °C,排出乏汽的温度为100 °C,如按卡诺循环计算，试求其热效率。
提示：新蒸汽与乏汽的温度分别看做卡诺循环的高、低温热源温度。
答案：7ft = 0.254。
5-2海水表而温度为10 °C,而深处的温度为4 °C。
若设计一热机利用海水的表而和深处作为高温热源及低温热源并按卡诺循环工作，试求该热机的热效率。
提示：略。
答案：7t = 0.021 2 o5-3 一卡诺热机的热效率为40%,若它从高温热源吸热4 000 kJ/h,而向25 °C的低温热源放热，试求高温热源的温度及热机的功率。
提示：略。
答案：T ri =497K, P = 0.44 kWo5-4某内燃机每作出1 kW-h的功需消耗汽油514.8 go已知每千克汽油燃烧时町放出41 868 kJ的热量, 试求该内燃机的实际热效率。
提示：热机的吸热量等于燃料的放热量。
答案：— 0.167。
5-5有报告宣称某热机H 160 °C的热源吸热，向5 °C的低温环境放热，而在吸热1000kJ/h时可发出功率0.12 kWo试分析该报告的正确性。
提示：热机热效率不可能大于在相同温度范围内工作的卡诺热机的热效率。
答案：报告不正确，不可能实现。
5-6冇A 、B 两个卡诺热机，A 从温度为700 °C 的热源吸热，向温度为/的热源放热。
B 则从温度为啲热源取得-A 排岀的热量并向温度为100 °C 的热源放热。
试求：当两热机 的循环净功相同或两热机的热效率相同吋温度/的数值。
提示:答案：两热机循环净功相同时f = 400 °C,两热机热效率相同时严= 329.4 °C 。
5-7以氮气作为工质进行一个R 诺循坏，其高温热源的温度为1 000 K 、低温热源的温度为300 K ；在定温压缩过程中，氮气的压力由0.1 MPa 升高到0.4 MPa 。
工程热力学智慧树知到课后章节答案2023年下中国石油大学(华东)
工程热力学智慧树知到课后章节答案2023年下中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）绪论单元测试1.据统计，通过热能形式而被利用的能量，我国占（）以上。
答案:902.热能的利用有（）两种基本形式。
答案:热能的间接利用（动力应用）;热能的直接利用3.工程热力学主要采用（）研究方法。
答案:宏观4.宏观研究方法的典型思路是：从宏观定律出发，经过一系列严密的逻辑推理，得到一些普遍的结论和公式，应用这些结论和公式分析具体的工程问题。
答案:对5.工程热力学是从工程技术角度出发，主要采用宏观的研究方法，针对具体问题采用抽象、概括、理想化和简化的方法，目的突出实际现象的本质和主要矛盾。
答案:对第一章测试1.（）是燃气膨胀做功，属于燃气动力装置中的设备。
答案:内燃机;燃气轮机2.燃煤电厂、核电站常用水蒸汽作为工作物质，其相应的整套装置称为蒸汽动力装置。
答案:对3.所有的热能动力装置都有以下（）几个共性。
答案:做完功后废气或乏汽还要放热;作功物质还要经历被压缩耗功的过程;做功的物质（例如燃气或水蒸气）都要先吸热、再膨胀做功4.与外界没有物质交换，但有热量或功交换的热力系统是( )。
答案:闭口系统5.以下系统中，（）质量不变。
答案:稳定流动的开口系统;闭口系统6.系统内质量保持恒定的热力系统一定是闭口系统。
答案:错7.开口系统内，当流进和流出系统的物料流量相同时，系统内的质量也可以保持恒定。
答案:对8.系统或工质的基本状态参数有（）。
答案:比体积;压力;温度9.如果容器中气体压力保持不变，当地环境压力变大，那么压力表的读数（）。
答案:变小10.在环境压力不变情况下，当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？答案:越小11.状态参数图上有一条连续实线表示的过程，则该过程是（）。
答案:准平衡过程12.关于准平衡（静态）过程，下列说法错误的是（）。
答案:准平衡过程不存在，所以此概念的引入没有意义13.可逆过程是（）。
中国石油大学工程热力学第五章习题课11
7 650 K 251.6 K 1mol[ 8.314 J/(mol K) ln 8.314 J/(mol K) ln 2 500 K 200 K
7 650 K 251.6 K 1mol[ 8.314 J/(mol K) ln 8.314 J/(mol K) ln 2 800 K 300 K
' 1
V V1 V '1 4.296 10-2 m3
混合后的温度 由闭口系T2 T1 ) n'1CV,m (T2 T '1 ) 0
因 则
n1 n'1 1mol
T1 T '1 1300 K T2 = 650 K 2 2
TL 400K C 1 1 0.4286 Th 700K
Wnet 10000kJ t 0.7126 Q1 14000kJ
t C
不可能
设为制冷循环
Tc 400K c 1.33 T0 Tc 700K 400K
Q2 4000kJ 0.4 wnet 10000kJ
14000kJ 4000kJ 10kJ/K 0 700K 400K
不可能 设为制冷循环：
T
Q
r
Q1 Tr1
Q2 Tr 2
14000 kJ 4000 kJ 10 kJ/K 700 K 400 K
符合克劳修斯积分不等式，所以是不可逆制冷循环
方法2：设为热机循环
（３）平衡温度由能量平衡方程式求得，即
mc (TA Tm ) mc (Tm TB )
Tm TA TB 2
两物体组成的孤立系统的熵变化量为：
Tm dT dT S 孤立系 S A S B mc mc TA T TB T Tm Tm (TA TB ) 2 mc (ln ln ) mc ln TA TB 4TATB Tm
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 /3 v 1=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 /3 2-3．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 压送后储气罐中CO2的质量 根据题意容积体积不变；R ＝188.9Bp p g +=11 （1） Bp p g +=22（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。
中国石油大学热工基础典型问题第五章 水蒸气与湿空气
工程热力学与传热学第五章水蒸气与湿空气典型问题分析典型问题一.基本概念分析1临界点时，饱和液体的焓等于干饱和蒸汽的焓。
2某液体的温度为T，若其压力大于T对应的饱和压力，则该液体一定处于未饱和液体状态。
3干饱和蒸汽被定熵压缩，将变为（）。
4知道了温度和压力，就可以确定水蒸气的状态。
5水蒸气的定温膨胀过程满足Q=W。
6相对湿度为ϕ=0时，说明空气中完全没有水蒸气。
7相对湿度为ϕ=1时，说明空气中都是水蒸气。
8空气的相对湿度越大，其含湿量越高。
9对未饱和湿空气，露点温度即水蒸气分压力所对应的水的饱和温度。
10pV=nRT公式适用于（1）水蒸气（2）湿空气（3）理想气体。
11湿空气的d一定时，温度越高，其吸湿能力（1）越强（2）越弱（3）相等。
12湿空气压力一定时，其中水蒸气的分压力取决于（1）含湿量（2）相对湿度（3）露点。
13冬季，室内玻璃窗内侧为什么会结霜？14为什么阴天晾衣服不宜干，而晴天易干？15冬季室内供暖，为何要加湿？16霉季时，冷水管的表面常有水滴出现，为什么？二.计算题分析1利用水蒸气表，确定下列各点的状态（1）t=45 ºC, v=0.00100993 m3/kg ;（2）t=200 ºC, x= 0.9 ;（3）p=0.5 MPa, t= 165ºC ;（4）p=0.5 MPa, v=0.545 m3/kg2水蒸气由p1 = 1 MPa , t1 =300ºC可逆绝热膨胀到p2 = 0.1 MPa , 求1kg水蒸气所作的膨胀功和技术功。
3房间的容积为50m3,室内空气温度为30ºC，相对湿度为60%，大气压力为0.1013MPa，求：湿空气的露点温度t d，含湿量d，空气的质量m a，水蒸气质量m v。
一. 基本概念分析解答 1 √；2 √；3 过热蒸汽；4 ╳；5 ╳；6 √；7 ╳；8 ╳；9 √；10 （2）（3）；11 （1）；12（1）；二. 计算题分析解答1. 解：（1）由已知温度，查饱和水与饱和水蒸气表，知：v kg m v ==/00101.03'，确定该状态为饱和水，查饱和水与饱和蒸汽表得： )./(6490.0,/76.191,01.0K kg kJ s kg kJ h MPa p s ===（2）该状态为湿蒸汽，查饱和水与饱和水蒸汽表，得：)./(4312.6),./(3307.2,/47.2792,/34.852''''''K kg kJ s K kg kJ s kg kJ h kg kJ h ====)./(0212.6)./(3307.2)9.01()./(4312.69.0)1(/5.2598/34.852)9.01(/47.27929.0)1(''''''K kg kJ K kg kJ K kg kJ s x xs s kg kJ kg kJ kg kJ h x xh h x x =⨯-+⨯=-+==⨯-+⨯=-+=（3）,867.151,5.0C t MPa p s ︒== 现 ,s t t 所以为过热蒸汽状态，查未饱和水和过热水蒸气表得： )./(8647.6,/2.2767,160,5.0K kg kJ s kg kJ h C t MPa p ==︒==，)./(9160.6,/6.2789,170,5.0K kg kJ s kg kJ h C t MPa p ==︒==，题给出,165C t ︒=故焓和熵可从上面两者之间按线性插值求得：)./(8904.6,/7.2778K kg kJ s kg kJ h ==（4）MPa p 5.0=时，饱和蒸汽的比体积''3'',/37490.0v v kg m v =，所以该状态为过热蒸汽状态，查未饱和水和过热蒸汽表得： )./(5297.7,/9.3104,/54164.0,320,5.03K kg kJ s kg kJ h kg m v C t MPa p ===︒==)./(5643.7,/6.3125,/55115.0,330,5.03K kg kJ s kg kJ h kg m v C t MPa p ===︒==按线性插值求得：)./(5422.7,/4.3112,6.323K kg kJ s kg kJ h C t ==︒=。
中国石油大学工程热力学第五章习题课
.
Qmin
1.02 W / c 1.82 kW 0.56
2. 某循环在700K的热源及400K的冷源之间工作，如图，试判别 循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?
解：
Wnet Q1 Q2 Q1 Wnet Q2 10000kJ 4000kJ 14000kJ
7 650 K 251.6 K 1mol[ 8.314 J/(mol K) ln 8.314 J/(mol K) ln 2 500 K 200 K
7 650 K 251.6 K 1mol[ 8.314 J/(mol K) ln 8.314 J/(mol K) ln 2 800 K 300 K
第五章习题课
一、下列说法是否正确？为什么？ ⑴ 熵增大的过程为不可逆过程；
答： 不正确，只有孤立系统才可以这样说。
⑵ 不可逆过程的熵变ΔS无法计算；
答：不正确，S为状态参数，和过程无关，知道初态和终态就可以计算；
（3）若工质从某一初态经可逆与不可逆途径到达同一终态，则不可
逆途径的ΔS必大于可逆途径的ΔS。
Tm TA TB 2
两物体组成的孤立系统的熵变化量为：
Tm dT dT S 孤立系 S A S B mc mc TA T TB T Tm Tm (TA TB ) 2 mc (ln ln ) mc ln TA TB 4TATB Tm
3. 两个质量相等、比热容相同且为定值的物体，Ａ物体初温 为TA，Ｂ物体初温为TB，用它们作可逆热机的有限热源和有 限冷源，热机工作到两物体温度相等时为止。 （１）证明平衡时的温度： Tm TATB
（２）求热机作出的最大功量；
（３）如果两物体直接接触进行热交换至温度相等时， 求平衡温度及两物体总熵的变化量。 解：（１）取Ａ、Ｂ物体及热机为孤立系，则
工程热力学第五章 习题解答
第五章 习题解答5-1 ⑴ 12,187331364.14%873t c T T T η--===⑵ 0,10.641410064.14 kW t c W Q η==⨯= ⑶ ()()2,1110.641410035.86 kW t c Q Q η=-=-⨯= 5-2 12,1100040060%1000t c T T T η--=== 0,10.61000600 kJ < 700 kJ t c W Q η==⨯= 该循环发动机不能实现5-3 ()()121 1.011000300707 kJ/kg p q c T T =-=⨯-=133323331221.41.41lnln ln 300 0.287300ln 362.8 kJ/kg1000p pT q RT RT RT p p T κκ--⎛⎫=== ⎪⎝⎭⎛⎫=⨯⨯=- ⎪⎝⎭12707362.8344.2 kJ/kg w q q =+=-=1344.248.68%707w q η=== 5-4 12,1100030070%1000t c T T T η--=== ,10.7707495 kJ/kg t c w q η==⨯= 5-5 ⑴221126310000089765 kJ/h 293T Q Q T ==⨯= ⑵12,122939.77293263c T T T ε===-- 12,1000002.84 kW 9.773600cQ P ε===⨯⑶100000100000 kJ/h 27.78 kW 3600P ===5-6 ⑴12,1229314.65293273c T T T ε===-- 12,2010000.455 kW 9.773600cQ P ε⨯===⨯由()1221212003600T T T PT T -⨯=-220t =℃ 得1313 K 40T ==℃5-7 2,10.351000015000 kJ/h t c Q Q ηε==⨯⨯= 5-8 ()()2111000010.37000 kJ/h t Q Q η=-=⨯-=215000700022000 kJ/h Q Q Q =+=+=总 5-9 可逆绝热压缩终态温度2T1 1.411.422110.3300410.60.1p T T p κκ--⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭K可逆过程0Q U W =∆+=，不可逆过程0Q U W ''=∆+= 且 1.1W W '=，则 1.1U U '∆=∆()()21211.1v v mc T T mc T T '-=-()()21211.1300 1.1410.6300421.7T T T T '=+-=+⨯-=K 2211421.70.3ln ln 0.1 1.01ln 0.287ln 3000.1p T p S m c R T p '⎛⎫⎛⎫∆=-=⨯- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=0.00286 kJ/kg.K5-10 理论制冷系数：21,122587.37293258c T T T ε===-- 制冷机理论功率：21,1257004.74 kW 7.373600cQ P ε===⨯散热量：12125700 4.743600142756 kJ/h Q Q P =+=+⨯=冷却水量：21H O 1427564867.2 kg/h 4.197Q mc t ===∆⨯5-11 ⑴ 1111003070 kJ W Q U =-∆=-=热源在完成不可逆循环后熵增0.026kJ/kg.K 则第二个过程热源吸热：120.0261006000.026115.6 kJ Q Q T T ⎛⎫=+=+⨯= ⎪⎝⎭工质向热源放热：()22115.63085.6 kJ W Q U =-∆=---=- 5-12 可逆定温压缩过程熵变：211ln0.287ln 0.66 kJ/kg K 0.1p s R p ∆=-=-⨯=-⋅ 可逆过程耗功：1120.1ln0.287400ln 264 kJ/kg 1p w RT p ==⨯⨯=- 实际耗功：()1.25 1.25264330 kJ/kg w w '==⨯-=- 因不可逆性引起的耗散损失：()33026466 kJ/kg q w w ''=-=---=- 总熵变：0660.660.44 kJ/kg K 300q s s T ''∆=∆+=-+=-⋅ 5-13 ()121v q c T T =-，()231p q c T T =-()()31313121121212111111111p v c T T T T v v q wq q c T T T T p p ηκκ---==-=-=-=---- 5-14 1112lnp q RT p =，()421223ln v pq c T T RT p =-+ ()412412223321111122lnln 1111lnlnv p T T pc T T RT T p p q p p q RT T p p κη--++-=-=-=-5-15 ⑴11940 K T '=，2660 K T '=216601166%1940T T η'=-=-=' ⑵01100066%660 kJ W Q η==⨯=20,max11600110001700 kJ 2000T W Q T ⎛⎫⎛⎫=-=⨯-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭0,max 0700660 kJ 40 kJ W W W δ=-=-=5-16 11114000.10.445 kg 0.287313p V m RT ⨯===⨯ 22222000.10.238 kg 0.287293p V m RT ⨯===⨯ ()()11220v v U m c T T m c T T ∆=-+-=1122120.4453130.238293306 K 0.4450.238m T m T T m m +⨯+⨯===++()()12120.4450.2380.2873060.3 MPa 0.10.1m m RT p V V ++⨯⨯===++ 1122121122 ln ln ln ln 3060.3 0.4451.01ln 0.287ln 3130.43060.3 0.2381.01ln 0.287ln 0.0093 kJ/K2930.2p p S m s m s T p T p m c R m c R T p T p ∆=∆+∆⎛⎫⎛⎫=-+- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫=⋅-⋅ ⎪⎝⎭⎛⎫+-⋅= ⎪⎝⎭5-17 ⑴2211400 2.51000 K pT T p ==⨯=()()1210.7231000400433.8 kJ/kg v q c T T =-=⨯-=12331ln 0.287400ln 264.3 kJ/kg 10v q RT v ==⨯=-⑵12433.8264.3169.5 kJ/kg w q q =-=-=21264.31139.0%433.8q q η=-=-=5-18 ⑴()12201s R T T W m w m κκκ'-===- ()()21201201.41298258.2 K 0.5 1.40.287T T m R κκ'--=-=-=⨯⨯⑵1 1.412 1.42112980.4229.4 K p T T p κκ--⎛⎫==⨯= ⎪⎝⎭()()120.287298229.40.5 1.41 1.4134.5 kWs R T T W m w m κκκ-⨯-===⨯⨯--= 5-19 1 1.311.322111303515.5 K 0.1n np T T p --⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()()21 1.3 1.40.287515.53031 1.31 1.4150.8 kJ/kgv n q c T T n κ--=-=⨯⨯----=- 环境熵变：1050.80.175 kJ/kg K 290q s T ∆===⋅空气熵变：22211ln ln p T ps c R T p ∆=-515.511.005ln 0.287ln 0.127 kJ/kg K 3030.1=⨯-=-⋅孤立系统熵变：120.1750.1270.048 kJ/kg K iso s s s ∆=∆+∆=-=⋅ 5-20 1 1.411.422110.2800505.1 K 1p T T p κκ--⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()()120.2968800505.1218.8 kJ/kg 1 1.41R T T w κ-⨯-===--()()()12120210212112021 505.1800 218.81000.2968167.6 kJ/kg2001000u u v ex ex u u p v v T s s RT RT c T T p p p -=---+-⎛⎫=--- ⎪⎝⎭⎛⎫=-⨯⨯-= ⎪⎝⎭排开环境所作的功为作功能力损失（51.2kJ/kg ）5-21 1 1.211.222110.2800611.8 K 1n np T T p --⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭()()120.2968800611.8279.3 kJ/kg 1 1.21R T T w n -⨯-===--31110.29688000.237 m /kg 1000RT v p ⨯=== 32220.2968611.80.908 m /kg 200RT v p ⨯=== 22221111ln ln ln ln 11.40.2968611.80.2ln 0.2968ln 0.20 kJ/kg K1.418000.1p T p T p R s c R R T p T p κκ∆=-=--⨯=-=⋅-()()()()()()1212021021120210 10.2968 800611.81000.9080.2373000.21.41 132.5 kJ/kg u u ex ex u u p v v T s s RT T p v v T s κ-=---+-=---+∆-=⨯--⨯-+⨯-= 5-22 1112001013.94 kg 0.287500pV m RT ⨯===⨯ ()()2113.94 1.0056005001400.7 kJ p Q mc T T =-=⨯⨯-=21600ln1.005ln 0.1832 kJ/kg K 500p T s c T ∆==⨯=⋅ 01400.730013.940.1832634.6 kJ q Ex Q T m s =-⋅∆=-⨯⨯= 030013.940.1832766.1 kJ q An T m s =⋅∆=⨯⨯=5-23 ()()12 1.40.287500320180.74 kJ/kg 1 1.41s R T T w κκ-⨯⨯-===--22113200.1lnln 1.005ln 0.287ln 5000.5 0.0134 kJ/kg Kp T p s c R T p ∆=-=⨯-⨯=⋅()()()1212021120 1.0055003203000.0134184.92 kJ/kgh h p ex ex h h T s s c T T T s -=-+-=-+∆=⨯-+⨯=12180.7497.7%184.92s ex h h w ex ex η===-5-24 ⑴21300201167.3%100020T T η'+=-=-='- ⑵013001170%1000t T T η=-=-= ()()110000.70.67327 kJ t L Q ηη=-=⨯-= ⑶()()211100010.673327 kJ Q Q η=-=⨯-=12110211111111 10003270.09 kJ/K9801000300320S Q Q T T T T ⎛⎫⎛⎫∆=-+- ⎪⎪''⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫=-+-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭0iso 3000.0927 kJ L T S =∆=⨯= 符合！。
工程热力学第1-5章习题课
hi dmi
d mu
hi mi m2u2 m1u1 m2u2 mi m2 305.3 hi u2 即 T2 423.99K 150.84 C 0.72 pV 40 105 1 由 m 32.87kg RgT 287 423.99 或 流入：hinδmin 流出： 0 hin u hin u δm 0 内增：u δm
cV
t2 t1
cp
Rg 0.8134kJ/(kg K)
t2 t1 t2 t1
u cV h c p
t 732.1kJ/kg qV t 990.4kJ/kg q p
定比热: 平均比热直线 :
Δu=646.2kJkg; Δh=904.5kJ/kg Δu=729.9kJkg; Δh=988.1kJ/kg
1 1.67
1.67 1 1.67
144.26K
p1 3 6.11MPa V2 V1 2m p2 1MPa
1
5.906m3
T3 T2 144.26K p3
V3 V1 2m3
500mol 8.314J/(mol K) 144.26K 299855Pa 3 2m
若m=0.1kg，缸径=0.4m ，空气 ukJ/kg 0.72 T K
求：过程加热量Q
解： Q U W
U mu2 u1 0.72mT2 T1
可以求出；
W ?
W pdV
1 2
据题意
K p pb x A
dV Adx
K 2 W x Adx Apb x 2 x1 x 2 x12 x1 2 K 2 K ? ?，x ? X2 ? pb V2 V1 x 2 x12 K 2 2
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=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0.1MPa ，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。
中国石油大学(华东)《热工基础》期末考试必备通关指导
《热工基础》课程练习题适用层次所有层次适应专业石油工程、油气储运工程使用学期自学学时12021 授学时40 实验学时0使用教材教材名称《工程热力学（第三版）》；《传热学（第二版）》编者沈维道等;戴锅生出版社高等教育出版社参考教材《传热学》俞佐平等，高等教育出版社热力学部分绪论第一章基本概念 1-1～1-5第二章热力学第一定律 2-1～2-5练习题1-1：华氏温标规定，在标准大气压（101325Pa）下纯水的冰点是32℉，汽点是212℉（℉是华氏温标温度单位的符号）。
试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。
1-8：容器被分隔成A、B两室，如图1-19所示。
已知当地大气压=bp，B室内压力表2 的读数04.02,=ep MPa，压力表1的读数294.01,=ep MPa，求压力表3的读数（用MPa表示）。
第二章热力学第一定律 2-6～2-7第三章理想气体的性质 3-1～3-3；3-4～3-6练习题2-5：夏日为避免阳光直射，紧闭门窗，用电扇取凉，电扇功率为60W。
假定房间内初温为28℃、压力为，太阳照射传入的热量为，通过墙壁向外散热1800kJ/h。
室内有3人，每人每小时向环境散发热量为。
试求面积为15m2、高度为3.0m的室内每小时温度的升高值。
已知空气的热力学能与温度的关系为{}KTu∆=∆72.0kJ/kg。
3-4：锅炉燃烧需要的空气量折合为标准状态为30,105⨯=vq m3/h,实际送入的是温度int=250℃、表压力=ep150mmHg的热空气。
已知当地大气压力=bp756mmHg。
设煤燃烧后产生的烟气量与空气量近似相同，烟气通过烟囱排入大气。
已知烟囱出口处烟气的压力=2p，温度T2=480K，要求烟气流速=fc3m/s，试求：（1）热空气实际状态的体积流量vq；（2）烟囱出口内直径的设计尺寸。
见图3-10。
3-8：体积V=0.5m3的密闭容器中装有27℃、的氧气，加热后温度升高到327℃。
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）。
大学物理课后习题详解(第五章)中国石油大学
5-14 要使电子的速率从增加到必须做多少功? [解] 由动能定理，外力所作的功为
代入数据，得
5-15 某粒子的静止质量为，当其动能等于其静能时，其质量和动量 各等于多少? [解] 动能为 由已知条件
，故 解出 所以有 因此
(2)如果火箭A向正北飞行，火箭B仍然向西飞行，则由火箭B测得火 箭A的速率大小中方向又如何?
[解] (1)选地球为S系，火箭B为系，并设正东为x轴正向，则对A 有：
由速度变换公式，得：
方向为正东。 (2) 坐标系仍如(1)问， 由速度变换公式，有 有正东方向夹角为
5-10 一空间飞船以0.5c的速率从地球发射，在飞行中飞船又向前方
相对自己以0.5c的速率发射一火箭，问地球上的观测者测得火箭的速率 是多少? [解] 地面取为S系，飞船取为系，则，。对地面观测者而言火箭速率
5-11 半人马星座的口星距地球为m，设有一飞船以0.999c的速率往 返于。星与地球之间。由地球上观测，飞船往返一次需多少时间?若在 飞船上观测，往返一次需多少时间? [解]取地球为S系，飞船为系，地球上观测飞船往返一次需时：
故有 由动量守恒、能量守恒定律，得
可解得
5-19 在北京的正负光速相差多大?一个电子的动量是多大?(电子的静止能量)。
[解] 因为 所以
5-20 静止质量为的粒子在静止时衰变为静止质量为和的两个粒子。试 求静止质量为的粒子的能量和速度。 [解] 根据动量、能量守恒定律列出方程 令、，上两式化为 从(4)式得
5-1 设有一宇宙飞船，相对于地球作匀速直线运动，若在地球上测 得飞船的长度为其静止长度的一半，问飞船相对地球的速度是多少? [解] 飞船静止长度为其固有长度，地球上测得其长度为运动长度，由长 度收缩公式，有：
工程热力学期末复习-各章练习题汇总(高教社-第四版)
q h wi 或
q h wt
忽略动、位 能变化
第二章
小结
4、准静态下两个热力学微分关系式
q du pdv dh vdp
适合于闭口系统和稳流开口系统 后续很多式子基于此两式
第二章
5、u与 h
U, H 广延参数
小结
u, h 比参数
U 系统本身具有的内部能量
H 不是系统本身具有的能量， 开口系中随工质流动而携带的，取 决于状态参数的能量
Q H Wt
充气问题与取系统
习题 储气罐原有气体m0,u0 输气管状态不变，h 经时间充气，关阀 储气罐中气体m 求：储气罐中气体内能u’
h m0,u0
忽略动、位能变化，且管路、 储气罐、阀门均绝热
四种可取系统
1）取储气罐为系统 h 开口系 2）取最终罐中气体为系统 m0,u0 闭口系 3）取将进入储气罐的气体为系统 闭口系 4）取储气罐原有气体为系统 闭口系
h(m m0 ) m0u0 u' m
四种可取系统3)
1）取储气罐为系统 h 开口系 2）取最终罐中气体为系统 m0,u0 闭口系 3）取将进入储气罐的气体为系统 闭口系 4）取储气罐原有气体为系统 闭口系
3）取将进入储气罐的气体为系统(闭口系)
Q U W
m0与m-m0有温差传热Q1
pv RgT
u，h，s
理想气体热力过程
定容、定压、定温、 绝热、多变
实际气体
水蒸气
气体与蒸汽的流动
设计 喷管的计算 校核 背压变化对喷管内流 动的影响
扩压管、绝热节流
压气机的热力过程
单级活塞式
叶轮式
气体动力循环
蒸汽动力循环 制冷循环
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2. 热力学第二定律可否表述为“机械能可以全部变为热能，而热能不可 能全部变为机械能”？
解：
Wnet Q1 Q2 Q1 Wnet Q2 10000kJ 4000kJ 14000kJ
方法1：设为热机循环
Q Q1 Q2 Q1 Q2 Tr Tr1 Tr2 Tr1 Tr 2
14000kJ 4000kJ 10kJ/K 0 700K 400K
解：(1)用电热器供暖，所需的功率即等于供热率, 故电功率为
.
W
.
Q
36000
10kW
3600
(2)如果热泵按逆向卡诺循环运行，而所需的功最少。则逆向卡诺
循环的供暖系数为
.
Q
.
W
T1 T1 T2
9.77
热泵所需的最小功率为
.
.WFra bibliotekQ 1.02kW
(3)按题意，只有当热泵按逆卡诺循环运行时，所需功率为最小。
（1）闭口系经历一可逆变化过程，系统与外界交换 功量10kJ，热量-10kJ，系统熵变 。
减少
（2）闭口系经历一不可逆变化过程，系统与外界交换功 量10kJ，热量-10kJ，系统熵变 。
不一定
（3）在一稳态稳流装置内工作的流体经历一不可逆过程, 装置作功20kJ，与外界交换热量-15kJ，流体进出口熵变。
答；不对，S为状态参数，和过程无关，ΔS相等。
（4）工质经历不可逆循环后ΔS>0。
答：不对，工质经历可逆和不可逆循环后都回到初态，所以熵变为零。
(5) 自然界的过程都是朝着熵增的方向进行的，因此熵减小的过程不可 能实现；
答：不对，比如系统的理想气体的可逆定温压缩过程，系统对外放热，熵减小。
二、判断各情况的熵变
第五章习题课
一、下列说法是否正确？为什么？
⑴ 熵增大的过程为不可逆过程；
答： 不正确，只有孤立系统才可以这样说。
⑵ 不可逆过程的熵变ΔS无法计算；
答：不正确，S为状态参数，和过程无关，知道初态和终态就可以计算；
（3）若工质从某一初态经可逆与不可逆途径到达同一终态，则不可 逆途径的ΔS必大于可逆途径的ΔS。
不可能
设为制冷循环：
Q Q1 Q2 14000kJ 4000kJ 10kJ/K
Tr
Tr1 Tr2
700K 400K
符合克劳修斯积分不等式，所以是不可逆制冷循环
方法2：设为热机循环
C
1 TL Th
1
400K 700K
0.4286
t
Wnet Q1
不一定
（4）在一稳态稳流装置内工作的流体流，经历一可逆过 程，装置作功20kJ，与外界交换热量-15kJ，流体进 出口熵变。
减少
（5）流体在稳态稳流的情况下按不可逆绝热变化，系统对外 不变
作功10kJ，此开口系统的熵变。
三、简答题
1. 循环输出净功愈大，则热效率愈高；可逆循环的热效率都相等；不 可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。这些说法是否正确？ 为什么？
注意：
1）任何循环（可逆，不可逆；正向，反向）
第一定律都适用。故判断过程方向时仅有
第一定律是不够的；
2）热量、功的“+”、“-”均基于系统，故取
系统
不同可有正负差别；
答：系统的熵增加，要想使系统回到初态，新的过程必须使系统熵减少， 而可逆绝热过程熵不变，不可逆绝热过程熵增加，因而不可能通过一个 可逆绝热过程或者一个不可逆绝热过程使系统回到初态。
4. 既然能量是守恒的，那还有什么能量损失呢？
答：热力学第一定律告诉我们能量在转移和转换过程中，能量数量是守 恒不变的，但是由于在能量转移和转换的实际过程中不可避免地存在各 种不可逆因素，如相对运动的物体之间的摩擦以及传热过程中的温差， 等等，这些不可逆因素总会造成能量转移和转换后能量品位的降低和做 功能力的减少，而这种降低或减少不是能量数量上的而是能量质量上的， 即由可用能变成废热的不可逆损失，这就是热力学第二定律所揭示的另 外一种意义上的能量损失。
四、试证明等熵线与同一条等温线不可能有两个交点。
证明：设等熵线S与同一条等温线T有两 个交点A和B。
令工质从A经等温线到B，再经 等熵过程返回A，完成循环。此循环 中工质在等温过程中从单一热源吸 热，并将之转换为循环净功输出。 这是违反热力学第二定律的，故原 假设不可能成立。
五、计算题
1.如果室外温度为-10℃，为保持车间内最低温度为20℃，需要每小时 向车间供热36000kJ,求：1) 如采用电热器供暖,需要消耗电功率多少。 2) 如采用热泵供暖，供给热泵的功率至少是多少。3) 如果采用热机带动 热泵进行供暖，向热机的供热功率至少为多少。图1为热机带动热泵联合 工作的示意图。假设：向热机的供热温度为600K，热机在大气温度下放 热。
10000kJ 14000kJ
0.7126
t C
不可能
设为制冷循环
c
Tc T0 Tc
400K 700K 400K
1.33
Q2 4000kJ 0.4
wnet 10000kJ
c 可能但不可逆
方法3:
采用孤立系统熵增原理进行求解。 （同学自己完成)
答： 不对， 必须保证过程结束后对系统和外界没有造成任何影响这一条件。否则 热能可以全部变为机械能，比如理 想气体的定温膨胀过程，系统把从外界吸收的 热量全部转化为机械能，外界虽然没有任何任何变化，但是系统的体积发生改变 了。
3. 系统在某过程中从热源吸热20 kJ，对外作功25 kJ，请问能否通过可 逆绝热过程使系统回到初态？为什么？能否通过不可逆绝热过程使系 统回到初态？
只有当热机按卡诺循环运行时，输出功率为热泵所需功率时所需的
供热功率为最小。
c
1 T2 T1
1
263 600
0.56
.
Qm in
W/c
1.02 0.56
1.82kW
2. 某循环在700K的热源及400K的冷源之间工作，如图，试判别 循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?