工程热力学与传热学(双语)第3章习题PPT详解
工程热力学与传热学(双语) 第4章 习题PPT
5. 某绝热刚性容器中盛有1kg的空气，初温T1=300K。 现用一搅拌器扰动气体，搅拌停止后，气体达到
终态T2=350K。试问： （1）该过程是否可能？
（2）若可能，是否为可逆过程？
空气熵变计算公式为 s 0.716ln T2 0.287ln v2 。
T1
v1
习题课 判断过程的方向性
6. 某静设备流入空气量为2kg/s，压力p1=0.4MPa， 温度t1=20℃；流出气流分为两股，第一股流量为 0.8kg/s，压力p2=0.1MPa，温度t2=50℃；第二股 流量为1.2kg/s，压力p3=0.15MPa，温度t3=0℃， 试判断该绝热稳定流动过程能否实现？ 空气熵变计算公式为：
习题课 卡诺循环，热效率计算
11. 某蒸汽发电厂工作在1650℃的高温热源（锅炉炉膛燃气 温度）和15℃的低温热源（河水中引来的循环水）之间， 求：（1）动力厂按卡诺循环工作时的热效率。若产生 1000000 kW的功率，此时吸入热流量和放出热流量各为 多少？ （2）如果动力厂的实际热效率只有40%，同样产生 1000000 kW的功率时，其吸入热流量和放出热流量又各 为多少？
Tutorial
Judge the direction of processes
12. An inventor claims to have devised a heat pump which exchange
作功能力的损失。
习题课 典型不可逆过程有用能损失的计算
10. 将p1=0.1MPa，t1=250℃的空气定压冷却到 t2=80℃, 求：
（1）单位质量空气放出的热量中有用能为多少？ （2）设环境温度为27℃，若将此热量全部放给
环境，则有用能损失为多少？ 假设 cp=1.004 kJ/(kg.K)。
工程热力学与传热学(英文) 绪论
3. Basic Principles
（1）The first law of thermodynamics （2）The second law of thermodynamics
4. Main Contents
（1）The thermal properties of substances （2）Processes and cycles （3）Ways and technical measures to enhance the energy conversion efficiency
0-1 Energy
0-1-1 Energy
1. Energy（能量）:
The measurement of the substance movement.
2. Various forms of energy
（1）Mechanical energy （2）Thermal energy
（3）Electrical energy
3. Research Approaches
Three basic approaches and their combination • Theory analysis • Numerical simulation • Experiment research
思考题
什么是能量？目前被人们认识和利用的能量形式有哪些？ 什么是能源？能源是如何分类的？ 热能利用的两种形式是什么？ 热工基础的研究是什么？ “热工基础”课与节能有怎样的关系？ 以任意一种热能动力装置为例，分析其在热功转换过程 中所经历的过程。 7. 你能够从各种热能动力装置的工作过程中，初步概括出 它们在实现热功转换时的某些共同特性吗？ 1. 2. 3. 4. 5. 6.
工程热力学第三章lm——工程热力学课件PPT
a c
Q w
Q w 0
2
V
状态参数的积 分特征
积分是否与路径无关
热力学能是状态参数
对循环1-a-2-c-1，有：
( Q W ) ( Q W ) 0
1a 2
2 c1
对循环1-b-2-c-1，有：
( Q W ) ( Q W ) 0
1b 2
2 c1
( Q W ) ( Q W )
理想气体热力学能变化计算
定容过程 理想气体
qv
u
duv
f T
cv dTv
cv
du dT
cv
uu cvdT 或 u 1 cvdT
Cv 平均比热 真实比热
混合气体
n
U Ui i 1
n
mu miui i 1
n
u giui i 1
例题
门窗紧闭的房间内有一台运行的电冰 箱，若敞开冰箱门就有一股凉气扑面， 有人就想通过敞开冰箱大门达到降低 室温的目的，请用热力学第一定律分 析此方法是否可行？
Wf = p A dl = pV wf= pv
流动功是一种特殊的功，大小取 决于控制体进出口界面的热力状 态，与热力过程无关。
对流动功的理解
1.与宏观流动有关，流动停止，流动功不存在 2.作用过程中，工质仅发生位置变化，无状态变化
3.Wf＝pv与所处状态有关，是状态量
4.并非工质本身的能量（动能、位能）变化引起，而 由外界（泵与风机）做出，流动工质所携带的能量
1.宏观动能
Ek
1 mc2 2
2.重力位能
Ep mgz
外部存储能 机械能
系统的总能
系统的总能＝内部储存能+外部储存能
E U Ek E p
工程热力学与传热学3)热力学第一定律
工质的总储存能E（简称总能）= 内部储存能+外部储存能=热力学能+宏观运动 动能+位能
E =U+Ek+Ep
内部储存能 外部储存能
（3.1）
• •
dE=dU+dEk+dEp ΔE=ΔU+ΔEk+ΔEp
（3.2） （3.3）
E =U+Ek+Ep
Ek=(mcf2)/2 Ep=mgz （3.4）
1 2 E U mcf mgz 2
例题3.2附图
（1）首先计算状态1及2的参数：
p1=p0+F1/A=771×133.32+195×9.81/0.01=2.941×105 (Pa) V1=h×A=0.1×0.01=10-3 (m2) p2=p0+F2/A=771×133.32+95×9.81/0.01=1.960×105 (Pa)
3.3.2 功量
功源的不同形式
电功 磁功 机械拉伸功 弹性变形功 表面张力功 膨胀功 轴功
（1）膨胀功（容积功） 与系统的界面移动有关 • 定义：热力系统在压力差作用下因工质容 积发生变化而传递的机械功。
• 热量转换为功量→工质容积发生膨胀→产 生膨胀功 • 闭口系统膨胀功：通过热力系统边界传递 开口系统膨胀功：通过其他形式传递
• 热力学第一定律解析式：热力学第一定律 应用于闭口系统而得的能量方程式，是最 基本的能量方程式 • Q = ∆U + W
一部分用于增加 工质的热力学能 储存于工质内部
一部分以作功的方 式传递至环境
• 热力学第一定律解析式的微分形式： • • • δQ＝dU+δW （3.10） • 对于1kg工质： q＝Δu+w δq＝du+δw （3.11） （3.12）
工程热力学和传热学课后答案(前五章)
第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？错2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。
（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度?3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。
试问该真空造水设备的绝对压力有无变化?4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。
试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交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）取虚线内空间为系统。
（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。
（2）绝热系统。
注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。
图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。
（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。
耗散效应（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。
可逆（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。
可逆（4）100℃的水和15℃的水混合。
有限温差热传递6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。
大气压力为760mmHg。
试求:（1） 真空室以及I 室和II 室的绝对压力； （2） 表C 的读数；（3） 圆筒顶面所受的作用力。
第三章理想气体的性质与热力过程
第三章理想⽓体的性质与热⼒过程第三章理想⽓体的性质和理想⽓体的热⼒过程英⽂习题1. Mass of air in a roomDetermine the mass of the air in a room whose dimensions are 4 m×5 m×6 m at 100 kPa and 25℃2. State equation of an ideal gasA cylinder with a capacity of 2.0 m 3contained oxygen gas at a pressure of 500 kPa and 25℃ initially. Then a leak developed and was not discovered until the pressure dropped to 300 kPa while the temperature stayed the same. Assuming ideal-gas behavior, determine how much oxygen had leaked out of the cylinder by the time the leak was discovered.3. Two tanks are connected by a valve. One tank contains 2 kg of carbon monoxide gas at 77oC and0.7 bar. The other tank holds 8 kg of the same gas at 27oC and 1.2 bar. The valve is opened and the gases are allowed to mix while receiving energy by heat transfer from the surrounding. The final ideal gas equilibrium temperature is 42℃ Using the model, determine (a) the final equilibrium pressure, in bar, and (b) the heat transfer for the process,in kJ.4. Electric heating of air in a houseThe electric heating systems used in many houses c o nsist of a simple duct with resistance wires. Air is heated as it flows over resistance wires. Consider a 15-kW electric system. Air enters the heating section at 100 kPa and 17oC with a volume flow rate of 150 m 3/min. If heat is lost from the air in the duct to the surroundings at a rate of 200 W, determine the exit temperature of air.C P =1.005 kJ/(kg. K).5. Evaluation of the Δu of an ideal gasAir at 300 K and 200 kPa is heated at constant pressure to 600 K. Determine the change in internal energy of air per unit mass, using (a) data from the air table, (b) the functional form of the specific heat, and (c) the average specific heat value.6. Properties of an ideal gasA gas has a density of 1.875 kg/m 3at a pressure of 1 bar and with a temperature of 15oC. A mass of 0.9 kg of the gas requires a heat transfer of 175 kJ to raise its temperature from 15oC to 250oC while the pressure of the gas remains constant. Determine (1) the characteristic gas constant of the gas, (2) the specific heat capacity of the gas at constant pressure, (3) the specific heat capacity of the gas at constant volume, (4) the change of internal energy, (5) the work transfer.7. Freezing of chicken in a boxCarbon2kg, 77oCarbon 8kg, 27oMonoxide C 0.7bar Monoxide C 1.2bar valve Tank 1Tank 2FIGURE 3-1FIGURE 3-2FIGURE 3-3A supply of 50 kg of chicken at 6℃ contained in a box is to be frozen to -18℃ in a freezer. Determine the amount of heat that needs to be removed. The latent heat of the chicken is 247 kJ/kg, and its specific heat is 3.32 kJ/kg.℃ above freezing and 1.77 kJ/kg.℃ below freezing. The container box is 1.5 kg, and the specific heat of the box material is 1.4 kJ/kg.℃. Also, the freezing temperature of chicken is -2.8℃.8. Closed- system energy balanceA rigid tank which acts as a perfect heat insulator and which has a negligible heat capacity is divided into two unequal partsA andB by a partition. Different amounts of the same ideal gas are contained in the two parts of the tank. The initial conditions of temperature T, pressure p, and total volume V are known for both parts of the tank. Find expressions for the equilibrium temperature T and pressure P reached after removal of the partition. Calculate the entropy change for A and B and the totalentropy change of the tank. Assume that Cv,m is constant,9. Thermal processes of an ideal gasAn air receiver has a capacity of 0.85 m 3and contains air at a temperature of 15℃ and a pressure of 275 kN/m 3. An additional mass of 1.7 kg is pumped into the receiver. It is then left until the temperature becomes 15℃ once again. Determine (1) the new pressure of the air in the receiver, (2) the specific enthalpy of the air at 15℃ if it is assumed that the specific enthalpy of the air is zero at 0℃. Take cp=1.005 kJ/kg.K, cc=0.715 kJ/kg.K.10. Air is compressed steadily by a reversible compressor from an inlet state of 100KPa and 300K toan exit pressure of 900 kPa. Determine the compressor work per unit mass for isentropic compression with k=1.4, (1) isentropic compression with k=1.4, (2) polytropic compression with n=1.3, (3) isothermal compression, and (4) ideal two-stage compression with intercooling with a polytropic exponent of 1.3.11. A rigid cylinder contains a “floating” piston, free to mo ve within the cylinder without friction. Initially,it divided the cylinder in half, and on each side of the piston the cylinder holds 1 kg of the same ideal gas at 20oC, and 0.2 MPa . An electrical resistance heater is installed on side A of the cylinder, and it is energized slowly to P A2=P B2=0.4 MPa. If the tank and the piston are perfect heat insulators and are of negligible heat capacity, cv=0.72 kJ/(kg·K). Calculate （1）the final temperatures, volumes of A,B sides, （2）the amount of heat added to the system by the resistor. (3）the entropy changes of A,B sides, （4）the total entropy change of the cylinder.⼯程热⼒学与传热学第三章理想⽓体的性质和热⼒过程习题1 理想⽓体的c p 和c V 之差及c p 和c V 之⽐是否在任何温度下都等于⼀个常数？习题0.20.1MPa 300K 0.01m 3AMPa 300K 0.01m 3BFIGURE 3-42如果⽐热容是温度t 的单调增函数，当t 2 >t 1时平均⽐热容2121,,00t t t t c c c 中哪⼀个最⼤？哪⼀个最⼩？ 3如果某种⼯质的状态⽅程式遵循T R pv g ，这种物质的⽐热容⼀定是常数吗？这种物质的⽐热容仅是温度的函数吗？ 4在p-v 图上画出定⽐热容理想⽓体的可逆定容加热过程，可逆定压加热过程，可逆定温加热过程和可逆绝热膨胀过程。
工程热力学和传热学课后题答案
第2章课后题答案解析
简答题
简述热力学第一定律的实质和应用。
计算题
计算一定质量的水在常压下从100°C冷却 到0°C所需吸收的热量。
答案
热力学第一定律的实质是能量守恒定律在 封闭系统中的表现。应用包括计算系统内 能的变化、热量和功的相互转换等。
答案
$Q = mC(T_2 - T_1) = 1000gtimes 4.18J/(gcdot {^circ}C)times (0^circ C 100^circ C) = -418000J$
工程热力学和传热学课后题答 案
目
CONTENCT
录
• 热力学基本概念 • 气体性质和热力学关系 • 热力学应用 • 传热学基础 • 传热学应用 • 习题答案解析
01
热力学基本概念
热力学第一定律
总结词
能量守恒定律
详细描述
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表述，它指出系统能量的增加等于进入系统的能量减去离开系统的 能量。在封闭系统中，能量的总量保持不变。
热力学第二定律
总结词：熵增原理
详细描述：熵增原理指出，在一个孤 立系统中，自发反应总是向着熵增加 的方向进行，而不是减少。这意味着 孤立系统中的反应总是向着更加无序、 混乱的方向进行。
热力过程
总结词：等温过程 总结词：绝热过程 总结词：等压过程
详细描述：等温过程是指系统温度保持不变的过程。在 等温过程中，系统吸收或释放的热量全部用于改变系统 的状态，而不会引起系统温度的变化。
热力过程分析
总结词
热力过程分析是研究系统在热力学过程 中的能量转换和传递的过程，包括等温 过程、绝热过程、多变过程等。
VS
详细描述
等温过程是指在过程中温度保持恒定的过 程，如等温膨胀或等温压缩。绝热过程是 指在过程中系统与外界没有热量交换的过 程，如火箭推进或制冷机工作。多变过程 是指实际气体在非等温、非等压过程中的 变化过程，通常用多变指数来表示压力随 温度的变化关系。
《工程热力学》课件
理想气体混合物
理想气体混合物的性质
理想气体混合物具有加和性、均匀性、 扩散性和完全互溶性等性质。
VS
理想气体混合物的计算
通过混合物的总压力、总温度和各组分的 摩尔数来计算混合物的各种物理量。
真实气体近似与修正
真实气体的近似
真实气体在一定条件下可以近似为理想气体。
真实气体的修正
由于真实气体分子间存在相互作用力，因此需要引入修正系数对理想气体状态方程进行 修正。
特点
工程热力学是一门理论性较强的学科 ，需要掌握热力学的基本概念、定律 和公式，同时还需要了解其在工程实 践中的应用。
工程热力学的应用领域
能源利用
工程热力学在能源利用领域中有 着广泛的应用，如火力发电、核 能发电、地热能利用等。
工业过程
工程热力学在工业过程中也发挥 着重要的作用，如化工、制冷、 空调、热泵等。
稳态导热问题
稳态导热是指物体内部温度分布不随时间变 化的导热过程，其特点是热量传递达到平衡 状态。
对流换热和辐射换热的基本规律
对流换热的基本规律
对流换热主要受牛顿冷却公式支配，即物体 表面通过对流方式传递的热量与物体表面温 度和周围流体温度之间的温差、物体表面积 以及流体性质有关。
辐射换热的基本规律
辐射换热主要遵循斯蒂芬-玻尔兹曼定律， 即物体发射的辐射能与物体温度的四次方成
正比，同时也与周围环境温度有关。
传热过程分析与计算方法简介
要点一
传热过程分析
要点二
计算方法简介
传热过程分析主要涉及热量传递的三种方式（导热、对流 和辐射）及其相互影响，需要综合考虑物性参数、几何形 状、操作条件等因素。
常用的传热计算方法包括分析法、实验法和数值模拟法。 分析法适用于简单几何形状和边界条件的传热问题；实验 法需要建立经验或半经验公式；数值模拟法则通过计算机 模拟传热过程，具有较高的灵活性和通用性。
工程热力学和传热学课后参考答案(前五章)
第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1错2(开尔3，而当地大气压力变化?4器底部界交换（13）取虚线内空间为系统。
（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。
（2）绝热系统。
注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。
图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。
（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。
耗散效应（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。
可逆（3可逆（4）100℃的水和6室I压力760mmHg。
图1-2一．基本概念功：热量：体积功：节流：二．习题1．膨胀功、流动功、轴功和技术功四者之间有何联系与区别？2．下面所写的热力学第一定律表达是否正确？若不正确，请更正。
3．一活塞、气缸组成的密闭空间，内充50g气体，用叶轮搅拌器搅动气体。
活塞、气缸、搅拌器均用完全绝热的材料制成。
搅拌期间，活塞可移动以保持压力不变，但绝对严密不漏气。
已测得搅拌前气体处于状态1，搅拌停止后处于状态2，如下表所示。
活塞与气缸壁间有一些摩擦4．1kg，对（1（3）压缩5到状态2，气体吸热500kJ，p=400kPa，2-3过程中气体体积-450= U3-U2+400(V3-V2)V3-V2=6．现有两股温度不同的空气，稳定地流过如图2-1所示的设备进行绝热混合，以形成第三股所需温度的空气流。
各股空气的已知参数如图中所示。
设空气可按理想气体计，其焓仅是温度的函数，按{h}kJ/kg =1.004{T}K 计算，理想气体的状态方程为pv=RT,R=287J/(kg·K)。
若进出口截面处的动、位能变化可忽略，试求出口截面的空气温度和流速。
m3=m1+m2h3=h1+h2图2-17．某气体从初态p 1=0.1MPa ，V 1=0.3m 3可逆压缩到终态p 2=0.4MPa ，设压缩过程中p=aV -2，式中a 为常数。
工程热力学与传热学(双语)第3章习题PPT详解
习题课
理想气体的热力过程
10. 有一汽缸和活塞组成的系统，汽缸壁和活塞均由绝热
材料制成，活塞可在汽缸中无摩擦地自由移动。初始时
活塞位于汽缸中间，A,B两侧各有1kg空气, 压力均为
0.45MPa，温度同为900K。现对A侧冷却水管通水冷
却，A侧压力逐渐降低。求：
（1）压力降低到0.3MPa时， A，B两侧的体积是多少？
Q
A
B
（2）冷却水从系统带走的热量是多少？
（3）整个气体组成的系统熵变是多少？
（4）在p-v 图、T-s 图上大致表示两侧气体进行的过程。
设定值比热容计算。且k=1.4, cv=0.717 k]/(kg·K) 。
习题课 理想气体状态方程的应用
11. A cylinder with a capacity of 2.0m3 contained oxygen gas at a pressure of 500KPa and 25℃ initially. Then a leak developed and was not discovered until the pressure dropped to 300KPa while the temperature stayed the same. Assuming ideal-gas behavior. Determine how much oxygen had leaked out of the cylinder by the time the leak was discovered.
工程热力学与传热学
工程热力学
第三章 理想气体的性质和热力过程 习题课
习题课 理想气体状态方程的应用
1. 启动柴油机用的空气瓶, 体积V=0.3m3, 装有p1=8MPa，Tl=303K 的压缩空气。 启动后, 瓶中空气压力降低为p2=4.6MPa, 这时T2=303K。 求用去空气的量 (mol) 及相当的质量 (kg)。
工程热力学与传热学第三章
理想气体的内能、焓、熵的一般计算式
根据比热容的定义并引用热力学第一定律解析式， 可得
q du pdv u cv dT v dT v T v q dh vdp h cp dT p dT p T v
所以 du c dT v
(3 9)
式(3-9)是计算理想气体内能的一般关系式。
理想气体的内能、焓、熵的一般计算式
同理，因为h＝u＋pv，理想气体状况方程pv＝Rt， 于是又可得出一重要推论：“理想气体的焓也是温度的 单值函数，即h＝f(t)”，那么，
dh h cp T p dT
应用比热容计算热量的方法
1. 平均比热容：设 1kg 气体，温度由 t1 升高到 t2 所需 的热量为q，则
c
t2 m t1
q t2 t1
t2 t1
[kJ / (kg ℃)]
——由t1到t2的平均质量比热容。
(3- 2)
cm 式中：
应用比热容计算热量的方法
2.真实比热容：设1kg气体，温度由t升高到t+Δt时所 需的热量为Δq，当Δt→0时，则
g
(2)用平均比热容(直线式)计算。 查表3-2，空气的定压容积比热容为
cpm ' 1.2866 0.0001201t kJ / ( Nm3 ℃)
所以
c pm ' 1.2866 0.0001201(200 20) 1.313kJ / ( Nm3 ℃)
又因为 故
Q V c pm '
终容积为初容积的3倍。设氮气具有理想气体性质，
试求： (1)气体的终温度。 (2)气体的终压力。 (3)气体因状态变化而引起的熵的变化。
工程热力学与传热学(中文) 第3章 理想气体的性质与热力过程
对定容过程： 对定容过程：
du + pdv ∂u cV = ( )V = ( )V = ( )V dT dT ∂T
说明
δq
cv意义： 意义： 在体积不变时，比热力学能对温度的偏导数， 在体积不变时，比热力学能对温度的偏导数， 其数值等于在体积不变时， 其数值等于在体积不变时，物质温度变化1K 时比热力学能的变化量。 时比热力学能的变化量。
分析：同温度下，任意气体的 分析：同温度下，任意气体的cp > cv ？
气体定容加热时，不对外膨胀作功， 气体定容加热时，不对外膨胀作功，所加入的热量全 部用于增加气体本身的热力学能，使温度升高。 部用于增加气体本身的热力学能，使温度升高。而定压过 程中，所加入的热量，一部分用于气体温度升高， 程中，所加入的热量，一部分用于气体温度升高，另一部 分要克服外力对外膨胀作功，因此， 分要克服外力对外膨胀作功，因此，相同质量的气体在定 压过程中温度升高1K要比定容过程中需要更多的热量 要比定容过程中需要更多的热量。 压过程中温度升高 要比定容过程中需要更多的热量。
t1
cdt
3-2-3 利用理想气体的比热容计算热量
对理想气体： 对理想气体： u = f (T ), h = f (T ), cV = f (T ), c p = f (T ) 1. 真实比热容（The real specific heat capacity） ） 当温度变化趋于零的极限时的比热容。 当温度变化趋于零的极限时的比热容。 它表示某瞬间温度的比热容。 它表示某瞬间温度的比热容。
C，c，Cm，CV之间的关系： ， ， 之间的关系：
CV =
Cm 22 .4
kJ /( m 3 ⋅ K )
C = mc = nC m = V0CV
工程热力学与传热学第三章作业参考答案
“山水之乐”的具体化。3．第三段同样是写“乐”，但却是写的游人之乐，作者是如何写游人之乐的？明确：“滁人游”，前呼后应，扶老携幼，自由自在，热闹非凡；“太守宴”，溪深鱼肥，泉香酒洌，美味佳肴，应有尽有；“众宾欢”，投壶下棋，觥筹交错，说说笑笑，无拘无束。如此勾画了游人之乐。4．作者为什么要在第三段写游人之乐？明确：写滁人之游，
贯穿全篇，却有两个句子别出深意，不单单是在写乐，而是另有所指，表达出另外一种情绪，请你找出这两个句子，说说这种情绪是什么。明确：醉翁之意不在酒，在乎山水之间也。醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。这种情绪是作者遭贬谪后的抑郁，作者并未在文中袒露胸怀，只含蓄地说：“醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。”此句与醉翁亭的名称、“醉翁之
p50习题习题3214476p50习题习题33lnlnp50习题习题351331可逆绝热过程2自由膨胀lnln576kjkmcmr理想气体定值比热及比热比单原子双原子多原子摩尔定容比热ckjkmolk摩尔定压比热ckjkmolk比热比k16714129当计算精度要求不高或气体处于较低温度范围常采用定值比热忽略比热与温度的关系
Ws U mu mcv T1 T2 1746.3kJ
S 0
（2）自由膨胀
Ws 0 Q 0, U 0 T2 T1 340K
S
mcv
ln T2 T1
mR ln
v2 v1
5.76kJ/K
当计算精度要求不高，或气体处于较低温度 范围，常采用定值比热，忽略比热与温度的关系。 不同气体在标准状态下均为22.4m3，不同气体只 要其原子数相同则其摩尔定值比热相等。
江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。
工程热力学和传热学课后答案解析(前五章)
第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？错2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。
（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度?3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。
试问该真空造水设备的绝对压力有无变化?4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。
试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交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）取虚线内空间为系统。
（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。
（2）绝热系统。
注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。
图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。
（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。
耗散效应（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。
可逆（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。
可逆（4）100℃的水和15℃的水混合。
有限温差热传递6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。
大气压力为760mmHg。
试求:（1）真空室以及I室和II室的绝对压力；（2）表C的读数；（3） 圆筒顶面所受的作用力。
图1-2第二章 热力学第一定律一．基本概念功： 热量： 体积功： 节流：二．习题1．膨胀功、流动功、轴功和技术功四者之间有何联系与区别？ 2．下面所写的热力学第一定律表达是否正确？若不正确，请更正。
清华大学热工基础课件工程热力学加传热学(4)第三章
物质的多少还以物质的量（摩尔数）来衡量。 物质的量：n ，单位： mol（摩尔）。 摩尔质量： M ，1 mol物质的质量，kg/mol。
4
物质的量与摩尔质量的关系： n m M
摩尔质量与气体的相对分子量之间的关系：
1 kmol物质的质量数值与气体的相对分子质 量的数值相同。
MO2 = 32.0010-3 kg/mol MN2 = 28.0210-3 kg/mol
19
2) 理想气体的熵
根据熵的定义式及热力学第一定律表达式，
可得
ds q du pdv du p dv
Τ
T
TT
ds q dh vdp dh v dp
T
T
TT
对于理想气体，
du cV dT , dh cpdT , pv RgT
代入上面两式，可得
20
ds
cV
dT T
Rg
dv v
ds
cp
dT T
Rg
dp p
比热容为定值时 ，分别将上两式积分，可得
代入
s
cV ln
T2 T1
Rg ln
v2 v1
s
c
p
ln
T2 T1
Rgln
p2 p1
pv RgT和迈耶公式cp cV=Rg ，得 21
结论：
s
cV ln
p2 p1
cpln
v2 v1
（1）理想气体比熵的变化完全取决于初态和终 态，与过程所经历的路径无关。这就是说，理 想气体的比熵是一个状态参数。
M空气 = 28.96 10-3 kg/mol
5
摩尔体积 Vm ：1 mol物质的体积， m3/mol。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
习题课 理想气体的性质
13. Five grams of argon gas undergoes a change of state at constant internal energy. Initial pressure and temperature are 6.0 atm and 300K, respectively. The final volume occupied by the gas is three times that occupied initially. Assuming ideal-gas behavior, determine (a) the final temperature of the gas. (b) the final pressure of the gas. (c) the entropy change of the gas due to the change
习题课
理想气体的热力过程
10. 有一汽缸和活塞组成的系统，汽缸壁和活塞均由绝热
材料制成，活塞可在汽缸中无摩擦地自由移动。初始时
活塞位于汽缸中间，A,B两侧各有1kg空气, 压力均为
0.45MPa，温度同为900K。现对A侧冷却水管通水冷
却，A侧压力逐渐降低。求：
（1）压力降低到0.3MPa时， A，B两侧的体积是多少？
绝热
A PATAVA
B PBTB VB
绝热
A+B PTV
习题课
理想气体的热力过程
6. 在一个承受一定重量的活塞下有27℃的空气 0.4kg，占据容积0.25m3。试问
（1）当加入25kJ热量后,其温度上升到多少? 并作了多少功?
（2）若活塞到达最后位置后予以固定，此后 再继续加入25kJ热量, 则其压力上至多少?
习题课 理想气体的性质
12. An ideal gas has a molecular weight of 20. if its specific heat ratio at a given temperature is observed to be 1.25, determine cp and cV for the gas at the same temperature.
当地的大气压为Pb=750mmHg, 求再循环管的直径。
再循环管 40℃
冷空气20 ℃
空气预热器
习题课
理想气体的性质和计算
5. 某绝热的刚性容器，若用一隔板将其分为A和 B两个不相等的部分，其内各装有不同数量的 同一种理想气体，如图所示。气体状态参数初 始值是已知的。试推导隔板抽出后气体的平衡 温度和平衡压力表达式。
习题课 理想气体状态方程的应用
2. 某活塞式压气机向容积为9.5m3的储气箱中 充入空气。压气机每分钟从压力为p0=750mmHg, 温度为t0=15℃的大气中吸入0.2m3的空气。 若充气前储气箱压力表读数为0.5 bar, 温度为t1=17℃。 问经过多少分钟后压气机才能使储气箱内气体的 压力提高到p2=7bar，温度升为t2=50℃。
如图所示。己知冷空气的初始温度为t1=20℃, 空气容积
流量为V01=90000m3/h（标准状态下）。从再循环管引
来的热空气温度t3=350℃。
（1）若将冷空气温度提升至t2=40℃，求引出的热空气量。
设过程进行时的压力不变。
烟气
（2）又若热空气再循环管内空气 热空气350 ℃
表压力为150 mmH20， 流速为20m/s，
Q
A
B
（2）冷却水从系统带走的热量是多少？
（3）整个气体组成的系统熵变是多少？
（4）在p-v 图、T-s 图上大致表示两侧气体进 cv=0.717 k]/(kg·K) 。
习题课 理想气体状态方程的应用
11. A cylinder with a capacity of 2.0m3 contained oxygen gas at a pressure of 500KPa and 25℃ initially. Then a leak developed and was not discovered until the pressure dropped to 300KPa while the temperature stayed the same. Assuming ideal-gas behavior. Determine how much oxygen had leaked out of the cylinder by the time the leak was discovered.
工程热力学与传热学
工程热力学
第三章 理想气体的性质和热力过程 习题课
习题课 理想气体状态方程的应用
1. 启动柴油机用的空气瓶, 体积V=0.3m3, 装有p1=8MPa，Tl=303K 的压缩空气。 启动后, 瓶中空气压力降低为p2=4.6MPa, 这时T2=303K。 求用去空气的量 (mol) 及相当的质量 (kg)。
习题课
理想气体的热力过程
8. 1kg 空气在多变过程中吸取 41.87kJ的热量时, 将使其容积增大10倍, 压力降低 8 倍。求： （1）过程中空气的热力学能变化量； （2）空气对外所作的膨胀功及技术功。 设空气 cv=0.716kJ/(kg·K)，k=1.4 。
习题课
理想气体的热力过程
9. 在一具有可移动活塞的封闭气缸中, 储有温度 t1=45℃, 表压力为pgl=10KPa 的氧气0.3m3。 在定压下对氧气加热, 加热量为40kJ；再经过 多变过程膨胀到初温45℃, 压力为18KPa。 设环境大气压力为0.1MPa, 氧气比热容为定值。 求：（1）两过程的焓变量及所作的功； （2）多变膨胀过程中气体与外界交换的热量。
习题课
理想气体的热力过程
7. 空气以qm=0.012kg/s的流量流过散热良好的压缩 机，入口参数P1=0.102MPa，T1=305K，可逆压 缩到出口压力P2=0.51MPa，然后进入储气罐。 求1kg空气的焓变量Δh和熵变量Δs，以及压缩机 消耗的功率P和每小时的散热量Qτ。 （1）设空气按定温压缩； （2）设空气按可逆绝热压缩； （3）设空气按n=1.28的多变过程压缩。 比热容取定值。
习题课 理想气体状态方程的应用
3. 某电厂有三台锅炉合用一个烟囱，每台锅炉 每秒产生烟气73m3（已折算成标准状态下的 体积），烟囱出口处的烟气温度为100℃，
压力近似为101.33 kPa，烟气流速为30m/s。
求烟囱的出口直径。
习题课
理想气体的性质和计算
4. 为了提高进人空气预热器的冷空气温度,采用再循环管,