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 第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)

工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版第1章 基本概念及定义1.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。
2.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。
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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。
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。
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。
4题图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。
或者说,孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。
12.图1-22中容器为刚性绝热容器,分成两部分,一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板,(1)突然抽去隔板,气体(系统)是否作功?(2)设真空部分装有许多隔板,逐个抽去隔板,每抽一块板让气体先恢复平衡在抽p v1a b29题图a b冷水 冷水热水传热 传热 热水 电流下一块,则又如何?(3)上述两种情况从初态变化到终态,其过程是否都可在p -v 图上表示?4.一刚性容器,中间用绝热隔板分为两部分,A 中存有高压空气,B 中保持真空,如图2-12所示。
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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 热力学第一定律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。
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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。
24p=p b+p g中,压p b67.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。
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12(1(2)体先恢复平衡在抽下一块,则又如何?(3)上述两种情况从初态变化到终态,其过程是否都可在p-v图上表示?p14.一刚性容器,中间用绝热隔板分为两部分,A 中存有高压空气,B 中保持真空,如图2-12所示。
若将隔板抽去,分析容器中空气的热力学能将如何变化?若在隔板上有一小孔,气体泄漏入B 中,分析A 、B 两部分压力相同时A 、B 两部分气体热力学能如何变化? 能在。
89.气体流入真空容器,是否需要推动功?推动功的定义为,工质在流动时,推动它下游工质时所作的功。
下游无工质,故不需要推动功。
利用开口系统的一般能量方程式推导的最终结果也是如此。
11.为什么稳定流动开口系内不同部分工质的比热力学能、比焓、比熵等都会改变,而整个系统的∆U CV =0、∆H CV =0、∆S CV=0?控制体的∆U CV=0、∆H CV=0、∆S CV=0是指过程进行时间前后的变化值,稳定流动系统在不同时间内各点的状态参数都不发生变化,所以∆U CV=0、∆H CV=0、∆S CV=0。
稳定流动开口系内不同部分工质的比热力学能、比焓、比熵等的改变仅仅是依坐标的改变。
13.1-1、2-2h3q m3(h3+c f32/2+gz3)如果合流前后流速变化不太大,且势能变化一般可以忽略,则能量方程为:q m1⋅h1+ q m2⋅h2= q m3⋅h3出口截面上焓值h3的计算式h3=(q m1⋅h1+ q m2⋅h2)/ q m3本题中,如果流体反向流动就是分流问题,分流与合流问题的能量方程式是一样的,一般习惯前后反过来写。
工程热力学课后思考题答案__第四版_沈维道_童钧耕之欧阳体创编

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=pb+pg (p> pb), p= pb -pv (p<pb)中,当地大气压是否必定是环境大气压?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.温度计测温的基本原理是什么?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 (温度的标尺,简称温标) 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.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。
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 (2)

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。
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。
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。
4题图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。
或者说,孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。
12.图1-22中容器为刚性绝热容器,分成两部分,一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板,(1)突然抽去隔板,气体(系统)是否作功?(2)设真空部分装有许多隔板,逐个抽去隔板,每抽一块板让气体先恢复平衡在抽p v1 a b29题图下一块,则又如何?(3)上述两种情况从初态变化到终态,其过程是否都可在p-v图上表示?4.一刚性容器,中间用绝热隔板分为两部分,A中存有高压空气,B 中保持真空,如图2-12所示。
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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。
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。
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。
4题图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。
或者说,孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。
12.图1-22中容器为刚性绝热容器,分成两部分,一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板,(1)突然抽去隔板,气体(系统)是否作功?(2)设真空部分装有许多隔板,逐个抽去p v1a b29题图隔板,每抽一块板让气体先恢复平衡在抽下一块,则又如何?(3)上述两种情况从初态变化到终态,其过程是否都可在p -v 图上表示?4.一刚性容器,中间用绝热隔板分为两部分,A 中存有高压空气,B 中保持真空,如图2-12所示。
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工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版第1章 基本概念及定义1.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。
2.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 v b b e b P P P P P P P P 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。
工程热力学课后思考题答案__第四版_沈维道_童钧耕

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?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 (温度的标尺,简称温标) separately 、 Whenthey are in thermal equilibrium, they have the same temperature 、 Then we can know the temperature of body Awith temperature scale marked on thermometer 、 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。
工程热力学课后思考题答案__第四版_沈维道_童钧耕之欧阳学文创作

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?欧阳学文不一定,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=pb+pg (p> pb), p= pb pv中,当地大气压是否必定是环境大气压?当地大气压pb改变,压力表4题图读数就会改变。
当地大气压pb不一定是环境大气压。
5.温度计测温的基本原理是什么?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 (温度的标尺,简称温标) separately. When they are in thermal equilibrium, they have the same temperature. Then we can know the temperature of body A with temperaturescale marked on thermometer.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。
(完整版)工程热力学第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)

工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版第1章 基本概念及定义1.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。
2.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。
工程热力学课后思考题答案--第四版-沈维道-童钧耕上课讲义

工程热力学课后思考题答案--第四版-沈维道-童钧耕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?热力学第零定律The zeroth law of thermodynamics enables us to measure temperature. In order to measuretemperature of body A, we compare body C — a thermometer — with body A and temperature scales (温度的标尺,简称温标) separately. Whenthey 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.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。
工程热力学课后思考题答案__第四版_沈维道_童钧耕

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?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 (温度的标尺,简称温标) separately. Whenthey 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.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。
第四版工程热力学课后习题答案.doc

第四版工程热力学课后习题答案【篇一:工程热力学第四版课后习题答案】txt> 本题解是沈维道、童钧耕编写高等教育出版社出版的“十一五”国家级规划教材《工程热力学》第 4 版的配套资料。
本题解提供的解法是从教学的角度出发的,未必是唯一的或是最好的,题解中出现的错误恳请读者批评指正。
上海交通大学机械与动力工程学院童钧耕2007/11/22第一章基本概念1-1 英制系统中采用华氏温标,它规定在标准大气压(101 325 pa )下纯水的冰点是32 f ,汽点是212 f ,试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。
解:{t}f 32 {t}c 0 21232 100 0180 {t}c 32 9{t}c32 {t}f 100 51-2 英制系统中朗肯温度与华氏温度的关系为{t}r {t}f 459.67 。
已知热力学绝对温标及朗肯温标在纯水冰点的读数分别是273.15k 和491.67r ;汽点的读数分别是373.15k 和671.67r 。
(1)导出朗肯温度和开尔文温度的关系式;(2)开尔文温标上绝对零度在朗肯温标上是多少度?解:(1)若任意温度t 在朗肯温标上读数为t(r) 在热力学绝对温标上读数为t(k),则671.67 491.67 t(r) 491.67373.15273.15t(k) 273.15{t}r 1.8{t}k 解得(2)据上述关系{t}k 0 时,{t}r01-3 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100n 和1000n 。
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0n 时,其绝对温标读数是多少q?解:(1){t}n 100 {t}c 0 1000100 100 0 {t}n 9{t}c 100(2){t}q {t}n c 9{t}c 100 c 9[{t}k 273.15]100 c据题意,当{t}k 0 时,{t}q 0 ,解得上式中c2358.35 ,代回原式得{t}q {t}n2358.35{t}n 0 时,t 2358.385q 。
(word完整版)工程热力学第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)

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。
工程热力学第四版沈维道
第
1.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。
2.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?
⑵ 若系统原处于平衡状态,则只有在外界的作用下(作功或传热)系统的状态才会发生变。
⒏ 图1-16a、b所示容器为刚性容器:⑴将容器分成两部分。一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板。若突然抽去隔板,气体(系统)是否作功?
⑵设真空部分装有许多隔板,每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块,问气体(系统)是否作功?
⒒工质及气缸、活塞组成的系统经循环后,系统输出的功中是否要减去活塞排斥大气功才是有用功?
答:不需要。由于活塞也包含在系统内,既然系统完成的是循环过程,从总的结果看来活塞并未改变其位置,实际上不存在排斥大气的作用。
第2章
1.热力学能就是热量吗?
答:不是。热力学能是工质的状态参数,是工质的性质,是工质内部储存能量,是与状态变化过程无关的物理量。热量是工质状态发生变化时通过系统边界传递的热能,其大小与变化过程有关,热量不是状态参数。
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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。
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。
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。
4题图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。
或者说,孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。
12.图1-22中容器为刚性绝热容器,分成两部分,一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板,(1)突然抽去隔板,气体(系统)是否作功?(2)设真空部分装有许多隔板,逐个抽去隔板,每抽一块板让气体先恢复平衡在抽p v1a b29题图a b冷水 冷水热水传热 传热 热水 电流下一块,则又如何?(3)上述两种情况从初态变化到终态,其过程是否都可在p -v 图上表示?4.一刚性容器,中间用绝热隔板分为两部分,A 中存有高压空气,B 中保持真空,如图2-12所示。
若将隔板抽去,分析容器中空气的热力学能将如何变化?若在隔板上有一小孔,气体泄漏入B 中,分析A 、B 两部分压力相同时A 、B 两部分气体热力学能如何变化?q =∆u +wq=0,∆u 为负值(u 减少),转化为气体的动能,动能在B 中经内部摩擦耗散为热能被气体重新吸收,热力学能增加,最终∆u =0。
5. 热力学第一定律的能量方程式是否可写成下列形式?为什么?q =∆u +pvq 2-q 1=(u 2-u 1)+(w 2-w 1)不可以。
w 不可能等于pv ,w 是过程量,pv 则是状态参数。
q 和w 都是过程量,所以不会有q 2-q 1和w 2-w 1。
8.焓是工质流入(或流出)开口系时传递入(或传递出)系统的总能量,那么闭口系工质有没有焓值?比较正规的答案是,作为工质的状态参数,闭口系工质也有焓值,图2-12 自由膨胀但是由于工质不流动,所以其焓值没有什么意义。
焓=热力学能+占位能9.气体流入真空容器,是否需要推动功?推动功的定义为,工质在流动时,推动它下游工质时所作的功。
下游无工质,故不需要推动功。
利用开口系统的一般能量方程式推导的最终结果也是如此。
11.为什么稳定流动开口系内不同部分工质的比热力学能、比焓、比熵等都会改变,而整个系统的∆U CV=0、∆H CV=0、∆S CV=0?控制体的∆U CV=0、∆H CV=0、∆S CV=0是指过程进行时间前后的变化值,稳定流动系统在不同时间内各点的状态参数都不发生变化,所以∆U CV=0、∆H CV=0、∆S CV=0。
稳定流动开口系内不同部分工质的比热力学能、比焓、比熵等的改变仅仅是依坐标的改变。
13. 几股流体汇合成一股流体称为合流,如图2-13所示。
工程上几台压气机同时向主气道送气以及混合式换热器等都有合流的问题。
通常合流过程都是绝热的。
取1-1、2-2和3-3截面之间的空间为控制体积,列出能量方程式并导出出口截面上焓值h3的计算式。
进入系统的能量–离开系统的能量=系统贮存能量的变化系统贮存能量的变化:不变。
进入系统的能量:q m1带入的和q m2带入的。
没有热量输入。
q m1(h1+c f12/2+gz1)+ q m2(h2+c f22/2+gz2)离开系统的能量:q m3带出的,没有机械能(轴功)输出。
q m3(h3+c f32/2+gz3)如果合流前后流速变化不太大,且势能变化一般可以忽略,则能量方程为:q m1⋅h1+ q m2⋅h2= q m3⋅h3出口截面上焓值h3的计算式h3=(q m1⋅h1+ q m2⋅h2)/ q m3本题中,如果流体反向流动就是分流问题,分流与合流问题的能量方程式是一样的,一般习惯前后反过来写。
q m1⋅h1 = q m2⋅h2+ q m3⋅h33.摩尔气体常数R值是否随气体的种类而不同或状态不同而异?摩尔气体常数R是基本物理常数,它与气体的种类、状态等均无关。
4.如果某种工质的状态方程式为pv=R g T,这种工质的比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数吗?是的。
7.气体有两个独立的参数,u(或h)可以表示为p和v的函数,即u=f(p, v)。
但又曾得出结论,理想气体的热力学能(或焓)只取决于温度,这两点是否矛盾?为什么?不矛盾。
pv=R g T。
热力学能(或焓)与温度已经相当于一个状态参数,他们都可以表示为独立参数p和v的函数。
9.气体热力性质表中的u、h及s0的基准是什么状态?标准状态10.在图3-15所示的T–s图上任意可逆过程1–2的热量如何表示?理想气体1和2状态间热力学能变化量、焓变化量能否在图上用面积表示?若1–2经过的是不可逆过程又如何?曲线1-2下的曲边梯形面积就是任意可逆过程1–2的热量。
dQ=TdS沿过程的积分。
Q=∆U+W,所以∆U=Q–W。
不可逆过程传热量不能用曲边梯形面积表达,但是热力学能和焓还可以用原方式表达,因为热力T学能和焓都是状态参数,其变化与过程路径无关。
12.熵的数学定义式为ds=dq/T,又dq=cdT,故ds=(cdT)/T。
因理想气体的比热容是温度的单值函数,所以理想气体的熵也是温度的单值函数,这一结论是否正确?若不正确,错在何处?不正确。
错在c不是状态参数,与过程有关。
是温度单值函数的是定过程比热。
13.试判断下列各说法是否正确:(1)气体吸热后熵一定增大;(2)气体吸热后温度一定升高;(3)气体吸热后热力学能一定增加;(4)气体膨胀时一定对外作功;(5)气体压缩时一定耗功。
(1)正确;(2)不正确;(3)不正确;(4)正确;(5)正确。
15.水的三相点的状态参数是不是唯一确定的?三相点与临界点有什么差异?水的三相点的状态参数是唯一确定的,这一点由吉布斯相律确认:对于多元(如k个组元)多相(如f个相)无化学反应的热力系,其独立参数,即自由度n = k–f + 2。
三相点:k =1,f = 3,故n = 0。
三相点是三相共存点,在该点发生的相变都具有相变潜热。
临界点两相归一,差别消失,相变是连续相变,没有相变潜热。
三相点各相保持各自的物性参数没有巨大的变化,临界点的物性参数会产生巨大的峰值变化。
三相点和临界点是蒸汽压曲线的两个端点。
三相点容易实现,临界点不容易实现。
17.水在定压汽化过程中,温度保持不变,因此,根据q=∆u+w,有人认为过程中的热量等于膨胀功,即q=w,对不对?为什么?不对。
∆u=c v∆T是对单相理想气体而言的。
水既不是理想气体,汽化又不是单相变化,所以q=w的结论是错的。
2.对于理想气体的任何一种过程,下列两组公式是否都适用?∆u =c v (t 2–t 1),∆h =c p (t 2–t 1);q =∆u =c v (t 2–t 1),q =∆h =c p (t 2–t 1)第一组都适用,第二组不适用。
第二组第一式只适用于定容过程,第二式只适用于定压过程。
4.过程热量q 和过程功w 都是过程量,都和过程的途径有关。
由理想气体可逆定温过程热量公式q =1211ln v v v p 可知,只要状态参数p 1、v 1和v 2确定了,q 的数值也确定了,是否可逆定温过程的热量q 与途径无关?“可逆定温过程”已经把途径规定好了,此时谈与途径的关系没有意义。
再强调一遍,过程热量q 和过程功w 都是过程量,都和过程的途径有关。
7.试判断下列各种说法是否正确?(1) 定容过程即无膨胀(或压缩)功的过程;(2) 绝热过程即定熵过程;(3) 多变过程即任意过程。
答:(1) 定容过程即无膨胀(或压缩)功的过程; ——正确。
(2) 绝热过程即定熵过程; ——错误,可逆绝热过程是定熵过程,不可逆绝热过程不是定熵过程。
(3) 多变过程即任意过程。
——错误,右图中的过程就不是多变过程。
7题图9.如图4-18所示,今有两个任意过程a –b 及a –c ,b 点及c 点在同一条绝热线上,(1) 试问∆u ab 与∆u ac 哪个大?(2) 若b 点及c 点在同一条定温线上,结果又如何?依题意,T b >T c ,所以∆u ab >∆u ac 。
若b 点及c 点在同一条定温线上,则∆u ab =∆u ac 。
11.下列三式的使用条件是什么?p 2v 2k =p 1v 1k ,T 1v 1k-1=T 2v 2k-1,T 1k k p 11--=T 2k k p 12--使用条件是:理想气体,可逆绝热过程。
12.T –s 图上如何表示绝热过程的技术功w t 和膨胀功w ?4-14 试以可逆绝热过程为例,说明水蒸气的热力过程与理想气体的热图4-18题解p ba cO v图4-18力过程的分析计算有什么异同?相同点:都是首先确定起始状态和结束状态,然后在计算过程的作功量等数据。
计算过程中,始终要符合热力学第一定律。
不同点:理想气体的计算是依靠理想气体状态方程以及功和热量的积分计算式进行计算,而水蒸气是依靠查图查表进行计算。
5-1热力学第二定律能否表达为:“机械能可以全部变为热能,而热能不可能全部变为机械能。
”这种说法有什么不妥当?答:热能不是不可能全部变成机械能,如定温过程就可以。
但想要连续地将热能转变为机械能则是不可能的。
5-2理想气体进行定温膨胀时,可从单一恒温热源吸入的热量,将之全部转变为功对外输出,是否与热力学第二定律的开尔文叙述有矛盾?提示:考虑气体本身是否有变化。
答:理想气体进行定温膨胀时,压力不断降低,体积越来越大。
当压力低到外界压力时,就不能再继续降低了,过程也就停止了。
热力学第二定律的开尔文叙述的内容是:不可能制造出从单一热源吸热,使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机(第二类永动机是不可能制造成功的。