工程热力学习题解答-6
(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。
工程热力学习题答案(全)
课后思考题及习题答案思考题1-2： 否，闭口是说没有物质交换绝热是说没有热量交换没有排除做功的可能，所以不是孤立系统。
思考题1-7：否，稳定但不平衡，平衡的概念是内外同时建立热和力的平衡，显然铁棒上各点的温度并不相同，即存在热的不平衡习题1-3：212111111262111ln ln 0.50.5100.172ln138.374kJ 0.1v vv pp v p v v p p v w pdv dv v ==⨯⨯⨯====⎰⎰ 习题1-4：sin B P gl ρα=+6310sin 0.1100.89.80720010sin30?=99215.44 Pa P B gl ρα-=-=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯３习题1-5：21w pdv =⎰1) p=定值：210.0560.020.71021kJ v v p w dv dv ⨯===⎰⎰；2) pV=定值：216211121110.05ln 0.7100.02ln 12.8kJ 0.02v vvp v v p v w pdv dv v =⨯⨯⨯====⎰⎰ 习题1-7：需由热泵向室内提供的热量为：31700001024010019264.43600Q ⨯=-⨯-= w120Q w ε=10219264.4==3.8535Q w ε=kw 习题1-9：1) 512010==3.9773600Q w ε=⨯2) 5210=107360074800Q Q w =--⨯= kJ/h 3) 127.783600Q w == kw思考题2-5：甲与乙的看法都是错误的。
首先依题意可知，如果瓶内氧气压力要减少一半，相应的质量也会减少一半。
对于甲的看法：虽然每次抽出的氧气体积不变，但是由于每抽气一次均会导致气瓶中的压力会有所有下降，每次抽出来的氧气质量也是不同的，甲的错误就在于认为每次抽出的来氧气质量会相同。
而对于乙的看法：乙则认为气瓶内氧气体积增大一倍，压力就会减半，但是在抽气过程中，瓶内氧气的质量是在改变的，因此其结论也是错误的。
工程热力学课后习题与答案第六版
2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送 300 m 3的空气，如外界的温度增高到 27 C ，大气压降低到99.3kPa ，而鼓风机每小时的送风量仍为300m 3,问鼓风机送风量的质量改变多少？解：同上题2-2.已知N 2的M = 28,求（1） N 2的气体常数; （2 ）标准状态下N 2的比容和密度；（3 ） T1 t1 273T2 t2 273(4)压入的CO 2的质量(3)m m1 m2p O.IMPa ，t 500‘c 时的摩尔容积 Mv 工(公0)R T2 T1(5)将（1 ）、（2）、（3）、⑷代入（5）式得解：（1） N 2的气体常数m=12.02kgRT vp 296.9 273 =0.8 m 3/ kg 101325 1 ■ , 3—= 1.25 kg/mv(3) p 0.1MPa ，t 500 c 时的摩尔容积 V/p2 p1、300/99.3 101.325、 m m1 m2 ( )( ) R T2 T1 287 300 273=41.97kg1000 Mv R T M v = — = 64.27 m 3/kmol P 2-3 .把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里，起始表 压力 P g1 30 kPa ,终了表压力 P g2 0.3Mpa , 温度由t1 = 45 C 增加到t2 = 70 C 。
试求被压入的 CO 2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。
2-6空气压缩机每分钟自外界吸入温度为 15 C 、压力为0.1MPa 的空气3 m 3，充入容积8.5 m 3的储气 罐内。
设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问 在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提 高到0.7MPa ?设充气过程中气罐内温度不变。
解：热力系：储气罐。
使用理想气体状态方程。
第一种解法：首先求终态时需要充入的空气质量m2p2v2 RT257 10 8.5287 288kg压送前储气罐中CO 2的质量 ’ p1v1 m1RT1 压送后储气罐中CO 2的质量 c p2v2 m2RT2 根据题意 容积体积不变；R = 188.9 p1 P g1 B （ 1） p2 P g2 B（2）压缩机每分钟充入空气量5pv 1 10 3mkgRT 287 288所需时间 丄 m2t19.83minm第二种解法将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为0.1MPa —定量的空气压缩为 0.7MPa 的空气； 或者说0.7MPa 、8.5 m 3的空气在0.1MPa 下占体积 为多少的问题。
(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）。
工程热力学习题答案
工程热力学习题答案课后思考题及习题答案思考题1-2：否，闭口是说没有物质交换绝热是说没有热量交换没有排除做功的可能，所以不是孤立系统。
思考题1-7：否，稳定但不平衡，平衡的概念是内外同时建立热和力的平衡，显然铁棒上各点的温度并不相同，即存在热的不平衡习题1-3：212111111262111ln ln 0.50.5100.172ln138.374kJ 0.1v vv pp v p v v p p v w pdv dv v ======??习题1-4：sin B P gl ρα=+6310sin 0.1100.89.80720010sin30?=99215.44 Pa P B gl ρα-=-=?-３习题1-5：21w pdv =?1) p=定值：210.0560.020.71021kJ v v p w dv dv ?===??；2) pV=定值：216211121110.05ln 0.7100.02ln 12.8kJ 0.02v vvp v v p v w pdv dv v =====??习题1-7：需由热泵向室内提供的热量为：31700001024010019264.43600Q ?=-?-= w120Q w ε=10219264.4==3.8535Q w ε=kw 习题1-9：1) 512010==3.9773600Q w ε=?2) 5210=107360074800Q Q w =--?= kJ/h 3) 1 27.783600Q w == kw思考题2-5：甲与乙的看法都是错误的。
首先依题意可知，如果瓶内氧气压力要减少一半，相应的质量也会减少一半。
对于甲的看法：虽然每次抽出的氧气体积不变，但是由于每抽气一次均会导致气瓶中的压力会有所有下降，每次抽出来的氧气质量也是不同的，甲的错误就在于认为每次抽出的来氧气质量会相同。
而对于乙的看法：乙则认为气瓶内氧气体积增大一倍，压力就会减半，但是在抽气过程中，瓶内氧气的质量是在改变的，因此其结论也是错误的。
《工程热力学》(第四版)习题提示及答案06章习题提示与答案
习题提示与答案第六章 热能的可用性及火用分析6-1 汽车用蓄电池中储存的电能为1 440W ·h 。
现采用压缩空气来代替它。
设空气压力为6.5 MPa 、温度为25 ℃，而环境的压力为0.1MPa ，温度为25 ℃，试求当压缩空气通过容积变化而作出有用功时，为输出1 440 W ·h 的最大有用功所需压缩空气的体积。
提示：蓄电池存储的电能均为可转换有用功的火用 ，用压缩空气可逆定温膨胀到与环境平衡时所作出的有用功替代蓄电池存储的电能，其有用功完全来源于压缩空气的火用 ，即W u =me x ,U 1。
单位质量压缩空气火用 值()()()010010011,x s s T v v p u u e U ---+-=，空气作为理想气体处理。
答案：V =0.25 m 3。
6-2 有一个刚性容器，其中压缩空气的压力为3.0 MPa ，温度和环境温度相同为25 ℃，环境压力为0.1 MPa 。
打开放气阀放出一部分空气使容器内压力降低到1.0 MPa 。
假设容器内剩余气体在放气时按可逆绝热过程变化，试求：(1) 放气前、后容器内空气比火用U e x,的值；(2) 空气由环境吸热而恢复到25 ℃时空气的比火用U e x,的值。
提示：放气过程中刚性容器中剩余气体经历了一个等熵过程，吸热过程为定容过程；空气可以作为理想气体处理；各状态下容器中空气的比 火用()()()00000x s s T v v p u u e U ,---+-=。
答案：e x ,U 1=208.3 kJ/kg ，e x ,U 2=154.14 kJ/kg ，e x ,U 3=144.56kJ/kg 。
6-3 有0.1 kg 温度为17 ℃、压力为0.1 MPa 的空气进入压气机中，经绝热压缩后其温度为207 ℃、压力为0.4 MPa 。
若室温为17 ℃，大气压力为0.1 MPa ，试求该压气机的轴功，进、出口处空气的比 火用 H e x,。
工程热力学第6章习题答案
第6章 热力学一般关系式和实际气体的性质6-1 一个容积为23.3m 3的刚性容器内装有1000kg 温度为360℃水蒸气，试分别采用下述方式计算容器内的压力：1) 理想气体状态方程； 2) 范德瓦尔方程； 3) R-K 方程；4) 通用压缩因子图；4）查附录，水蒸气的临界参数为：K T cr 3.647=，bar p cr 9.220=，Z Pakg m K K kg J Z p v T ZR p p p cr g cr r 5682.0109.220/0233.015.633/9.461153=×××⋅×=×==978.03.64715.633===K K T T T crr 查通用压缩因子图6-3，作直线r p Z 76.1=与978.0=r T 线相交，得82.0=r p则bar MPa p p p cr r 1819.22082.0=×== 5）查水蒸气图表，得bar p 02.100=6-2 试分别采用下述方式计算20MPa 、400℃时水蒸气的比体积： 1) 理想气体状态方程； 2) 范德瓦尔方程； 3) R-K 方程；()b V V T b V m m m +−5.05.05.022−⎟⎟⎠⎜⎜⎝−+−pT V pT b p V p m m m mm m V V V ⎟⎠⎞⎜⎝⎛×−+×××−××−⇒5.02626315.67320059.14202111.010*******.015.6733.8314102015.6733.8314 067320002111.059.1425.0=××−()000058.002748.00004456.0005907.0279839.023=−−+−×−⇒m m m V V V000058.002112.0279839.023=−×+×−⇒m m m V V Vkmol m V m /1807.03=⇒ 则kg m V v m /01003.002.18/3==⇒4）查附录，水蒸气的临界参数为：K T cr 3.647=，bar p cr 9.220=，905.09.220200===cr r p pp()()()∫∫∫⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−+−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−=−−21212122221221v v v v v v g dv v a dv b v b b v d b v T R ()()⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−−+⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛−−=1212212211211ln 21v v a b v b v b b v b v T R g 6-4 Berthelot 状态方程可以表示为：2mm TV ab V RT p −−=，试利用临界点的特性即0=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂cr T m V p 、022=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂crT m V p 推出：cr cr p T R a 326427=，cr cr p RT b 83= 解：()0232=+−−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂m cr m cr T m V T a b V RT V p cr()322m cr m cr V T ab V RT =−⇒ （1） ()0624322=−−=⎟⎟⎞⎜⎜⎛∂∂cr V T a b V RT V p ()433cr V T a b V RT =−⇒ （2）()22T R b v T p g v−−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂()()v C T R b v p g 22+−=⇒ 由于以上两式是同一方程，必然有()()021==v C T C ，即()TR b v p g 2−=6-6 在一个大气压下，水的密度在约4℃时达到最大值，为此，在该压力下，我们可以方便地得到哪个温度点的()T p s ∂∂/的值？是3℃，4℃还是5℃？解：由麦克斯韦关系式p TT v p s ⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂−=⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂，可知在一个大气压的定压条件下，4℃时有0=⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂T v 。
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 /3v 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/32-3．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1111RT v p m =压送后储气罐中CO2的质量2222RT v p m =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。
工程热力学习题解答-6
第六章 气体动力循环思 考 题1. 内燃机循环从状态f 到状态g （参看图6-1）实际上是排气过程而不是定容冷却过程。
试在p -v 图和T -s 图中将这一过程进行时气缸中气体的实际状态变化情况表示出来。
答：f 到g 是一排气过程，这是排气阀门打开，气缸中的气体由于压力高于大气压力而迅速膨胀，大部分气体很快排出气缸。
气体的这一快速膨胀过程接近于绝热膨胀过程，如不考虑摩擦则为定熵过程（下图中过程1-2），如考虑膨胀时的内部摩擦，则气缸中气体的比熵略有增加（下图中过程1-2’）。
2. 活塞式内燃机循环中，如果绝热膨胀过程不是在状态5结束 ( 图6-26 )，而是继续膨胀到状态6 (p 6 = p 1 ) ,那么循环的热效率是否会提高？试用温熵图加以分析。
答：按图2-26’所示的循环，其热效率为''221111t t q q qq q ηη-=->-=可见，如果继续膨胀到状态b 时，循环的热效率比原来膨胀5要高一些。
3. 试证明：对于燃气轮机装置的定压加热循环和活塞式内燃机的定容加热循环，如果燃烧前气体被压缩的程度相同，那么它们将具有相同的理论热效率。
[证明] 燃气轮机装置的定压加热循环表示在T-S 图中如图a)所示活塞式内燃机的定容加热循环表示在T-S 图b)图6-26’T燃气轮机定压加热循环理论热效率可由(6-13)式求得00,111t p κκηπ-=-a)内燃机定容加热循环理论热效率可由(6-5)式求得0,111t v κηε-=-b)因为12V V ε=，而对空气等熵压缩过程来说111221V P V P κκπ⎛⎫== ⎪⎝⎭，将它代入(b),因而10,,1211111t v t p P P κηηπ=-=-=⎛⎫ ⎪⎝⎭4. 在燃气轮机装置的循环中，如果空气的压缩过程采用定温压缩（而不是定熵压缩），那么压气过程消耗的功就可以减少，因而能增加循环的净功（w 0）。
在不采用回热的情况下，这种定温压缩的循环比起定熵压缩的循环来，热效率是提高了还是降低了？为什么？答：采用定温压缩是可以增加循环的净功（w 0）（因为压气机耗功少了）但是如果不同时采用回热的话，将会使循环吸热量增加（1q ↑），这是因为定温压缩终了的空气温度低，因而要把压缩终了的空气的温度加热到指定的温度话，定温压缩后的吸热量要比定熵压缩后的吸热量多。
工程热力学课后题答案
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mm 200，⽔银柱⾼mm 800，如图2-26所⽰。
已知⼤⽓压⼒为mm 735Hg ，试求容器中⽓体的绝对压⼒为多少kPa ？解：根据压⼒单位换算kPap p p p kPaPa p kPa p Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==?=? ==?=?=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ο30=α，压⼒计中使⽤3/8.0cm g =ρ的煤油，斜管液体长度mm L 200=，当地⼤⽓压⼒MPa p b 1.0=，求烟⽓的绝对压⼒（⽤MPa 表⽰）解：MPaPa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -?====αρMPa p p p v b 0992.0108.7841.06=?-=-=-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C 为压⼒表，读数为kPa 110，B 为真空表，读数为kPa 45。
若当地⼤⽓压kPa p b 97=，求压⼒表A 的读数（⽤kPa表⽰）kPa p gA 155=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MPa 4.13；冷凝器内的蒸汽压⼒⽤真空表测量，其读数为mmHg 706。
工程热力学 课后习题答案 可打印 第三版 第六章
a p + 2 (Vm − b) = RT Vm
得
(16.21×106 +
0.1361 )(Vm − 3.85 ×10−5 ) = 8.3145 ×189 2 Vm
展开可解得
Vm = 0.081× 10−3 m 3 /mol
m=
V 0.425m3 M= × 28.01×10−3 kg/mol = 147.0kg 3 Vm 0.081m / mol
b=
0.08664 RTc 0.08664 × 8.3145J/(mol ⋅ K) × 126.2K = = 0.0268 × 10−3 m3 /mol 6 pc 3.39 ×10 Pa
将 a，b 值代入 R-K 方程：
p=
RT a 8.3145 × 189 0.13864 − 0.5 = − −3 0.5 Vm − b T Vm (Vm + b) Vm − 0.0268 × 10 189 Vm (Vm + 0.0268 × 10−3 )
（2）利用通用压缩因子图 查附表，水的临界参数为 pc = 22.09MPa、Tc = 647.3K
pr =
p 5MPa = = 0.226 pc 22.09MPa
Tr =
T 723.15K = = 1.11 Tc 647.3K
查通用压缩因子图 Z=0.95
v′ =
ZRgT p
=
0.95 × 8.3145kJ /(mol ⋅ K) × 723.15K = 0.063340m3 /kg 18.02 × 10−3 kg/mol × 5 ×106 Pa
将 a，b 值代入 R-K 方程：
p1 =
RT1 a − 0.5 Vm − b T1 Vm (Vm + b) = 8.3145J/(kg ⋅ K) × 298K 3.1985Pam 6 K1/2 /mol2 − −3 3 3 0.5 (0.963m − 0.0296m /mol) × 10 (298K) 0.963m3 (0.963m3 + 0.0296m3 /mol) × 10 −6
工程热力学(第五版)课后习题答案(全)
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 /3v 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/32-3．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1111RT v p m =压送后储气罐中CO2的质量2222RT v p m =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。
工程热力学-思考题答案-沈维道-第六章
第六章气体与蒸汽的流动1. 答：改变气流速度主要是气流本身状态变化。
2. 答：气流速度为亚声速时图6-1中的1图宜于作喷管，2图宜于作扩压管，3图宜于作喷管。
当声速达到超声速时时1图宜于作扩压管，2图宜于作喷管，3图宜于作扩压管。
4图不改变声速也不改变压强。
3. 答：摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。
摩擦引起出口速度变小，出口动能的减小引起出口焓值的增大。
4. 答：1）若两喷管的最小截面面积相等，两喷管的流量相等，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。
2) 若截取一段，渐缩喷管最小截面面积大于缩放喷管最小截面面积，则渐缩喷管的流量小于缩放喷管的流量，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。
5. 答：定焓线并不是节流过程线。
在节流口附近流体发生强烈的扰动及涡流，不能用平衡态热力学方法分析，不能确定各截面的焓值。
但是在距孔口较远的地方流体仍处于平衡态，忽略速度影响后节流前和节流后焓值相等。
尽管节流前和节流后焓值相等，但不能把节流过程看作定焓过程。
距孔口较远的地方属于焓值不变的过程所以=0第七章 压气机的压气过程1. 答：分级压缩主要是减小余隙容积对产气量的影响，冷却作用只是减小消耗功。
所以仍然需要采用分级压缩。
2. 答：绝热压缩时压气机不向外放热，热量完全转化为工质的内能，使工质的温度升高不利于进一步压缩容易对压气机造成损伤，耗功大。
等温压缩压气机向外放热，工质的温度不变，有利于进一步压缩耗功小，所以等温压缩更为经济。
3. 答：由第一定律能量方程式，dh t w h q +∆=定温过程，所以，同时则有多变过程绝热压缩过程，所以等温过程所作的功为图7-1中面积1-2T-m-n-1，绝热过程所作的功为图中面积1--f-n-1 多变过程所作的功为图中面积1-2’n -j-g-2n -.0=∆h s T q w w t c ∆-=-=-=21ln p p R s g =∆121ln p p T R w g c =q h w w t c -∆=-=()()12121111T T R k n k n T T c n k n q g v --⋅--=---=()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-=∆-1111112112112n n g g p p p T R k k T T T R k k T T c h ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-111121n n g c p p T R n n w 0=q ()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-=∆=-=-1111112112112k k g g p t c p p T R k k T T T R k k T T c h w w '2s答：多消耗的功量并不就是损失的做功能力损失。
工程热力学习题解答(冯青 李世武 张丽主编)
∆t 100 =5.00 ℃/cm = ∆z 24 − 4 ∆t 1）在室温为22℃时水银柱的长度为 z0 + t / = 4 + 22 / 5 = 8.4 cm ∆z ∆t 2）水银柱的长度为25.4cm时，溶液的温度为 t = ( z − z0 ) × = ( 25.4 − 4) × 5 = 107 ℃ ∆z
1-11 在汽缸中的气体进行一可逆过程由状态 1 变化到状态 2 时，其状态变化关系为
pv n = p1v1 = p2 v 2 = 常量，其中 n 为常量。试证明气体所做的体积功为
n
n
w12 =
2 2 2
1 ( p1v1 − p2 v 2 ) n −1
1 1 1 C pv v n dv 证： w12 = ∫ pdv = ∫ n dv = ∫ p1v1 = p1v1n ( n −1 − n −1 ) = 1 1 [1 − ( 1 ) n −1 ] n v v n − 1 v1 v2 n −1 v2 1 1 1
= 1 ( p1v1 − p2 v2 ) n −1
1-12 上题中气体若为空气， n = 1.5 ， T1 = 300 K， T2 = 500 K。求体积功的大小。并说明 其中对空气 Rg =0.287KJ/ （kg 它是膨胀功还是压缩功。 （利用理想气体状态方程 pv = RgT ， ﹒K） ） 。 解：由理想气体状态方程 pv = RgT 代入功表达式得
= 745 × 133.322 + 50 × 9.80665 + 700 × 133.322
习题 1-4 图
=193140.6 Pa=0.1931406 MPa 1-5水银温度计浸在冰水中时的水银柱长度为4.0cm，浸在沸水中时的水银柱长度为24.0cm。 试求： 1）在室温为22℃时水银柱的长度为多少？ 2）温度计浸在某种沸腾的化学溶液中时，水银柱的长度为25.4cm，求溶液的温度。 解：假设水银柱长度随温度线性增加。则
工程热力学复习题带答案
工程热力学复习题带答案1. 什么是工程热力学？工程热力学是研究热能与机械能之间转换规律的科学，它涉及能量的传递和转换过程，以及这些过程中热力学性质的变化。
答案：工程热力学是研究热能与机械能之间转换规律的科学。
2. 热力学第一定律的数学表达式是什么？热力学第一定律，也称为能量守恒定律，其数学表达式为：ΔU = Q - W，其中ΔU表示内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
答案：ΔU = Q - W。
3. 描述理想气体状态方程。
理想气体状态方程是PV = nRT，其中P表示压力，V表示体积，n表示摩尔数，R是理想气体常数，T表示绝对温度。
答案：PV = nRT。
4. 什么是熵？熵变的计算公式是什么？熵是热力学中表示系统无序程度的物理量。
熵变的计算公式为：ΔS = Q/T，其中ΔS表示熵变，Q表示系统吸收或放出的热量，T表示绝对温度。
答案：熵是热力学中表示系统无序程度的物理量，ΔS = Q/T。
5. 什么是卡诺循环？它在热力学中的意义是什么？卡诺循环是一种理想化的热机循环，由两个等温过程和两个绝热过程组成。
它的意义在于表明了在给定温度的热源和冷源之间，所有可能的热机中，卡诺热机具有最高的效率。
答案：卡诺循环是一种理想化的热机循环，由两个等温过程和两个绝热过程组成，表明了在给定温度的热源和冷源之间，所有可能的热机中，卡诺热机具有最高的效率。
6. 什么是临界点？它对于实际气体有何意义？临界点是实际气体在P-T图上液气相变曲线的终点，超过这个点，无论施加多大的压力，气体都不会液化。
对于实际气体，临界点以上不存在液相，气体和液体之间没有明确的分界。
答案：临界点是实际气体在P-T图上液气相变曲线的终点，超过这个点，无论施加多大的压力，气体都不会液化。
7. 什么是湿空气的焓湿图？它在工程应用中有何作用？湿空气的焓湿图是一种图表，用于表示湿空气的状态参数，包括温度、湿度、焓和熵等。
它在空调、制冷和其他热湿交换过程中的工程设计和分析中起着重要作用。
工程热力学课后题答案
答案（1）. ；（2）. ；
（2）. ；（4）. 。
7.容积为 的绝热封闭的气缸中装有完全不可压缩的流体，如图2-31所示。试问：
（1）.活塞是否对流体做功？
（2）.通过对活塞加压，把流体压力从 提高到 ，热力学能变化多少？焓变化多少？
答案（1）. ；（2）. 。
(1)按定值比热容计算；
(2)按平均比热容直线关系式计算。
解
（1）按定值比热
（2）按平均比热容的直线关系式
12.利用内燃机排气加热水的余热加热器中，进入加热器的排气（按空气处理）温度为 ，出口温度为 。不计流经加热器的排气压力变化，试求排气经过加热器的比热力学能变化，比焓变化和比熵的变化。
(1)按定值比热容计算；
（2）.单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？
（3）.汽轮机的功率为多少？
答案（1）口动能差后 的相对偏差
10.进入冷凝器的泛汽的蒸汽为 ，比焓 ，出口为同压下的水，比焓为 ,若蒸汽流量为 ，进入冷凝器的冷却水温为 ℃，冷却水出口温度为 ℃，试求冷却水流量为多少？水的比热容为 。
1
25
-12
（-46）
-9
（37）
2
-8
（8）
（74）
58
-16
3
（38）
17
-13
（8）
21
4
18
-11
（-22）
7
（29）
6.如图所示，某封闭系统沿 途径由状态 变化到 ，吸入热量 ，对外做功 ，试问：
（1）.系统从 经 至 ，若对外做功 ，则吸收热量是多少？
（2）.系统由 经曲线所示过程返回 ，若外界对系统左贡 ，吸收热量为多少？
工程热力学思考题及答案 第 六 章
沈维道、将智敏、童钧耕《工程热力学》课后思考题答案工程热力学思考题及答案第 六 章 实际气体1.实际气体性质与理想气体性质差异产生的原因是什么？在什么条件下才可以把实际气体作为理想气体处理？答：理想气体模型中忽略了气体分子间的作用力和气体分子所占据的体积。
实际气体只有在高温低压状态下，其性质和理想气体相近。
或者在常温常压下，那些不易液化的气体，如氧气、氦气、空气等的性质与理想气体相似，可以将它们看作理想气体，使研究的问题简化。
2. 压缩因子Z 的物理意义怎么理解？能否将Z 当作常数处理？答：压缩因子为温度、压力相同时的实际气体比体积与理想气体比体积之比。
压缩因子不仅随气体的种类而且随其状态而异，故每种气体应有不同的),(T p f Z =曲线。
因此不能取常数。
3. 范德瓦尔方程的精度不高，但在实际气体状态方程的研究中范德瓦尔方程的地位却很高，为什么？答：范德瓦尔方程其计算精度虽然不高，但范德瓦尔方程式的价值在于能近似地反映实际气体性质方面的特征，并为实际气体状态方程式的研究开拓了道路，因此具有较高的地位。
4. 范德瓦尔方程中的物性常数a 和b 可以由试验数据拟合得到，也可以由物质的 cr cr cr v p T 、、计算得到，需要较高的精度时应采用哪种方法，为什么？答：当需要较高的精度时应采用实验数据拟和得到a 、b 。
利用临界压力和临界温度计算得到的a 、b 值是近似的。
5. 什么叫对应态原理？为什么要引入对应态原理？什么是对比参数？答：在相同的压力与温度下，不同气体的比体积是不同的，但是只要他们的r p 和r T 分别相同，他们的r v 必定相同这就是对应态原理，0),,(=r r r v T p f 。
对应态原理并不是十分精确，但大致是正确的。
它可以使我们在缺乏详细资料的情况下，能借助某一资料充分的参考流体的热力性质来估算其他流体的性质。
相对于临界参数的对比值叫做对比参数。
对比温度c T T r T =，对比压力c p p r p =，对比比体积c v v r v =。
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1
采用定温压缩后，相当于在原定压缩循环的基础上增加了一个
q2
O
S
循环12T 2S1 ，而该附加的循环的热效率低于原循环的热效率，
所以采用定温压缩后，如无回热反而会降低燃气轮机装置循环的理论热效率。
-2-
第六章 气体动力循环
习
题
6-1 已知活塞式内燃机定容加热循环的进气参数为 p1=0.1 MPa、t1=50 ℃， 压缩比ε = 6 ，加入的热量q1=750 kJ/kg。试求循环的最高温度、最高压力、压升 比、循环的净功和理论热效率。认为工质是空气并按定比热容理想气体计算。
⎞κ0 ⎟ ⎠
= π κ0
， 将 它 代 入 (b), 因 而
1
1
ηt,v = 1 −
=1−
1
1 = ηt, p
⎛ ⎜ ⎝
P2 P1
⎞κ0 ⎟ ⎠
π κ0
4. 在燃气轮机装置的循环中，如果空气的压缩过程采用定温压缩（而不是
定熵压缩），那么压气过程消耗的功就可以减少，因而能增加循环的净功（w0）。 在不采用回热的情况下，这种定温压缩的循环比起定熵压缩的循环来，热效率是
= ηtpcpoT2
同样 w0,ρ =2.4 = 1.4η 'tp icp0T2
∆w0
=
w0,ρ =2 − w0,ρ =2.4 w0,ρ =2
=
1.4η
'tp
icp0T2 −ηtp ηtp icp0T2
ic
p
0T2
= 1.4η 'tp −ηtp ηtp
= 1.4η 'tp −1 = 1.4 × 0.5157 −1 = 0.3515 = 35.15%
4)ηt 由 (6-4)式可循环热效率
-5-
第六章 气体动力循环
1
λ Pκ0 −1
ηt = 1 − ε κ0 −1 • (λ −1) + κ0λ(P −1)
1
1.402 ×1.5531.4 − 1
=1−
×
= 64.59%
161.4−1 (1.402 − 1) + 1.4 ×1.402 × (1.553 − 1)
[解]:
ε = 15 ， ρ = 2 时，由（6-6）式可得
ηtp
=1−
1 i ρκ0 −1
ε κ0 −1 κ0 ( ρ −1)
=
1
−
1 151.33−1
i 21.33 − 1
1.33(2 −1)
=
53.42%
ε = 15 ， ρ = 2.4 时，由（6-6）式可得
η
'tp
= 1 − 1 i .41.33 −1
则
P3 = 2.5786 ×12.2860 = 31.6807bar
-3-
第六章 气体动力循环
6-2 同习题6-1，但将压缩比提高到8。试计算循环的平均吸热温度、平均放热温度和
理论热效率。
[解] ：如右图所示
1
1
ηt,v
=1−
qκ0 −1
=1− 81.4−1
= 56.47%
q2 = q1(1 −ηtv ) = 750 × (1 − 0.5647) = 326.475kJ / kg
平均吸热温度
T1m
=
q1 ∆S2→3
=
750 0.6307
= 1189.15K
平均吸热温度
T2m
=
q1 ∆S5→1
=
326.475 0.6307
=
517.64K
所以
ηtr
= 1 − T2m T1m
517.64 =1−
1189.15
= 0.5647 = 56.47%
现将两题结果进行比较 q2 = q1 − W0 = 750 − 383.7 = 366.3kJ / kg
最高温度 T3 须先求出 T2 ，因1 → 2 过程是等熵过程，由(3-89)式得
T2
=
T1
⎛ ⎜ ⎝
V1 V2
⎞κ0 −1 ⎟ ⎠
=
(273.15
+
50) × (6)1.4
=
661.71K
因为
q1 = q1v = Cv0 (T3 − T2 )
所以
T3
= Tmax
=
q1 Cv0
+ T2
=
750 0.718
2)预涨比 ρ
因 3 → 4 过程是定压过程 ρ = V4 = T4 = Tmax = 1980 = 1.553 V3 T3 T3 1274.90
3) q1
q1v = Cv0 (T3 − T2 ) = 0.718 × (1274.90 − 909.36) = 262.45 kJ / kg
q1p = Cp0 (T4 − T3 ) = 1.005 × (1980 −1274.90) = 708.626 kJ / kg 所以 q1 = qN + q1p = 262.45 + 708.626 = 971.1 kJ kg
-6-
第六章 气体动力循环
[解]： κ = κ0 = 1.4 ， T3 = T iτ = 295 × 4 = 1180K
燃气轮机膨胀作功
⎡
κ0 ⎤
⎡
1.4 ⎤
WTS
=
κ
κ
0
0
−
1
RT3
⎢⎢1 ⎢⎣
−
⎛ ⎜ ⎝
1 π
⎞κ0 −1 ⎥
⎟ ⎠
⎥ ⎥⎦
=
1.4 1.4 −
1
×
0.2871
×1180
×
⎢⎢1 ⎢⎣
-4-
第六章 气体动力循环
可知当 ε 由 6 ↑ 8 提高了33% 则 T1m 提高了 7.8% ， T2m 降低了 3.9% ，ηtv 提高了10.4% 。
可见提高空气压缩比可以提高循环的平均吸热温度，降低循环的平均放热温度，因而可以提 高循环的热效率。
6-3 活塞式内燃机的混合加热循环，已知其进气压力为 0.1 MPa，进气温 度为 300 K，压缩比为 16，最高压力为 6.8 MPa，最高温度为 1 980 K。求加 入每千克工质的热量、压升比、预胀比、循环的净功和理论热效率。认为工质是 空气并按定比热容理想气体计算。
⎝
P2 P1
⎞ ⎟ ⎠
κ0
=
330
×
⎛ ⎜
⎝
4.8503 ⎞
0.1
⎟ ⎠
1.4
= 909.36 K
因 2 → 3 过程是定容过程
T3
=
T2
⎛ ⎜ ⎝
P3 P2
⎞ ⎟ ⎠
=
1000.3 ×
⎛ ⎜
⎝
6.8 ⎞
4.8503
⎟ ⎠
= 1274.90
K
所以
λ = P3 = 6.8 = 1.4020 P2 4.8503
5) W0
W0 = q1 •ηt = 971.1× 0.6459 = 627.26 kJ / kg
6-4 按定压加热循环工作的柴油机，已知其压缩比ε = 15 ，预胀比ρ = 2 ，工
质的定熵指数γ 0 = 1.33 。求理论循环的热效率。如果预胀比变为2.4（其它条件不 变），这时循环的热效率将是多少？功率比原来增加了百分之几？
∆S = Cv0 ln λ = 0.718 × ln 2.5786 = 0.6802
T1m
=
q1 ∆S2→3
=
750 0.6802
= 1102.68K
T2m
=
q1 ∆S5→1
=
750 0.6802
=
538.47K
ηtr
= 1 − T2m T1m
= 1 − 538.47 1102.62
= 0.5116 = 51.16%
−
⎛ ⎜ ⎝
1 12
⎞1.4 ⎟ ⎠
−1
⎥
⎥ ⎥⎦
= 602.73kJ / kg
压气机压缩耗功
WCS
=
κ
κ
0
0
−
1
RT1
⎡ ⎢π ⎢⎣
κ0 κ0 −1
⎤ − 1⎥
⎥⎦
=
1.4
×
0.2871× 1.4 −1
295
⎡⎢(12
⎣
1.4
)1.4−1
− 1⎤⎥ ⎦
= 2370.11kW
理论循环净功率
ps = ṁ (wTs − wcs ) = 8 × (602.73 − 306.47) = 2370.11 kW
[解]：由(6-6)可知
h1 = 295.17kJ / kg ；WCS = 305.37kJ / kg
所以： 实际输出净功率 循环的绝对内效率
+
742.37
= 1786.94K
2 → 3 过程是定容过程
T3 = P3 = λ = 1786.94 = 2.4071
T2 P2
742.37
P3 = λ • P2 = 2.4071×18.3792 = 44.2401bar
∆S2→3
=
Cv0
ln
T3 T2
= 0.718 × ln 2.4701 = 0.6307kJ /(kg • K)
[解]：活塞式内燃机定容加热循环的图示见a)、b)图示
(a) (b)
κ = κ0 = 1.4 ，理论热效率由(6-5)式得：
1
1
ηt,v = 1 − ε κ0 −1 = 1 − 61.4−1 = 51.16%
循环净功 W0 = q1 •ηtv = 750 × 0.5116 = 387.7kJ / kg