(仅供参考)工程热力学第四版课后习题答案
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。
3.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。
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？在绝对压力计算公式P 二P b P e (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?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”。
5.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）习题提示及答案12章习题提示与答案
《工程热力学》（第四版）习题提示及答案12章习题提示与答案习题提示与答案第十二章制冷循环12-1 设有一制冷装置按逆向卡诺循环工作，冷库温度为-5 ℃，环境温度为20 ℃，求制冷系数的数值。
又若利用该机器作为热泵，由－5 ℃的环境取热而向20 ℃的室内供热，求其供热系数。
提示：略。
答案：10.72=ε，11.72=ζ。
12-2 有一台空气压缩制冷装置，冷藏库温度为-10 ℃，空气冷却器中冷却水的温度为15 ℃，空气的最高压力为0.5 MPa 、最低压力为0.1 MPa ，试求制冷系数、单位质量工质的制冷量及装置消耗的净功。
提示：空气压缩制冷循环，循环中各过程可逆，制冷系数111)(12-???? ??=-κκp p ε，制冷量q 2=c p 0ΔT ，循环净功εq w 20=。
答案：ε=1.71；q 2=81.49 kJ/kg ；w 0=-47.6 kJ/kg 。
12-3 有一台空气压缩制冷装置，冷藏库温度为-10 ℃，冷却器中冷却水温度为20 ℃，空气的最高压力为0.4 MPa 、最低压力为0.1 MPa 。
若装置的制冷量为150 kW ，试求带动制冷装置所需的功率、冷却水带走的热量、装置中空气的流量以及膨胀机和压气机的功率。
提示：空气压缩制冷循环，制冷系数1)(11)(12-=-κκp p ε，装置所耗功率εQ P 2 =，制冷量q 2=c p 0ΔT ，冷却水带走的热量P Q Q +=21 ，工质流量22q Q q m =，膨胀机功率P T =q m w s =q m c p 0ΔT ，压气机功率P c =q m (w c )s =q m c p 0ΔT 。
答案： P =72.9 8 kW ；=1Q 2 222.89 kW ，q m =8 159 kg/h ，P T =290.84 kW ，P T =218 kW ，P c =290.84 kW 。
12-4 按上题所述条件，若压气机绝热效率为0.8，膨胀机效率为0.85，试求装置消耗的功率及制冷系数。
工程热力学课后思考题参考答案__第四版_沈维道_童钧耕主编_高等教育出版社
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》(第四版)习题提示及答案01章习题提示与答案
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=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0.1 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)习题提示及答案14章习题提示与答案
习题提示与答案 第十四章 化学热力学基础14-1 列出辛烷(C 8H 18)在95%的理论空气量下燃烧时的化学反应方程，已知生成物为CO 2、CO 、H 2O 及N 2。
提示：C 8H 18在空气中燃烧反应的当量方程：C 8H 18+12.5O 2+(12.5×3.76)N 2→8CO 2+9H 2O+47N 295%的理论空气量下的燃烧反应中生成物除CO 2、CO 、H 2O 之外，还有CO ；反应前后各元素质量守恒。
答案： C 8H 18+11.875O 2+44.65N 2→6.75CO 2+9H 2O+1.25CO+44.65N 2。
14-2 试求丙烷(C 3H 8)在过量空气量为20%的空气中燃烧时的空气燃料比。
提示：空气燃料比为空气量与燃料量的比值，分为摩尔空气燃料比和质量空气燃料比；丙烷(C 3H 8)在过量空气量为20%的空气中燃烧时的化学反应方程：C 3H 8+(5×1.2)O 2+(6×3.76)N 2→ 3CO 2+4H 2O+22.56N 2+(0.2×5) O 2答案：摩尔空气燃料比Z 0=28.56，质量空气燃料比'0Z =18.8。
14-3 设有某种碳氢化合物燃料在空气中燃烧。
当取出生成物中的水分后，分析得到生成物的摩尔分数为2CO y ＝12.5%；CO y ＝0.5%；2O y ＝3.0%；2N y ＝84%，试求该燃烧过程的质量空气燃料比。
提示：空气燃料比为空气量与燃料量的比值。
设燃料为C x H y ，燃烧反应方程为C x H y +22.34O 2+84N 2→12.5CO 2+z·H 2O+0.5CO+84N 2燃烧反应前后各元素质量守恒。
答案：燃料为 C 13H 26.36，质量空气燃料比89.16Z '0=。
14-4 试求丙烷(C 3H 8)的标准定压热值。
提示：标准状态下(25 ℃、1 atm)燃料完全燃烧时所释放的热量的绝对值称为标准定压热值，其值为R p ΔH H H Q p -=-=丙烷(C 3H 8) 燃烧时的当量方程：C 3H 8+5O 2+5×3.76N 2→3CO 2+4H 2O+18.8N 2()8322H C O H CO R p H H H H H H -+=-=∆()()H C f,m,0O H f,m,0CO f,m,832243H H H -+=0fm,H 为标准生成焓。
《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)。
工程热力学第四版习题附详细答案
工程热力学作业题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 p1.0=，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 /3v1=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CO 2压送到容积3m 3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。
压送前储气罐中CO 2的质量1111RT v p m =压送后储气罐中CO 2的质量2222RT v p m =根据题意容积体积不变；R ＝188.9B p p g +=11 （1） B p p g +=22（2） 27311+=t T （3） 27322+=t T（4）压入的CO 2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 m 3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 m 3，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 m 3，充入容积8.5 m 3的储气罐内。
工程热力学第四版严家禄(习题及答案)1-8章修正后
工程热力学（第四版）严家禄编著第一章基本概念思考题：2、4 习题布置：1-4、1-6 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。
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。
习题答案：1-4用斜管式压力计测量锅炉管道中烟气的真空度。
管子的倾角30α=，压力计中使用密度为800Kg/m 3的煤油。
倾管中液柱长度为l=200mm 。
当时大气压力B=745mmHg ，问烟气的真空度为多少毫米汞柱？绝对压力为多少毫米汞柱？ [解]： (1) 根据式(1-6)式有(2) 根据(1-5)式有3745784.575006210739.12v P B P mHg-=-=-⨯⨯=*此题目的练习真空度，绝对压力，表压之间的关系及压力单位之间的换算关系。
1-6有一容器，内装隔板，将容器分成A 、B 两部分 (图1-14)。
容器两部分中装有不同压力的气体，并在A 的不同部位安装了两V 2P glsin308009.806650.20.5=784.5Pa=80mmH Oρ==⨯⨯⨯图 1-13图1-14个刻度为不同压力单位的压力表。
工程热力学课后思考题答案__第四版_沈维道_童钧耕主编_高等教育出版社汇总
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 )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。
中，当地大气压是否必定是环境大气压?定是环境大气压。
6•经验温标的缺点是什么？为什4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9题图构成孤立系统?为开口绝热系统（b 图）。
X X /Z \\ \、电流 热水传热 M — 不包括电加热器为开口（不绝热）系统（a 图）。
包括电加热器则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 真空部分，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，逐个抽去传热 冷水冷a热水隔板，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。
工程热力学(第四版)课后习题提示与答案
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 ？
提示和答案：（1）
{t}°N −100 = {t}°C − 0 1000 −100 100 − 0
{t}°N = 9{t}°C + 100
（2） {T}°Q = {t}°N + 常数 = 9{t}°C + 100 + 常数 = 9[{T}K − 273.15] + 100 + 常数
1-12 气缸中密封有空气，初态为 p1 = 0.2MPa，V1 = 0.4m3 ，缓慢胀到V2 = 0.8m3 。（1）
过程中
pV
保持不变；（2）过程中气体先循{ p} MPa
=
0.4
−
0.5
{V
} m
3
膨胀到 Vm
=
0.6m3 ，再维
2
第一章 基本概念
持压力不变，膨胀到V2 = 0.8m3 。分别求出两过程中气体作出的膨胀功。
提 示 和答 案 ： 容器表 面 力 为两侧 压 力 差与表 面 积 的乘积 。 可 解得 p = 691.75Pa ，
F = 1.261×106 N 。
1-5 用∪型压力计测量容器中气体的压力，在水银柱上加一段 水，则得水柱高 1020mm，水银柱高 900mm，如图 1-24 所示，若 当地大气压为 755mmHg，求容器中气体的压力为多少 MPa？
有用功Wu ；（3）若活塞与气缸无摩擦，系统输出的有用功Wu,re 。
提示和答案：
活 塞 移 动 距 离 L = V2 − V1 = 1.5m 。（ 1 ） 气 体 膨 胀 作 功 A
∫ ∫ W =
2
pdV =
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．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。
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
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-课后习题答案(第四版)--(华自强、张忠进等编)
kg/m3 ，试求烟道中烟气的真空 图 1-16 斜管压力计工作示意图 度为多少mmH O(4 ℃)。
2
解 因为真空度可以表示为 ρν = ∆hρg ，可以有
ρ v = ∆h煤油 ρ煤油 g = ∆h水 ρ 水 g
即
∆h水
=
∆h煤油
×
ρ煤油 ρ水
= l ⋅ sinα × ρ煤油 ρ水
( ) =
200
可解得
p = 0.222 MPa
代入（2）有
V2′ = 0.148 m3
1-14 上题中，若容器也为弹性，且容积正比于其中的压
力。试求最终的平衡压力及气球、容器两者各自的容积。
解 若最终容器容积为V2 ，气球容积为V2 ' ，终态压力为 p 则
p (V2 + V2 ') = m Rg T = p1 V1 + p1′ V1′
解
刚性容器：V1 = 0.1 m3 ; p1 = 0.4 MPa ;
橡皮气球：V1′ = 0.1 m3 ; p1′ = 0.15 MPa
两者连通前空气质量可表示为
m = p1 V1 + p1′ V1′ RgT Rg T
若最终的平衡压力p及气球的容积V2′ 为，则m又可表示为 m = p(V1 + V ) Rg T
解 p1 = 0.1 Mpa 每分钟输出气体质量
T1 = 293 K p2 = 0.3 MPa T2max = 333 K
m2
=
p2V2 RgT2max
=
p2 × 80 Rg T2 max
每分钟每台压气机吸气量
m1 =
p1V1 R gT1
=
p1 × 8 Rg T1
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。
?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。
工程热力学第四版答案精简版
⎛
⎜ ⎝
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
×
ln
485.4K
+
0.523kg
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
Hale Waihona Puke 其负载取去 100 kg，活塞将上升，最后与环境重新达到热力平衡。
设空气可以通过气缸壁充分与外界换热，达到热力平衡时，空气的温 图 3-3 习题 3−8 附图 度等于环境大气的温度。求活塞上升的距离，空气对外作出的功以及与环境的换热量。
解：据题意，活塞上负载未取走前气缸内气体的初始状态为
p1
=
pb
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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p = pe + pb = (1020 × 9.81)Pa + (900 ×133.3)Pa + (755×133.3)Pa = 2.306 ×105 Pa = 0.231MPa
图 1-1
1-6 容器中的真空度为 pv = 600mmHg ，气压计上水银柱高度为 pb = 755mm ，求容器中
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) − 491.67
373.15 − 273.15 T (K) − 273.15
解得
{T}°R = 1.8{T}K
（2）据上述关系{T}K = 0 时，{T}°R = 0
。求烟气的
真空度（以 mmH2O 表示）及绝对压力（以 Pa 表示）。 解：倾斜式压力计上读数即烟气的真空度
图 1-2
pv = l sin αρ g = 200 ×10−3 m × 0.5 × 0.8 ×103 kg/m3 × 9.81m/s2 = 80 × 9.81Pa
因1Pa
=
1 9.81
mmH 2 O
（2）
A0 = 4π d 2 = 4 × 3.1416 ×1m2 = 12.57m2
F = A0Δp = A0 ( pb − p) = 12.57 m2 × (0.101×106 Pa - 691.75Pa) = 1.261×106 N
1-5 用 U 型压力计测量容器中气体的压力，在水银柱上加一段水， 则得水柱高 1020mm，水银柱高 900mm，如图 1-1 所示，若当地大气压 为 755mmHg，求容器中气体的压力（MPa）。
图 1-3
3
工程热力学第 4 版习题解
柱塞质量
pe = p − pb = 201kPa −101kPa = 100kPa
解：（1）
{t}°N −100 = {t}°C − 0 1000 −100 100 − 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 C = 2358.35 ，代回原式得
工程热力学第 4 版习题解
工程热力学第 4 版习题解
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
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
（图 1-3）。蒸汽周期性逸出使锅内压力近似可认为恒定，也防止了锅 内压力过高产生的危险。若蒸汽逸出时压力锅内压力应达到 201kPa，
压力锅盖缝隙的横截面积为 4mm2 ，当地大气压力平均为 101kPa，试 求小柱塞的质量。
解：蒸汽逸出时锅内表压力即为应由柱塞产生的压力，所以
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 ？
、1mmHg
=
13.595mmH2O
，故
pv = 80mmH2O
烟45×13.595)mmH2O − 80mmH2O = 10048.3mmH2O = 0.9857 ×105 Pa
1−8 压力锅因其内部压力和温度比普通锅高而缩短了蒸煮食物的时间。压力锅的盖子密 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
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 − 0 212 − 32 100 − 0
{t}°F
=
180 100 {t}°C
+ 32
=
9 5 {t}°C
+ 32
1-2 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 491.67°R ；汽点的读数分别是 373.15K 和
671.67°R 。
（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？
2
工程热力学第 4 版习题解
的 绝 对 压 力 （ 以 MPa 表 示 ）。 如 果 容 器 中 的 绝 对 压 力 不 变 ， 而 气 压 计 上 水 银 柱 高 度 为
pb′ = 770mm ，求此时真空表上的读数（以 mmHg 表示）是多少？
解：容器中气体压力低于当地大气压力，故绝对压力
p = pb − pv = (755 − 600)mmHg = 155mmHg = 0.0207MPa 若容器中绝对压力不变，而大气压力变为 pb′ = 770mmHg 。则此时真空表上的读数为
{T}°Q = {t}°N + 2358.35
{T}°N = 0 时， T = 2358.385°Q 。
1-4 直径为 1m 的球形刚性容器，抽气后真空度为 752.5mmHg，若当地大气为 0.101MPa ， 求：
（1）容器内绝对压力为多少 Pa； （2）容器表面受力多少 N？
解 ：（1） p = p b − pv = 0.101×106 Pa − 752.5mmHg ×133.3Pa/mmHg = 691.75Pa
pv′ = pb′ − p = (770 −155)mmHg = 615mmHg 1-7 用斜管压力计测量锅炉烟道烟气的真空度（如图 1-24）管子 的倾斜角α = 30° ，压力计中使用密度 ρ = 0.8 ×103 kg/m3 的煤油，斜
管中液柱长度 l
=
200mm
。当地大气压力
p v
=
745mmHg