工程热力学课后习题及答案第六版完整版
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
28
8314
0=
=
M R R ＝)/(K kg J ? （2）标准状态下2N 的比容和密度
101325
273
9.296?==
p RT v ＝kg m
/3
v
1
=ρ＝3/m kg
（3）
MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv
Mv ＝p
T R 0
＝kmol m
/3
2-3．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 ＝ 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 压送后储气罐中CO 2的质量 根据题意
容积体积不变；R ＝
B 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
)1
1
22(21T p T p R v m m m -=
-= （5）
将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得
m=12.02kg
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℃，大气压降低到，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)273
325
.1013003.99(287300)1122(21?-=-=
-=T p T p R v m m m ＝41.97kg
2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力
为的空气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
288
2875.810722225???==RT v p m kg
压缩机每分钟充入空气量
288
28731015???==RT pv m kg
所需时间
==
m
m t 2
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一定量的空气压缩为的空气；或者说、 m 3
的空气在下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程
、8.5 m 3
的空气在下占体积为
5.591
.05
.87.01221=?==
P V p V m 3
压缩机每分钟可以压缩的空气3 m 3
，则要压缩 m 3
的
空气需要的时间
==
3
5
.59τ
2－8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体，气缸中空气的温度为18℃，质量为2.12kg 。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B ＝101kPa ，问：（1）气缸中空气的终温是多少（2）终态的比容是多少（3）初态和终态的密度各是多少 解：热力系：气缸和活塞构成的区间。 使用理想气体状态方程。 （1）空气终态温度
==
11
2
2T V V T 582K （2）空气的初容积 p=3000×(πr 2
)+101000=
==
p
mRT V 1
10.527 m 3
空气的终态比容
m V m V v 1
222==
＝0.5 m 3
/kg 或者
==
p
RT v 2
20.5 m 3
/kg （3）初态密度
527.012.211==
V m ρ＝4 kg /m 3
==2
12v ρ 2 kg /m 3
2-9
解：（1）氮气质量
300
8.29605
.0107.136
???==
RT pv m ＝7.69kg （2）熔化温度
8
.29669.705.0105.166???==mR pv T ＝361K
2－14 如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为%2.232
=go ，%8.762=N g 。试求空
气的折合分子量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度。 解：折合分子量
28768
.032232.01
1+==
∑i
i M
g M ＝
气体常数
86
.288314
0==
M R R ＝288)/(K kg J ? 容积成分
2/22Mo M g r o o =＝％ =2N r
1－％＝％
标准状态下的比容和密度
4.2286
.284.22=
=
M ρ＝1.288 kg /m 3
ρ
1
=
v ＝0.776 m 3
/kg
2-15 已知天然气的容积成分
%
974=CH r ，%
6.062=H C r ，
%
18.083=H C r ，
%18.0104=H C r ，%2.02=CO r ，%83.12=N r 。
试求：
（1） 天然气在标准状态下的密度； （2） 各组成气体在标准状态下的分压力。 解：（1）密度 ＝
（2）各组成气体在标准状态下分压力 因为：
p r p i i =
==325.101*%974CH p
同理其他成分分压力分别为：（略）
3－1 安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h ，假设能容纳2000人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初20min 内礼堂中的空气内能增加多少（2）把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少如何解释空气温度的升高。
解：（1）热力系：礼堂中的空气。 闭口系统
根据闭口系统能量方程
因为没有作功故W=0；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热。
60/204002000??=Q ＝×105
kJ
（1）热力系：礼堂中的空气和人。 闭口系统
根据闭口系统能量方程
因为没有作功故W=0；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量，
所以内能的增加为0。
空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。
3－5，有一闭口系统，从状态1经a 变化到状态2，如图，又从状态2经b 回到状态1；再从状态1经过c 变化到状态2。在这个过程中，热量和功的某些值已知，如表，试确定未知量。
解：闭口系统。 使用闭口系统能量方程
(1)对1-a-2和2-b-1组成一个闭口循环，有 即10＋（－7）＝x1+（－4） x1=7 kJ
(2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环 x2＋（－7）＝2+（－4） x2=5 kJ
(3)对过程2-b-1，根据W
U Q
+?=
=---=-=?)4(7W Q U －3 kJ
3-6 一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环，试填充表中所缺数据。
解：同上题
3-7 解：热力系：1.5kg 质量气体 闭口系统，状态方程：
b av p +=
)]85115.1()85225.1[(5.1---=?v p v p U ＝
90kJ
由状态方程得 1000＝a*+b 200=a*+b 解上两式得： a=-800 b=1160 则功量为
2
.12.022
1
]1160)800(21[5.15.1v v pdv W --==?＝
900kJ 过程中传热量
W
U Q +?=＝990 kJ
600kPa ，5倍。试求容器 系统：整个容器为闭口系统 过程特征：绝热，自由膨胀 根据闭口系统能量方程 绝热0=Q
自由膨胀W ＝0 因此ΔU=0
对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，
得
根据理想气体状态方程
16
1
211222p V V p V RT p ===
＝100kPa 3-9 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空
根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。 没有流出工质m2=0
dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1
终态工质为流入的工质和原有工质和m0= m cv2-m cv1 m cv2 u cv2- m cv1u cv1=m0h0
(1)
h0=c p T0 u cv2=c v T2 u cv1=c v T1 m cv1=11RT V
p m cv2
=2
2RT V p 代入上式(1)整理得
2
1
)
10(1212p p T kT T T kT T -+=
=
3－10
供暖用风机连同加热器，把温度为01=t ℃
的冷空气加热到温度为2502=t ℃，然后送入建筑物
的风道内，送风量为0.56kg/s ，风机轴上的输入功率为1kW ，设整个装置与外界绝热。试计算：（1）风机出口处空气温度；（2）空气在加热器中的吸热量；（3）若加热器中有阻力，空气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确 解：开口稳态稳流系统 （1）风机入口为0℃则出口为
=??==
??=?3
10006.156.01000
Cp m Q T Q T Cp m &&℃
78.112=?+=t t t ℃
空气在加热器中的吸热量
)78.1250(006.156.0-??=?=T Cp m Q &＝
(3)若加热有阻力，结果1仍正确；但在加热器中的吸热
量
减
少
。
加
热
器
中
)111(22212v P u v P u h h Q +-+=-=，p2减
小故吸热减小。 3－11
一只0.06m 3
的罐，与温度为27℃、压力为
7MPa 的压缩空气干管相连接，当阀门打开，空气流进罐内，压力达到5MPa 时，把阀门关闭。这一过程进行很迅速，可认为绝热。储罐的阀门关闭后放置较长时间，最后罐内温度回复到室温。问储罐内最后压力是多少 解：热力系：充入罐内的气体
由于对真空罐充气时，是焓变内能的过程
罐内温度回复到室温过程是定容过程
5420
300122?==
P T T p ＝ 3－12
压力为1MPa 和温度为200℃的空气在一主管
道中稳定流动。现以一绝热容器用带阀门的管道与它相连，慢慢开启阀门使空气从主管道流入容器。设（1）容器开始时是真空的；（2）容器装有一个用弹簧控制的活塞，活塞的位移与施加在活塞上的压力成正比，而活塞上面的空间是真空，假定弹簧的最初长度是自由长度；（3）容器装在一个活塞，其上有重物，需要1MPa 的压力举起它。求每种情况下容器内空气的最终温度 解:（1）同上题
=?==4734.10kT T 662K=389℃ （2）w u h +=
h=c p T0 L=kp T=
=+05.0T R c c v p 552K=279℃
同（2）只是W 不同 T=
==+00T T R
c c v p 473K ＝200℃
3－13
解：h W
?-=
对理想气体T c h p ?= 3－14
解：（1）理想气体状态方程
293*21
2
12==
p p T T ＝586K （2）吸热：
T k R
RT V p T mc Q v ?-=
?=1
11＝2500kJ
3-15 解：烟气放热等于空气吸热 1m 3
空气吸取1.09 m 3
的烟气的热
24509.1?=Q ＝267kJ 01
.11293.1267??==
?vc Q t ρ＝205℃ t2=10+205=215℃ 3-16 解：3)21(2211h m m h m h m +=+
代入得：
330
473210773*120)21(2211?=
++=＋c m m cT m cT m T ＝582K ＝309℃ 3－17
解：等容过程
=-=
R
c c k p p
1
12112--=
--=?=k v
p v p k RT RT m
T c m Q v ＝
3-18 解：定压过程
T1=
287
103.0104.206813???=mR V p = T2=
内能变化：
2
.216)287.001.1(1?-?=?=?t mc U v ＝ 焓变化：
=?=?=?3.1564.1U k H kJ
功量交换：
306.0122m V V ==
03
.04.2068)12(?=-==?V V p pdV W ＝
热
量
交
换
：
05.623.156+=+?=W U Q = kJ
p73
4-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热40kJ ，其容积增大为1102v v =，压力降低为
8/12p p =，设比热为定值，求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焓和熵的变化。 解：热力系是1kg 空气 过程特征：多变过程
)
10/1ln()
8/1ln()2/1ln()1/2ln(==
v v p p n ＝
因为 内能变化为
R c v 25
=
＝)/(K kg J ?
v p c R c 57
27==＝)/(K kg J ?
=n c ==--v v c n k
n c 51＝)/(K kg J ?
n v v c qc T c u /=?=?＝8×103
J
膨胀功：u q w ?-=
＝32 ×103
J
轴功：==nw w s ×103
J
焓变：u k T c h
p ?=?=?＝×8＝ ×103
J
熵变：
1
2ln 12ln
p p c v v c s v p +=?＝×
10
3
)/(K kg J ?
4－2 有1kg 空气、初始状态为
MPa p 5.01=，
1501=t ℃，进行下列过程：
（1）可逆绝热膨胀到
MPa p 1.02=；
（2）不可逆绝热膨胀到
MPa p 1.02=，
K T 3002=；
（3）可逆等温膨胀到MPa p 1.02=； （4）可逆多变膨胀到
MPa p 1.02=，多变指数
2=n ；
试求上述各过程中的膨胀功及熵的变化，并将各过程的相对位置画在同一张
v p -图和s T -图上
解：热力系1kg 空气 （1） 膨胀功：
])
1
2(1[111k
k p p k RT w ---=＝×103
J
熵变为0 （2）)21(T T c u w
v -=?-=＝×103
J
12
ln 12ln p p R T T c s p -=?＝)/(K kg J ?
（3）2
1
ln 1p p RT w =＝×103
)/(K kg J ?
2
1
ln
p p R s =?＝×10
3
)/(K kg J ?
（4）])
12
(1[111n
n p p n RT w ---=＝×103
J
n
n p p T T 1)1
2(
12-=＝
1
2
ln 12ln p p R T T c s p -=?＝－)/(K kg J ?
4-3 具有1kmol 空气的闭口系统，其初始容积为1m 3
，终态容积为10 m 3
，当初态和终态温度均100℃时，试计算该闭口系统对外所作的功及熵的变化。该过程为：（1）可逆定温膨胀；（2）向真空自由膨胀。
解：（1）定温膨胀功
=
==110ln *373*287*4.22*293.112ln
V V mRT w 7140kJ
==?12
ln
V V mR s K (2)自由膨胀作功为0
==?1
2
ln
V V mR s K 4－4 质量为5kg 的氧气，在30℃温度下定温压缩，容积由3m 3
变成0.6m 3
，问该过程中工质吸收或放出多少热量输入或输出多少功量内能、焓、熵变化各为多少
解：
===3
6
.0ln *300*8.259*512ln
V V mRT q － 放热
因为定温，内能变化为0，所以
内能、焓变化均为0 熵变：
==?1
2
ln
V V mR s － kJ/K 4－5 为了试验容器的强度，必须使容器壁受到比大气压力高的压力。为此把压力等于大气压力。温度为13℃的空气充入受试验的容器内，然后关闭进气阀并把空气加热。已知大气压力B ＝，试问应将空气的温度加热到多少度空气的内能、焓和熵的变化为多少 解：（1）定容过程
=+==3
.1013.101100*286121
2p p T T （2） 内能变化：
=-=
-=?)2863.568(*287*2
5
)12(T T c u v kg
=-=
-=?)2863.568(*287*2
7
)12(T T c h p kJ/kg
==?1
2
ln
p p c s v kJ/ 4-6
6kg 空气由初态p1＝，t1=30℃，经过
下列不同的过程膨胀到同一终压p2＝：（1）定温
过程；
（2）定熵过程；（3）指数为n ＝的多变过程。试比较不同过程中空气对外所作的功，
所进行的热量交换和终态温度。 解：（1）定温过程
===1
.03.0ln *303*287*621ln
p p mRT W kJ T2=T1=30℃ （2）定熵过程
=
--=--=--])3
.01
.0(1[*303*14.1287*6])
1
2
(1[114.11
4.11
k
k p p T k R m W kJ Q ＝0
=
-=k k p p T T 1
)1
2
(12
（3）多变过程
n
n p p T T 1)
1
2
(12-=＝
=--=--=]3.252303[*12.1287
*6]21[1T T n R m
W kJ
=---=-=)303
3.252(*1
*6)12(n k
n c T T mc Q v
n kJ
4－7 已知空气的初态为p1＝，v1=0.236m 3
/kg 。经过一个多变过程后终态变化为p2＝，
v2=0.815m 3
/kg 。试求该过程的多变指数，以及每千克气体所作的功、所吸收的热量以及内能、焓和熵的变化。 解：（1）求多变指数
)
815.0/236.0ln()
6.0/12.0ln()2/1ln()1/2ln(==
v v p p n ＝
1千克气体所作的功
=--=--=
)815.0*12.0236.0*6.0(*13.11
]2211[11v p v p n w 146kJ/kg 吸收的热量
=
=
----)236.0*6.0825.0*12.0(1
4.1113.14.13.1 kJ/kg 内能：
=-=?w q u ＝－ kJ/kg
焓：
=--=-=?)1122(1
)12(v p v p k k T T c h p －
kJ/kg
熵：6
.012
.0ln
*4.717236.0815.0ln *5.100412ln 12ln +=+=?p p c v v c s v p ＝90J/ 4-8
1kg 理想气体由初态按可逆多变过程从
400℃降到100℃，压力降为
16
1
2p p =
，已知该过程的膨胀功为200kJ ，吸热量为40 kJ ，设比热为定值，
求该气体的p c 和v c
解： 160)12(-=-=-=?w q T T c u v kJ
v c ＝533J/ ])
1
2
(1[11)21(11
n
n p p n RT T T n R w ---=--==200
kJ 解得：n ＝ R=327 J/
代入解得：p c ＝533+327=860 J/ 4-9
将空气从初态1，t1=20℃,定熵压缩到它
开始时容积的1/3，然后定温膨胀，经过两个过程，空气的容积和开始时的容积相等。求1kg 空气所作的功。
解：3
1[14.1293
*287])21(1[11])12(1[11111
----=--=--=k k k v v k RT p p k RT w
＝-116 kJ/kg
1)2
1
(12-=k v v T T ＝
)3/1ln(*7.454*2872
3ln 22==v v RT w ＝
kJ/kg
w=w1+w2= kJ/kg 4-10
1kg 氮气从初态1定压膨胀到终态2，然
后定熵膨胀到终态3。设已知以下各参数：t1=500℃，v2=0.25m 3
/kg ，p3＝，v3=1.73m 3
/kg 。求（1）1、2、3三点的温度、比容和压力的值。（2）在定压膨胀和定熵
膨胀过程中内能的变化和所作的功。
解：(1)4
.1)25.073.1(*1.0)23(32==k v v p p ＝ MPa
8
.29610*25.0*5.12226
=
=R v P T ＝1263K
p1=p2= MPa v1=
22
1
v T T =0.15 m 3
/kg 8
.29610
*73.1*1.03336
==
R v P T =583 K
(2) 定压膨胀
=-=?)12(T T c u v 364 kJ/kg
=-=)12(T T R w kJ/kg
定熵膨胀
=-=?)23(T T c u v 505 kJ/kg
=--=
]32[1
T T k R
w -505 kJ/kg 或者：其q=0,u w ?-== -505 kJ/kg 4-11
1标准m 3
的空气从初态1 p1＝，t1=300℃
定熵膨胀到状态2，且v2=3v1。空气由状态2继续被定温压缩，直到比容的值和开始时相等，v3=v1，求1、2、3点的参数（P,T,V ）和气体所作的总功。 解：=?==
5
106573*287111p RT v 0.274 m 3
/kg ===4.1)31
(*6.0)21(
12k v v p p MPa ===-4.01)31
(*573)21(12k v v T T 369K
V2=3V1=0.822 m 3
T3=T2=369K V3=V1=0.274 m 3
===1
13*129.0)32(
23v v v v p p MPa 4－12 压气机抽吸大气中的空气，并将其定温压缩至p2＝5MPa 。如压缩150标准m 3
空气，试求用水冷却压气机气缸所必须带走的热量。设大气处于标准状态。 解：
====5
101325
.0ln *150*10*101325.021ln
116p p V p W Q -59260kJ 4-13
活塞式压气机吸入温度t1=20℃和压力
p1＝的空气，压缩到p2＝，压气机每小时吸气量为600标准m 3
。如压缩按定温过程进行，问压气机所需的理论功率为多少千瓦若压缩按定熵过程进行，则所需的理论功率又为多少千瓦 解：定温：
=?==
3600
*273*287600
100000RT pV m 0.215kg/s ==2
1
ln
1p p mRT W s － 定熵
1
.08
.0(
1[14.1293*287*4.1*
215.0])
1
2
(1[1111
---=--=k
k s p p k kRT m W ＝－ KW 4－14
某工厂生产上需要每小时供应压力为的
压缩空气600kg ；设空气所初始温度为20℃，压力为。求压气机需要的最小理论功率和最大理论功率。若按n ＝的多变过程压缩，需要的理论功率为多少 解：最小功率是定温过程 m=600/3600=16 kg
==2
1ln
1p p mRT W s =
--=-])
12
(1[1111
k
k s p p k kRT m W =
--=-])
1
2
(1[1111
n
n s p p n nRT m W ==
312p p p n
n p p T T 1)
2
3
(23-=16℃400
m375
℃
1
1
1RT V p m =
8.04kg
)
2/1ln()1/2ln(v v p p n =
=--==)21(1
T T n nR
m
mnw Ws
)12(1
T T c n k
n m
Q v ---=27℃
]1)1
2
[(
11--=n
v p p c λ=--=]1)1
.05.0[(*06.014
.11v λv λv λx
m m v =
2
2.0=
v `
```v v v v x x
--==
-+=`)1(``v x xv v v
V m =
=-+=`)1(``v x xv v 3600
mv v
=&π
c v r &=
120
01.1273
2874000
1015?????=?=?=t c RT pV t mc q p p =
-=`h h q
m s )
4.561
5.2725(*94.0120
*005.1*293.1*4000-=
m 0010292m 3
/kg
v``＝kg
h``＝kg h`= kJ/kg p2=
比容：5
.044601
.0=
=
m V v x
＝ m 3
/kg 干度：`
```
v v v v x x --=＝
焓：h x ＝xh``+(1-x)h`=kg 放出的热量：q=m(h
``120
-h x -v x (p2-p1))=817 kJ
7－9有一刚性容器，用一薄板将它分隔为A 、B 两部分。在A 中盛有1kg 、压力p A ＝ MPa 的干饱和蒸汽，B 中盛有2kg p B ＝1 MPa ，x ＝的湿蒸汽。当隔板抽去后，经过一段时间容器中的压力稳定在p 3＝ MPa 。求（1）容器的总容积及终了时蒸汽的干度；（2）由蒸汽传给环境的热量。
解：（1）容器的总容积 p A ＝ MPa 的干饱和蒸汽参数 v``＝kg
h``＝kg
u A ＝kg
A 占容积：V A =m A v``= m 3
p B ＝1 MPa 的饱和蒸汽参数
v``＝kg v`＝kg h``＝2777kJ/kg
h`＝kg
v B =xv``+(1-x)v`= m 3
/kg h B ＝xh``+(1-x)h`=2374kJ/kg u B ＝2219kJ/kg B 占容积：V A =m B v= m 3
总容积:V=V A +V B = m 3
的饱和蒸汽参数 v``＝kg v`＝kg h``＝kg h`＝kg
蒸汽比容：==m
V
v
m 3
/kg 蒸汽干度：`
```
v v v v x
x --=
＝
（2）由蒸汽传给环境的热量
终了时的焓：h x ＝xh``+(1-x)h`=2502kJ/kg
u x
＝kg x B A B B A A u m m u m u m q )(+-+=＝ kJ
7－10将1kgp1=，t1=200℃的蒸汽在定压条件下加热到t2=300℃，求此定压加热过程加入的热量和内能的变化
量。若将此蒸汽再送入某容器中绝热膨胀至p3=，求此膨胀过程所作的功量。 解：查表p1=，t1=200℃ h1=2850kJ/kg
v1= m 3
/kg （u1=2639 kJ/kg ） 查表p2=，t2=300℃ h2=3061kJ/kg
v2= m 3
/kg
s2= kJ/ （u2=2801 kJ/kg ）
查表p3=，s= h3=2680kJ/kg
v3= m 3
/kg
（u3=2509
kJ/kg ）
定压过程加入的热量和内能变化量 q=h2-h1=211kJ/kg
)
352.04344.0(106.02116-??-=?-?=?v p h u =162 kJ/kg
绝热膨胀过程所作的功量
)
3322(32v p v p h h u w ---=?-=＝292
kJ/kg
7-11汽轮机进汽参数为：p1=3MPa ，t1=450℃，蒸汽在汽轮机中绝热膨胀到p2=5kPa 后排入冷凝器。求：（1）可逆绝热膨胀时蒸汽的终参数及汽轮机所作的功；（2）
若蒸汽在汽轮机中为不可逆绝热膨胀，引起的熵产为，则汽轮机作的功将为多少
解：查表p1=3MPa ，t1=450℃的参数 h1=3344kJ/kg s1= kJ/
则绝热膨胀到p2=5kPa ，s2= kJ/
时蒸汽的终参数 t2=℃
h2=2160kJ/kg
v2= m 3
/kg
汽轮机所作的功 =?=h w t 1184 kJ/kg
（2）不可逆绝热膨胀后的熵为 s3= +＝
p3=5kPa 蒸汽的终参数：h3=2236kJ/kg
汽轮机所作的功 =?=h w t
1108 kJ/kg
7-12有一台工业锅炉，每小时能生产压力p1=，t1=300℃的过热蒸汽10t 。已知给水的温度25℃；从锅筒引出的湿蒸汽的干度x ＝；湿蒸汽在过热蒸汽中再加热至300℃；煤的发热值为29400kJ/kg 。试求（1）若锅炉的耗煤量B ＝1430kg/h ，求锅炉效率；（2）湿蒸汽在过热器中所吸收的热量及内能的变化量。 解：（1）煤的总发热量=?=294001430Q
h
p1=，t1=300℃的过热蒸汽的参数： h1=3040kJ/kg
v1＝kg
取水为定值比热，其的焓值：h0＝25×＝104 kJ/kg 单位蒸汽吸热量：q=h1-h0=2936 kJ/kg 总吸热量：==mq Q 2
MkJ/h
锅炉效率：==
Q
Q 2
η
％ （2）湿蒸汽的参数 v 2＝ m 3
/kg h 2＝2708kJ/kg 定压过程吸收的热量 q=m(h1-h x )= 内能的变化:
)(v p h m u ?-?=?=
7-13有一废热锅炉，进入该锅炉的烟气温度为t y1=600℃排烟温度为t y2=200℃。此锅炉每小时可产生t s =100℃的干饱和蒸汽200kg ，锅炉进水温度为20℃，锅炉效率为60％。（1）求每小时通过的烟气量；（2）
试将锅炉中烟气的放热过程与蒸汽的吸热过程定性的表示在同一t-s 图上。
解：t s =100℃的干饱和蒸汽的焓：h=kg
20℃水的焓：h0=20*= kJ/kg
水的吸热量：q1=200*烟气的放热量：
q=
=6
.01
q 864200 kJ/h 烟气量：
400
01.1864200
?=
?=t c q m y ＝2139kg/h 100000673
*287==
p RT v =kg V==v
m y 4128 m 3
/h
7-14湿蒸汽进入干度计前的压力p1=，经节流后的压力p2=，温度t 2=130℃。试用焓熵图确定湿蒸汽的干度。 解：节流前后焓不变 查h-s 图得：x= 8-1 温度=t
20℃，压力=p ，相对湿度=?70％的
湿空气2.5m 3
。求该湿空气的含湿量、水蒸气分压力、露点、水蒸气密度、干空气质量、湿空气气体常数。如该湿空气在压力不变的情况下，被冷却为10℃的饱和空气，求析出的水量。 解：（1）水蒸气分压力： 根据
=t 20℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为
0023368
.0=s p MPa
=?==0023368.07.0s v p p ? MPa
含湿量：
s
s
v v p B p p B p d ??-=-=622
622
＝
)(/a kg g
露点：查水蒸气表，当
=v p MPa 时，饱和温度即露点
=t 14.35℃
水蒸气密度：01234.01
==
v
ρ3/m kg 干
空
气
质
量
：
=??-==293
2875.2)76.163510(5T R V p m a a a ㎏
求湿空气质量=+=)001.01(d m m a ㎏
湿
空
气
气
体
常
数
：
=-=
5
10
378.01287v p
R )/(K kg J ?
查在=t 10℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为=s p
kPa
含湿量：v
v
p B p d -=622
2＝)(/a kg g
析出水量：)2(d d m m a w -=＝
8-2 温度=t
25℃，压力=p ，相对湿度=?50％的
湿空气10000kg 。求该湿空气的露点、绝对湿度、含湿量、湿空气密度、干空气密度、湿空气容积。 解：水蒸气分压力： 根据=t
25℃，查水蒸气表得对应的饱和压力为=s p
==s v p p ?×=
露点：查水蒸气表，当
=v p 时，饱和温度即露点
=t
13.8℃ =t 25℃,''s v ＝kg m /3
绝对湿度：''/s s v
v ??ρρ==＝3/m kg
含湿量：
s
s
v v p B p p B p d ??-=-=622
622＝
)(/a kg g
湿
空
气
密
度
：
)985.9001606.01(10298
287)001606.01(5
?+?=+=
d p T R v a ＝kg m
/3
=+=
v
d
001.01ρ3/m kg
干空气密度：===
v
v a a
1
1ρ3/m kg 湿空气容积：=+=
=v d
m
v m V a 001.018600 m 3
8-3查表题
8－4 压力B 为101325Pa 的湿空气，在温度t 1＝5℃，相对湿度?1＝60％的状态下进入加热器，在t 2＝20℃离开加热器。进入加热器的湿空气容积为1V ＝10000 m 3
。求加热量及离开加热器时湿空气的相对湿度。 解：查饱和空气状态参数
t 1＝5℃，1,s p ＝872Pa t 2＝20℃，2,s p ＝
分别计算状态参数：
t 1＝5℃， ?1＝60％时
1v p ＝872×60％＝ Pa
=-=1
1
622
1v v p B p d 3.2g/kg(a)
=++=)185.12501(1001.0101.11t d t h kg(a)
在加热器中是等湿过程：==
12d d kg(a)
=
++=)285.12501(2001.0201.12t d t h
kJ/kg(a)
查图得湿空气相对湿度：
?2＝23％
干空气的质量：
=??-==
278
28710000
)2.523101325(T R V p m a a a 126
34kg
加热量：
=-?=-=)08.1332.28(12634)12(h h m q a ×105
kJ
8－5 有两股湿空气进行绝热混合，已知第一股气流的
V &1＝15m 3
/min ，t 1＝
20℃，?1＝30％；第二股气流的V &2＝20m 3
/min ，t 2＝
35℃，?2＝80％。如两股气
流的压力均为1013×102
Pa ，试分别用图解法及计算法求混合后的焓、含湿量、温度、相对湿度。 解：图解法略。 计算法：
查饱和空气状态参数
t 1＝20℃，1,s p ＝，h1= kg(a)
t 2＝35℃，2,s p ＝，h2= kJ/kg(a) =-=1
1
11622
1s s p B p d ?? 4.37g/kg(a)
=-=2
2
22622
2s s p B p d ??28.9g/kg(a)
=??-==
293
28715
)2337101300(11T R V p m a a a 17.65
kg
=??-==
308
28720
)5322101300(22T R V p m a a a 21.75
kg
焓：21212
1a a a a c m m h m h m h ++=＝ kJ/kg(a)
2
1212
1a a a a c m m d m d m d ++=
=17.9 g/kg(a)
查图得：=c
t ℃
c ? ＝73％
8-6已知湿空气的=h
60kJ/kg(a) ，t=25℃，试用
B
＝的焓湿图，确定该湿空气的露点、湿球温度、相对湿度、水蒸气分压力。 解：露点19℃ 湿球温度℃ 相对湿度69％
=s p
水蒸气分压力
s v p p ?=＝2185Pa
8-7 在容积V ＝60℃的房间内，空气的温度和相对湿
度分别为21℃及70％。问空气的总质量及焓kg 值各为多少设当地大气压为B ＝。 解：空气21℃对应的饱和压力：=s p
水蒸气的分压力：
s v p p ?=＝ kPa
温度21℃和相对湿度分别为70％的空气焓：kg(a) 干
空
气
的
质
量
：
=??-==
294
28760
)5.1729101300(T R V p m a a a 空气的含湿量： =-=v
v
p B p d 622
kg(a)
空气的总质量：)001.01(d m m
a +=＝ kg 空气的焓值： =h
m a ×＝ kJ
8-8将温度t 1＝15℃，?1＝60％的空气200m 3
加热到
t 2＝35℃，然后送入到干燥器。空气在干燥器总与外
界绝热的情况下吸收物料总的水份，离开干燥器的相对湿度增至?3＝90％。设当地大气压力B ＝。试求(1)空气在加热器中的吸热量；（2）空气在干燥器中吸收的水份。 解：查表
t 1＝15℃，1s p ＝ kPa t 2＝35℃，2,s p ＝
计算状态参数：
t 1＝15℃，?1＝60％时
111s v p p ?=＝ kPa
=-=1
1
622
1v v p B p d 6.33g/kg(a)
=++=)185.12501(1001.0101.11t d t h kg(a)
在加热器中是等湿过程：==
12d d kg(a)
=
++=)285.12501(2001.0201.12t d t h
kJ/kg(a)
查图得湿空气相对湿度：
?2＝18％
干空气的质量：
=
??-==288
287200
)1020101300(T R V p m a a a 242.6k
g 加热量：
=-=)12(h h m q a
干燥器中是绝热过程h3=h2= kJ/kg(a) 由?3＝90％查表得3d ＝kg(a) 吸收的水份：
)23(d d m m a w -=＝1538.4g
8-9某空调系统每小时需要t c ＝21℃，?c ＝60％的湿空气12000m 3
。已知新空气的温度t 1＝5℃，?1＝80％，
循环空气的温度t 2＝25℃，?2＝70％。新空气与循环空气混合后送入空调系统。设当时的大气压力为。试求（1）需预先将新空气加热到多少度（2）新空气与循环空气的流量各为多少（kg/h ） 解：已知：t 1＝5℃，?1＝80％，
t 2＝25℃，?2＝70％ 查h-d 图可得： h1= kJ/kg(a) d1=4.32g/kg(a) ， h2= kJ/kg(a) d2=13.93 g/kg(a)
求t c ＝21℃，?c ＝60％的水蒸气分压力
h c ＝ kJ/kg(a)，d c =9.3g/kg(a)，1s p ＝，1v p ＝， 求
干
空
气
质
量
：
=
??-==294
28712000)1490101300(T R V p m a a a 14195kg/h
根据混合空气的焓和含湿量计算公式可得：
=1a m 6839 kg/h
=2a m 7356 kg/h
h= kJ/kg(a)
根据d=d1= g/kg(a)查图得 t=17℃
8-10为满足某车间对空气温度及相对湿度的要求，需
将t 1＝10℃，?1＝30％的空气加热加湿后再送入车间，设加热后空气的温度t 2＝21℃，处理空气的热湿
比ε＝3500。试求空气终了时的状态参数d2、h2、?2。 解：由t 1＝10℃，?1＝30％，ε＝3500查图得： h2＝56 kJ/kg(a)，d2=13.5g/kg(a)，?2＝85％ 8-11某空调系统每小时需要t 2＝21℃，?2＝60％的湿空气若干（其中干空气质量=a
m 4500 kg/h ）。现将
室外温度t 1＝35℃，?1＝70％的空气经处理后达到上述要求。（1）求在处理过程中所除去的水分及放热量；（2）如将35℃的纯干空气4500 kg 冷却到21℃，应放出多少热量。设大气压力B ＝101325Pa 。 解：（1）查h-d 图
t 2＝21℃，?2＝60％
t 1＝35℃，?1＝70％得
h1= kJ/kg(a)
d1=25.17
g/kg(a) h2= kJ/kg(a)
d2=9.3
g/kg(a)
处理过程除去的水分)21(d d m m a w -== kg/h
放热量：)21(h h m q
a -=＝ kJ/h
（2）将35℃的纯干空气4500 kg 冷却到21℃，放出热量
)21(t t c m q p a -=＝63630kJ
8－12已知湿空气的温度t ＝18℃，露点t d ＝8℃,试求相对湿度、绝对湿度及含湿量。如将上述湿空气加热至40℃，其相对湿度、绝对湿度有何变化如将其冷却至饱和状态，求其相对湿度与绝对湿度。当时大气压力为。 解：(1)查图得：
=1?52％
s v ＝65.08m 3
/kg
s
s v v 1
11?ρ?ρ=
?=＝0.008kg/m 3
=-=1
1
622
1v v p B p d 6.7g/kg(a)
(2) 相对湿度?2=14％
s v ＝19.5m 3
/kg
绝对湿度s
s v v 2
22?ρ?ρ=
?=＝m
3
(3) 冷却至饱和状态?3=100％ 饱和温度为8℃
s v ＝120.9m 3
/kg
绝对湿度s ρ＝m
3
8-13冷却塔中水的温度由38℃被冷却至23℃，水流量100×103
kg/h 。从塔底进入的湿空气参数为温度15℃，相对湿度50％,塔顶排出的是温度为30℃的饱和空气。求需要送入冷却塔的湿空气质量流量和蒸发的水量。若欲将热水（38℃）冷却到进口空气的湿球温度，其他参数不变，则送入的湿空气质量流量又为多少设大气压力B ＝101325Pa 。 解：查h-d 图
t 1＝15℃，?1＝50％ t 2＝30℃，?2＝100％得
h1= kJ/kg(a)
d1=5.28
g/kg(a) h2=kg(a)
d2=27.2 g/kg(a)
由t3＝38℃和t4＝23℃，取水的平均定压比热pm c ＝ 水的焓值：
3w h ＝ kJ/kg 4w h ＝ kJ/kg
干空气的质量：
3
443310)12()12()
(-?----=
d d h h h h h m m w w w w a ＝
×103
kg(a)/h 送入湿空气的质量
)1001.01(d m m a +=＝×103
kg/h
蒸发的水量
310)12(-?-=d d m m a w ＝1988 kg/h
（2）查图湿球温度为℃，4w h ＝kg
3
443310)12()12()
(-?----=
d d h h h h h m m w w w w a ＝×
103
kg(a)/h
送入湿空气的质量
)1001.01(d m m a +=＝×103
kg/h
8－14某厂房产生余热16500kJ/h ，热湿比ε＝7000。为保持室内温度t 2＝27℃及相对湿度?2＝40％的要求，向厂房送入湿空气的温度t 1＝19℃，求每小时的送风量为多少千克及厂房的产湿量。大气压力B ＝101325Pa 。 解：厂房的余湿：7000
16500
10001000?=
?=
?ε
h
d ＝h
查图得h2= kJ/kg ,h1=35 kJ/kg ，d1= g/kg(a) 送干空气量=-=
1
2h h Q
m a 1112 kg/h
送风量)1001.01(d m m
a +=＝×103
kg/h
9-1压力为，温度为20℃的空气，分别以100、300、500及1000m/s 的速度流动，当被可逆绝热滞止后，问滞止温度及滞止压力各多少 解：h 1=1T c p =×293=296kJ/kg
h 0
=h 1
+
2
2
c
当c=100m/s 时：
h 0
=301 kJ/kg ，T 0＝
p
c h 0
＝298K ，11
10)(-=k k
T T p p ＝
MPa
当c=300m/s 时： h 0=341 kJ/kg ，T 0＝，p 0= 当c=500m/s 时： h 0=421 kJ/kg ，T 0＝，p 0= 当c=1000m/s 时： h 0=796 kJ/kg ，T 0＝，p 0=
9-2质量流量1=m
&kg/s 的空气在喷管内作定熵流动，在截面1-1处测得参数值p 1= ，t1＝200℃，c1=20m/s 。在截面2-2处测得参数值p 2＝。求2-2截面处的喷管截面积。
解：
=?==3.0528.01p p c β> MPa
采用渐缩喷管。 c1=20m/s 较小忽略。 因此2-2截面处是临界点
==-k
k p p T T 12)1
2(
1421K
==
2
2
2P RT v 0.6m 3
/kg =--=-])1
2
(1[11221
k
k p p k kRT c 323m/s
=?=
2
22c m
v f 0.00185m 3
9-3渐缩喷管进口空气的压力p 1= ，t1＝80℃，c1=50m/s 。喷管背压p b = 。求喷管出口的气流速度c2，状态参数v2、t2。如喷管出口截面积f2=1cm 2
，求质量流量。 解:
?==528.01p p c β=< MPa
没有到临界。 滞止温度：
p
c c T T 21021
+
=＝
滞止压力：1
)1
0(10-=k k
T T p p ＝ MPa =--=
-])0
2
(1[10221k
k p p k kRT c 317.5 m/s
k
k p p T T 1
)
1
2
(12-=＝304K
==
22
2P RT v 0.058 m 3/kg ==2
22v c f m 0.55 m 3
/s
9-4如上题喷管背压p b = 。求喷管出口的气流速度及质量流量 解：
?==528.01p p c β= MPa >p b
所以渐缩喷管进口截面压力p2＝p c ＝ MPa 由定熵过程方程可得：（按c1＝0处理）
k
k p p T T 1)
1
2(12-=＝294K
c2＝a ＝
2KRT ＝344 m/s
==
22
2P RT v 0.0634 m 3
/kg ==2
22v c f m 0.543 m 3
/s
9-5空气流经喷管作定熵流动，已知进口截面上空气参
数p 1= ，t1＝947℃，c1=0m/s 。喷管出口处的压力p2
分别为 MPa 及 MPa ，质量流量均为5.0=m
&kg/s 。试选择喷管类型，计算喷管出口截面处的流速及出口截面积。
解：（1）p2＝
?==528.01p p c β= MPa b 未到临界，选用渐缩喷管。 k k p p T T 1) 1 2 (12-=＝1108K =--= ]21[1 22T T k kR c 474 m/s == 22 2P RT v 0.636 m 3 /kg =?=2 22c m v f 6.7cm 2 （2）p2＝ ?==528.01p p c β= MPa>p b 选缩放喷管。 k k p p T T 1) 1 2 (12-=＝737K =--= ]21[1 22T T k kR c 985 m/s == 22 2P RT v 1.76 m 3 /kg =?=2 22c m v f 8.9cm 2 9-6空气流经一断面为0.1m 2 的等截面通道，在截面1-1 处测得c1=100m/s ，p 1= ，t1＝100℃；在截面2-2处，测得 c2=171.4m/s ，p 2＝。若流动无摩擦损失，求（1）质量流量；（2）截面2-2处的空气温度；（3）截面1-1与截面2-2之间的传热量。 解：（1）质量流量 == 11 1P RT v 0.71 m 3 /kg ==1 1v fc m 14.08 kg /s （2）08.144 .1711.022?= =m fc v ＝ m 3 /kg ==R v p T 222595K （3）=?=t mc q p 3141kJ/s 9-7有p 1= ，t1＝300℃的氧气通过渐缩喷管，已知背压p b = 。喷管出口直径d2=10mm 。如不考虑进口流速的影响，求氧气通过喷管的出口流速及质量流量。 解： p2＝ MPa ?==528.01p p c β= MPa =p b 出口为临界流速 =+=11 2RT k k c c 416.7 m/s 质量流量 k k p p T T 1) 1 2 (12-=＝484K == 22 2P RT v 1.26 m 3 /kg ==2 v fc m 0.026 kg /s 9－8空气通过一喷管，进口压力p 1= ，t1＝600K ，质量流量为 =m & 1.5kg/s 。如该喷管的出口处压力为p 2= ，问应采用什么型式的喷管如不考虑进口流速影响，求定熵膨胀过程中喷管出口气流流速及出口截面积。如为不可逆绝热流动，喷管效率η＝，则喷管气体出口速度及出口截面积各为多少 解： ?==528.01p p c β= MPa >p 2 所以应采用缩放喷管。 (1)出口流速： =-k k p p 1)1 2 ( k k p p T T 1) 1 2 (12-=＝ == 2 2 2P RT v 1.09 m 3 /kg =--= -])1 2 (1[1121 2k k p p k kRT c 667m/s 2 2c mv f = ＝24.5cm 2 (2)==2' 2c c η650 m/s =--=)21(1'2T T T T η390 K ==2 ' 2'2 P RT v 1.12 m 3 /kg 2 ' 2'c mv f =＝25.8cm 2 9-9某燃气p 1= 1MPa ，t1＝1000K ，流经渐缩渐扩喷管。已知喷管出口截面上的压力p 2=0. 1MPa ，进口流速c1 ＝200m/s ，喷管效率η＝，燃气的质量流量 =m &50kg/s ，燃气的比热k ＝，定压质量比热c p ＝1kJ/。求喷管的喉部截面积和出口截面积。 解：进口流速c1＝200m/s =2 2 1c 20 kJ/kg 远小于燃气的进口焓1T c p ＝1000 kJ/kg 忽略。 出口流速： =-k k p p 1)1 2 ( k k p p T T 1) 1 2 (12-=＝ =-=)21(72.442T T c c p 955m/s ==2'2c c η931 m/s =--=)21(1'2T T T T η566 K p c k k R 1 -= ＝ kJ/ ==2 ' 2'2 P RT v 1.5 m 3 /kg 出口截面积 2 ' 2'c mv f =＝805cm 2 (2)喉部流速： ===1p p c β MPa k k c T T 11-=β ＝ ==)c c kRT c 552m/s ==c c c P RT v 0.4193 m 3 /kg 喉部截面积 c c c mv f ' '=＝380cm 2 9-10水蒸气压力p 1= ，t 1＝120℃以500m/s 的速度流动，求其滞止焓、滞止温度和滞止压力。 解：p 1= ，t 1＝120℃时水蒸气焓 h 1= kJ/kg ，s1= kJ/ 滞止焓 h 0= h 1+c 2 /2= kJ/kg 查表得 p 0= MPa t 0=185.7℃ 9-11水蒸气的初参数p 1= 2MPa ，t 1＝300℃，经过缩放喷管流入背压p b = 的环境中，喷管喉部截面积20cm 2 。求临界流速、出口速度、质量流量及出口截面积。 解：h 1=3023 kJ/kg ，s1= kJ/ p c = ×2= MPa h c =2881 kJ/kg ，v c =2.0 m 3 /kg h 2=2454 kJ/kg ，v 2=1.53 m 3 /kg c c ==-c h h 172.44532.9 m/s c 2==-2172 .44h h 1066.7 m/s 质量流量 == c c v c f m min 0.533 kg /s 2 22c mv f = ＝76.4cm 2 9-12解：h 1=3231 kJ/kg ， 节流后s= kJ/ h 2=3148 kJ/kg ，v 2=0.2335 m 3 /kg p b /p> 渐缩喷管 c 2==-2172 .44h h 407.4 m/s == 2 2 v fc m 0.35 kg /s 9-13解：查表得 h 2=2736 kJ/kg 由p 1= 2MPa 等焓过程查表得 x1＝ t1=212.4℃ =?--=--= 6 10)21.0(4 .2121301212p p t t j μMPa 9-14解:查表得：h 1=3222 kJ/kg h 2=3066 kJ/kg c 2==-2172 .44h h 558.6 m/s 2'2c c ?= ＝519 m/s 动能损失： =-2 )1(2 2 2 c ?21 kJ/kg 9-15解：=+=?1 ln 12 ln 2v v R T T c s v kJ/ （理想气体的绝热节流过程温度相等） 用损 s T s s T h h e x ?=-+-=?0)21(021＝ kJ/kg 9-16解：由2/22/12 22 1 c T c c T c p p +=+得 ==-)1/()1 2 (12k k p p T T 355K 2/)12(212 2c T T c c p +-=＝337m/s 10-1蒸汽朗肯循环的初参数为、550℃，试计算在不同背压p2=4、6、8、10及12kPa 时的热效率。 解：朗肯循环的热效率 h1为主蒸汽参数由初参数、550℃定 查表得：h1=3433kJ/kg s1= h2由背压和s1定 查h-s 图得： p2=4、6、8、10、12kPa 时分别为 h2=1946、1989、2020、2045、2066 kJ/kg h3是背压对应的饱和水的焓 查表得。 p2=4、6、8、10、12kPa 时饱和水分别为 h3=、、、、 kJ/kg 故热效率分别为： ％、44％、％、%、％ 10-2某朗肯循环的蒸汽参数为：t1＝500℃、p2＝1kPa ，试计算当p1分别为4、9、14MPa 时；（1）初态焓值及循环加热量；（2）凝结水泵消耗功量及进出口水的温差；（3）汽轮机作功量及循环净功；（4）汽轮机的排汽干度；（5）循环热效率。 解：（1）当t1＝500℃，p1分别为4、9、14MPa 时初焓值分别为： h1=3445、3386、3323 kJ/kg 熵为s1=、、 kJ/ p2＝1kPa(s2=s1)对应的排汽焓h2：1986、1865、1790 kJ/kg 3点的温度对应于2点的饱和温度t3=6.98℃、焓为 kJ/kg s3= kJ/ 3`点压力等于p1，s3`=s3， t3`=、、7.072℃ 则焓h3`分别为：、、 kJ/kg 循环加热量分别为：q1=h1-h3`=3411、3347、 kJ/kg （2）凝结水泵消耗功量： h3`-h3 进出口水的温差t3`-t3 （3）汽轮机作功量h1-h2 循环净功=0 w h1-h2-( h3`-h3) （4）汽轮机的排汽干度 s2=s1=、、 kJ/ p2＝1kPa 对应的排汽干度、、 （5）循环热效率1 q w = η＝ 10-3一理想朗肯循环，以水作为工质，在循环最高压力为14MPa 、循环最高温度540℃和循环最低压力7 kPa 下运行。若忽略泵功，试求：（1）平均加热温度；（2）平均放热温度；（3）利用平均加热温度和平均放热温度计算循环热效率。 解：1点焓和熵分别为：3433kJ/kg 、 kJ/ 2点焓和熵分别为：2027kJ/kg 、 kJ/ 3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为： kg 、 kJ/ （1） 平均加热温度 =--= 3 13 1s s h h t h （2） 平均放热温度 =--= 3 23 2s s h h t c （3） 循环热效率 =- =h c t t 1η43％ 10-4一理想再热循环，用水作为工质，在汽轮机入口处蒸汽的状态为14 MPa 、540℃，再热状态为3 MPa 、540℃和排汽压力7 kPa 下运行。如忽略泵功，试求：（1）平均加热温度；（2）平均放热温度；（3）利用平均加热温度和平均放热温度计算循环热效率。 解：1点焓和熵分别为：3433kJ/kg 、 kJ/ 3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为： kg 、 kJ/ 再热入口焓B ：压力为3 MPa ，熵为 kJ/， h B =2988 kJ/kg 再热出口焓A ：h A =3547 kJ/kg ，s A = kJ/ 2点焓和熵分别为：2282kJ/kg 、 kJ/ （4） 平均加热温度 =--+-= 3 ) (13s s h h h h t A B A h 564K （5） 平均放热温度 =--= 3 23 2s s h h t c 312K （6） 循环热效率 =-=h c t t 1η％ 10-5某回热循环，新汽压力为10 MPa ，温度为400℃，凝汽压力50kPa ，凝结水在混合式回热器中被2 MPa 的抽汽加热到抽汽压力下的饱和温度后经给水泵回到锅炉。不考虑水泵消耗的功及其他损失，计算循环热效率及每千克工质的轴功。 解：1点焓和熵分别为：h1=3096kJ/kg 、s1= kJ/ 排汽2点焓为：h2=2155kJ/kg 3点焓和熵分别查饱和压力下的饱和水表为：h3=kg 抽汽点4的焓（查2 MPa 和s4=s1）：h4=2736 kJ/kg 2 MPa 对应的饱和温度212.37℃，h5= kJ/kg 求抽汽率 57 .340273657 .3406.9083435--= --= h h h h α＝ 循环功量： =--+-=)24)(1(410h h h h w α794 kJ/kg 热效率：=-== 5 10 10h h w q w η ％ 10-6 某厂的热电站功率12MW ，使用背压式汽轮机p1＝ ，t1＝435℃、p2＝ MPa ，排汽全部用于供热。假设煤的发热值为20000kJ/kg ，计算电厂的循环热效率及耗煤量。设锅炉效率为85％。如果热、电分开生产，电能由p2＝7kPa 的凝汽式汽轮机生产，热能（ MPa 的230℃的蒸汽）由单独的锅炉供应，其他条件相同，试比较耗煤量。设锅炉效率同上。 解：1点的焓h1=3303 kJ/kg 、s1= 排汽点焓（s2=s1）h2=2908 kJ/kg 锅炉进口水焓（ MPa 对应的饱和水焓）h3= kJ/kg 热效率：3 12 1h h h h --= η＝％ 总耗煤量： 85 .010********.0101285.010236 7????= ???=ηP m ＝4.61kg/s=h 有％的热能发电，发电煤耗为： m1=m η?=0.705 kg/s ＝ t/h p2＝7kPa 对应的排汽焓和锅炉进口水焓： h2=2161 kJ/kg h3= kJ/kg 电的耗煤量： 2000 36.01 1285 .03 1212000085 .01200001??= ?--?= ?= h h h h P P m η＝1.96 kg/s ＝ t/h 供热煤耗量相同 t/h 。 总煤耗：m=+= t/h 10-7小型供热、供电联合电站，进入汽轮机新蒸汽的压力为1 MPa 、温度为200℃，汽轮机供热抽汽压力为 MPa ，抽汽通过热交换器后变成 MPa 的饱和液体，返回动力循环系统。汽轮机乏汽压力为40kPa 。汽轮机需要输出1MW 的总功率，而热交换器要求提供500kW 的供热率。设汽轮机两段（即抽汽前后）的相对内效率都为。试计算进入汽轮机的总蒸汽量和进入热交换器的抽汽量。 解： MPa 的饱和液体、饱和汽、汽化潜热的焓： kJ/kg ， kJ/kg 、 kJ/kg 进入热交换器的抽汽量：8 .2181500 1= m ＝s 新汽焓h1=2827 kJ/kg ，s1= kJ/ 排汽焓(s2=s1)h2=2295 kJ/kg 抽汽焓(s3=s1)h3=2604 kJ/kg 乏汽量：2 1)31(18.0/10123h h h h m m ---?= ＝ kg/s 总蒸汽量：m=m1+m2= kg/s 10-8奥托循环压缩比ε＝8，压缩冲程初始温度为27℃，初始压力为97kPa ，燃料燃烧当中对工质的传热量为700 kJ/kg ，求循环中的最高压力、最高温度、循环的轴功及热效率。设工质k=，v c ＝ kJ/。 解：热效率 =- =-1 1 1k ε η％ 轴功： ==ηq w 112-=k T T ε＝ 最高温度 v c q T T + =23＝ ==k p p ε12 最高压力（定容） ==2 3 2 3T T p p 10-9狄塞尔循环压缩比ε＝15，压缩冲程初始压力为105kPa ，初始温度为20℃，循环吸热量为1600 kJ/kg ，设工质k=，p c ＝。求循环中各点压力、温度、热效率。 解：2点的压力和温度： 112-=k T T ε＝889K ==k p p ε12 MPa 3点压力和温度： p3=p2 =+=23T c q T p 2458K 4点的压力和温度： ε32 22313134T T v T T v v v v v ===＝ ==k v v p p )4 3 (34 MPa k k p p T T 1) 3 4 (34-=＝1231K 热 效 率 ： === 1 4 23T T v v ρ 1 )1(1 1---- =k k k ερρη＝52％ 10－10燃气轮机进气参数为p1＝、t1＝17℃、β＝8， 工质定压吸热终了温度t3＝600℃，设k=，p c ＝。求循环热效率、压气机消耗的功及燃气轮机装置的轴功。 解：循环热效率 k k /)1(1 1-- =βη=% p2=β 1p = MPa k k T T /)1(12 -=β＝530K 压 气 机 消 耗 的 功 ： =-=-=)12(12T T c h h w p c 245 kJ/kg k k T T /)1(3 4-= β＝478K 燃气轮机作功：=-= )43(1T T c w p 403 kJ/kg 燃气轮机装置的轴功 = -=c w w w 1158 kJ/kg =-=)23(1T T c q p 350 kJ/kg == 1 q w η 4 11-1空气压缩致冷装置致冷系数为，致冷量为84600kJ/h ，压缩机吸入空气的压力为，温度为-10℃，空气进入膨胀机的温度为20℃，试求：压缩机出口压力；致冷剂的质量流量；压缩机的功率；循环的净功率。 解：压缩机出口压力 1)1 2 (1/)1(-= -k k p p ε 故： ))1/(()11 (12-+=k k p p ε ＝ MPa 2134p p p p = T3=20+273=293K k k p p T T /)1()3 4(34-=＝ 209K 致冷量：)41(2 T T c q p -=＝×（263-209）＝kg 例1:如图，已知大气压p b=101325Pa ，U 型管内 汞柱高度差H =300mm ，气体表B 读数为0.2543MPa ，求：A 室压力p A 及气压表A 的读数p e,A 。 解： 强调： P b 是测压仪表所在环境压力 例2:有一橡皮气球，当其内部压力为0.1MPa （和大气压相同）时是自由状态，其容积为0.3m 3。当气球受太阳照射而气体受热时，其容积膨胀一倍而压力上升到0.15MPa 。设气球压力的增加和容积的增加成正比。试求： （1）该膨胀过程的p~f （v ）关系； （2）该过程中气体作的功； （3）用于克服橡皮球弹力所作的功。 解：气球受太阳照射而升温比较缓慢，可假定其 ，所以关键在于求出p~f （v ） (2) （3） 例3：如图，气缸内充以空气，活塞及负载195kg ，缸壁充分导热，取走100kg 负载，待平 衡后，不计摩擦时，求：（1）活塞上升的高度 ;（2）气体在过程中作的功和换热量，已 知 解：取缸内气体为热力系—闭口系 分析：非准静态，过程不可逆，用第一定律解析式。 计算状态1及2的参数： 过程中质量m 不变 据 因m 2=m 1,且 T 2=T 1 体系对外力作功 注意：活塞及其上重物位能增加 例4：如图，已知活塞与气缸无摩擦，初始时p 1=p b ，t 1=27℃，缓缓加热， 使 p 2=0.15MPa ，t 2=207℃ ，若m =0.1kg ，缸径=0.4m ，空气 求：过程加热量Q 。 解： 据题意 ()()121272.0T T m u u m U -=-=? 例6 已知：0.1MPa 、20℃的空气在压气机中绝热压缩后，导入换热器排走部分热量，再进入喷管膨胀到0.1MPa 、20℃。喷管出口截面积A =0.0324m2，气体流速c f2=300m/s 。已知压气机耗功率710kW ，问换热器的换热量。 解： 稳定流动能量方程 ——黑箱技术 例7:一台稳定工况运行的水冷式压缩机，运行参数如图。设空气比热 cp =1.003kJ/(kg·K)，水的比热c w=4.187kJ/(kg·K)。若不计压气机向环境的散热损失、动能差及位能差，试确定驱动该压气机所需功率。[已知空气的焓差h 2-h 1=cp (T 2-T 1)] 解：取控制体为压气机（不包括水冷部分 流入： 流出： 6101325Pa 0.254310Pa 355600Pa B b eB p p p =+=+?=()()63 02160.110Pa 0.60.3m 0.0310J 30kJ W p V V =-=??-=?=斥L ?{}{}kJ/kg K 0.72u T =1 2T T =W U Q +?=()()212211U U U m u m u ?=-=-252 1.96010Pa (0.01m 0.05m)98J e W F L p A L =??=???=???={}{}kJ/kg K 0.72u T =W U Q +?=g V m pq q R T =()f 22g p c A R T =620.110Pa 300m/s 0.0324m 11.56kg/s 287J/(kg K)293K ???==??()111 11111m V m P e q p q P q u p v ++?++() 1 2 1 22222m V m e q p q q u p v ++Φ?Φ++水水 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。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制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值（尽管差值可能是微小的），因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。这便是经验温标的根本缺点。 )( )( b v b b e b P P P P P P P P P P <-=>+=； 第一章 1. 平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？ 答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 2. 表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变 化？ 答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 3． 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：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？ 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？ 答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7. 用U 形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？ 答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。 1-3解： bar p p p a b 07.210.197.01=+=+= bar p p p b 32.005.107.212=-=-= bar p p p b C 65.032.097.02=-=-= 第二章 1.绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。问：⑴ 空气的热力学能如何变化？ ⑵ 空气是否作出了功？ ⑶ 能否在坐标图上表示此过程？为什么？答：（1）空气向真空的绝热自由膨胀过程 的热力学能不变。（2）空气对外不做功。 （3）不能在坐标图上表示此过程，因为不是准静态过程。 2. 下列说法是否正确？ ⑴ 气体膨胀时一定对外作功。 错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。 ⑵ 气体被压缩时一定消耗外功。 对，因为根据热力学第二定律，气体是不可能自压缩的，要想压缩体积，必须借助于外功。 ⑶ 气体膨胀时必须对其加热。 错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，不用对其加热。 ⑷ 气体边膨胀边放热是可能的。 对，比如多变过程，当n 大于k 时，可以实现边膨胀边放热。 ⑸ 气体边被压缩边吸入热量是不可能的。 错，比如多变过程，当n 大于k 时，可以实现边压缩边吸热。 ⑹ 对工质加热，其温度反而降低，这种情况不可能。 错，比如多变过程，当n 大于1，小于k 时，可实现对工质加热，其温度反而降低。 3“任何没有体积变化的过程就一定不对外作功”的说法是否正确？ 第二章 热力学第一定律 思 考 题 1. 热量和热力学能有什么区别？有什么联系？ 答：热量和热力学能是有明显区别的两个概念：热量指的是热力系通过界面与外界进行的热能交换量，是与热力过程有关的过程量。热力系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的；而热力学能指的是热力系内部大量微观粒子本身所具有的能量的总合，是与热力过程无关而与热力系所处的热力状态有关的状态量。简言之，热量是热能的传输量，热力学能是能量？的储存量。二者的联系可由热力学第一定律表达式 d d q u p v δ=+ 看出；热量的传输除了可能引起做功或者消耗功外还会引起热力学能的变化。 2. 如果将能量方程写为 d d q u p v δ=+ 或 d d q h v p δ=- 那么它们的适用范围如何？ 答：二式均适用于任意工质组成的闭口系所进行的无摩擦的内部平衡过程。因为 u h pv =-，()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭口系将 du 代入第一式得 q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。 3. 能量方程 δq u p v =+d d （变大） 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大） 很相像，为什么热量 q 不是状态参数，而焓 h 是状态参数？ 答：尽管能量方程 q du pdv δ=+ 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大）似乎相象，但两者 的数学本质不同，前者不是全微分的形式，而后者是全微分的形式。是否状态参数的数学检验就是，看该参数的循环积分是否为零。对焓的微分式来说，其循环积分：()dh du d pv =+??? 因为 0du =?，()0d pv =? 所以 0dh =?， 因此焓是状态参数。 而 对 于 能 量 方 程 来 说 ，其循环积分： 工程热力学课后思考题答案__第四版_沈维道_童钧耕 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII 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Array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 4题图 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。 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 9题图 工程热力学习题集及答案 一、填空题 1．能源按使用程度和技术可分为 常规 能源和 新 能源。 2．孤立系是与外界无任何 能量 和 物质 交换的热力系。 3．单位质量的广延量参数具有 强度量 参数的性质，称为比参数。 4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 54kpa 。 5．只有 准平衡 过程且过程中无任何 耗散 效应的过程是可逆过程。 6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 干饱和蒸汽 和 过热蒸汽 。 7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 高 、水蒸气含量越 多 ，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少） 8．克劳修斯积分/Q T δ? 等于零 为可逆循环。 9．熵流是由 与外界热交换 引起的。 10．多原子理想气体的定值比热容V c = g 7 2R 。 11．能源按其有无加工、转换可分为 一次 能源和 二次 能源。 12．绝热系是与外界无 热量 交换的热力系。 13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 两 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。 14．测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器 内的绝对压力为 173a KP 。 15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使 系统和外界都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 16．卡诺循环是由两个 定温 和两个 绝热可逆 过程所构成。 17．相对湿度越 小 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 大 。（填大、小） 18．克劳修斯积分/Q T δ? 小于零 为不可逆循环。 19．熵产是由 不可逆因素 引起的。 20．双原子理想气体的定值比热容p c = 72g R 。 21．基本热力学状态参数有：（ 压力）、（温度 ）、（体积）。 22．理想气体的热力学能是温度的（单值 ）函数。 23．热力平衡的充要条件是：（系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零 ）。 24．不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（熵产）。 25．卡诺循环由（两个可逆定温和两个可逆绝热 ）热力学过程组成。 26．熵增原理指出了热力过程进行的（方向 ）、（限度）、（条件）。 31．当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_孤立系_。 32．在国际单位制中温度的单位是_开尔文_。 33.根据稳定流动能量方程，风机、水泵的能量方程可简化为_－ws=h2－h1_。 34.同样大小的容器内分别储存了同样温度的氢气和氧气，若二个容器内气体的压力相等，则二种气体质量q a 的大小为2 H m _小于2 O m 。 35.已知理想气体的比热C 随温度的升高而增大，当t 2>t 1时， 2 1 2t t t 0 C C 与的大小关系为_2 21 t t t C C _。 36.已知混合气体中各组元气体的质量分数ωi 和摩尔质量M i ，则各组 元气体的摩尔分数χi 为_∑=ω ωn 1i i i i i M /M /_。 37.由热力系与外界发生_热量__交换而引起的熵变化称为熵流。 38.设有一卡诺热机工作于600℃和30℃热源之间，则卡诺热机的效 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。 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。 10．分析汽车动力系统（图1-21）与外界的质能交换情况。吸入空气，排出烟气，输出动力（机械能）以克服阻力，发动机水箱还要大量散热。不考虑燃烧时，燃料燃烧是热源，燃气工质吸热；系统包括燃烧时，油料发生减少。 11．经历一个不可逆过程后，系统能否恢复原来状态？包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态？ 经历一个不可逆过程后，系统可以恢复原来状态，它将导致外界发生变化。包括系统和外界的整个大系统不能恢复原来 状态。 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？ p 1 9题图 《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。 6.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。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制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值（尽管差值可能是微小的），因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。这便是经验温标的根本缺点。 7.促使系统状态变化的原因是什么？举例说明答：分两种不同情况：⑴若系统原本不处于平衡状态，系统内各部分间存在着不平衡势差，则在不平衡势差的作用下，各个部分发生相互作用, 系统的状态将发生变化。例如，将一块烧热了的铁扔进一盆水中，对于水和该铁块构成的系统说来，由于水和铁块之间存在着温度差别，起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下，无需外界给予系统任何作用，系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化：铁块的温度逐渐降低，水的温度逐渐升高，最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状态；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。 &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, 问气体係统）是否作功? 图1-16 .吾苦翹E附團 ⑶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？ 答：⑴；受刚性容器的约束，气体与外界间无任何力的作用，气体（系统）不对外界作功; ⑵b情况下系统也与外界无力的作用，因此系统不对外界作功； 工程热力学习题集 一、填空题 1．能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。 2．孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。 3．单位质量的广延量参数具有 参数的性质，称为比参数。 4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 。 5．只有 过程且过程中无任何 效应的过程是可逆过程。 6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 和 。 7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少） 8．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为可逆循环。 9．熵流是由 引起的。 10．多原子理想气体的定值比热容V c = 。 11．能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。 12．绝热系是与外界无 交换的热力系。 13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。 14．测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器内的绝对压力为 。 15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使 都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 16．卡诺循环是由两个 和两个 过程所构成。 17．相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。（填大、小） 18．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为不可逆循环。 19．熵产是由 引起的。 20．双原子理想气体的定值比热容p c = 。 21、基本热力学状态参数有：（ ）、（ ）、（ ）。 22、理想气体的热力学能是温度的（ ）函数。 23、热力平衡的充要条件是：（ ）。 24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（ ）。 25、卡诺循环由（ ）热力学过程组成。 26、熵增原理指出了热力过程进行的（ ）、（ ）、（ ）。 31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。 32.在国际单位制中温度的单位是_______。 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 ＜ ｐb ) 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 Th ｅ zerot ｈ l ａw of the ｒｍodyn ａmics ena ｂｌe ｓ u ｓ to m ｅa ｓure ｔemp ｅrature ． In ord ｅr to m ｅasure temperatur ｅ of bo ｄy Ａ, w ｅ compare ｂody Ｃ — a ｔhermometer — with body A a ｎd ｔempe ｒatu ｒe scal ｅs （温度的标尺，简称温标) ｓeparately. W ｈen ｔh ｅy are ｉn th ｅr ｍal e ｑｕｉli ｂrium, t ｈey have ｔhe sa ｍe tempera ｔure ． Then we can know th ｅ ｔemp ｅrat ｕｒe of b ｏd ｙ Ａ wit ｈ ｔe ｍｐerat ｕr ｅ scal ｅ m ａrk ｅd on t ｈermometer. 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。 p 2=p g 2+p 1 p b p g 2 p g 1 p 1=p g 1+p b 4题图 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Mv Mv ＝p T 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 11 11RT v p m = 压送后储气罐中CO2的质量 22 22RT v p m = 根据题意 容积体积不变；R ＝188.9 B p p g +=11 （1） B p 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=12.02kg 2-5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 ＝41.97kg 1. 热量和热力学能有什么区别？有什么联系？ 答：热量和热力学能是有明显区别的两个概念：热量指的是热力系通过界面与外界进行的热能交换量，是与热力过程有关的过程量。热力系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的；而热力学能指的是热力系内部大量微观粒子本身所具有的能量的总合，是与热力过程无关而与热力系所处的热力状态有关的状态量。简言之，热量是热能的传输量，热力学能是能量？的储存量。二者的联系可由热力学第一定律表达式 d d q u p v δ=+ 看出；热量的传输除了可能引起做功或者消耗功外还会引起热力学能的变化。 2. 如果将能量方程写为 d d q u p v δ=+ 或 d d q h v p δ=- 那么它们的适用范围如何？ 答：二式均适用于任意工质组成的闭口系所进行的无摩擦的内部平衡过程。因为 u h p v =-，()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭口系将 du 代入第一式得 q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。 3. 能量方程 δq u p v =+d d （变大） 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大） 很相像，为什么热量 q 不是状态参数，而焓 h 是状态参数？ 答：尽管能量方程 q du pdv δ=+ 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大）似乎相象，但两者的数学本 质不同，前者不是全微分的形式，而后者是全微分的形式。是否状态参数的数学检验就是，看该参数的循环积分是否为零。对焓的微分式来说，其循环积分：()dh du d pv =+??? 因为 0du =?，()0d pv =? 所以 0dh =?， 因此焓是状态参数。 而对于能量方程来说，其循环积分： q du pdv δ=+??? 虽然： 0du =? 但是： 0pdv ≠? 所以： 0q δ≠? 因此热量q 不是状态参数。 4. 用隔板将绝热刚性容器分成A 、B 两部分（图2-13），A 部分装有1 kg 气体，B 部分为高度真空。将隔板抽去后，气体热力学能是否会发生变化？能不能用 d d q u p v δ=+ 来分析这一过程？ 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 → T R h g 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。若地面大气压力为0.1 MPa ，温度为20 ℃，现假设空气密度在烟囱高度范围内为常数，试求烟囱底部的真空度。 提示：烟囱底部真空度为该处压力与大气压力之差；烟囱顶部处的内部烟气压力与该处外部空气压力相等。不同高度处流体的压差为ρΔhg 。 图1-17 斜管压力计工作示意图 宁波工程学院2011～2012学年第 二 学期 《工程热力学》课程期终考试卷（A ） 题 号 一 二 三 四 五 总分 复核人 应得分 15 10 15 30 30 100 实得分 评卷人 成型、机电、制造专业适用，考试时间：120分钟 一、 填空题（每格1分，共15分） 1.卡诺循环由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成。 2.迈耶公式C p -C v =R g 适用于理想气体，是否定比热容不限。 3.绝热过程P =常数，k=C p /C v ，适用于理想气体，定比热容。 4.绝热系是与外界无 热量 交换的热力系。 5.热力系在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变，这种状态称为 平衡 状态。 6.稳定流动系统能量方程式q dh vdp δ=-的适用条件是：稳定流动。 7.同一理想气体从同一初态分别经过定温压缩，绝热压缩和多变压缩 ()1n k <<到达同一 终压力，耗功最大的为绝热压缩过程，而耗功最小的为定温 压缩过程。 8.卡诺机A 工作在927℃和T 的两个热源间，卡诺机B 工作在T 和27℃的两个热源间。当此两个热机的热效率相等时，T 热源的温度T ＝600K 。 9.如图所示的容器，被一刚性壁分成两部分，环境压力为0.1MPa ，压力表B 的读数为40kPa ，真空计C 的读数为30kPa ，则容器两部分内气体绝对压力 1p = 0.14MPa ， 2p = 0.07MPa 。 10.活塞式压气机由于存在余隙容积，压缩耗功不变，产气量减 小，随比压增大，容积效率减小。（填“增加”、“不变”或“减小”） 二、 选择题（每题1分，共10分） 1. 准静态过程，系统经过的所有状态都接近于D A 、 初态 B 、环境状态 C 、邻近状态 D 、平衡状态 2. 有一机器可从单一热源吸收1000KJ 热量，并输出1200KJ 功，这台机器D Ａ、违反第一定律Ｂ、违反第二定律 Ｃ一个都不违反 Ｄ两个都违反 3. 若已知工质的绝对压力P=0.08MPa ，大气压力P=0.1MPa ，则测得压差A A 、真空度为0.02MPa B 、表压力0.02 MPa C 、真空度0.18MPa D 、表压力0.18 MPa 4. 气体在某一过程中吸入了100kJ 的热量，同时内能增加了150kJ ，该过程是B 班级： 姓名： 学号： 习题及部分解答 第一篇工程热力学 第一章基本概念 1.指岀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.指岀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 200mm，水银柱高800mm，如图2-26所示。已知大气压力为735mm Hg，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 P H 2。=200 9.80665 = 1.961 103=1.96.kPa 5 卩也=800 133.32 =1.006 10 Pa = 106.6kPa p 二P b (P H2O P Hg) =98.0 (1.961 106.6) = 206.6kPa 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。若已知斜管倾角二^30，压力计中 3 使用；=0.8g / cm的煤油，斜管液体长度L = 200mm，当地大气压力p b =0.1MPa，求烟 气的绝对压力(用MPa表示)解： p 二L 也sin : = 200 0.8 9.81 0.5 =784.8 Pa = 784.8 10“ MPa p 二p b - p v =0.1 -784.8 10^ =0.0992MPa 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110kPa，B为真空表，读数为45kPa。若当地大气压p b = 97kPa，求压力表A的读数(用kPa 表示) P g A =155kPa 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 13.4MPa ；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量， 其读数为706mmHg。若大气压力为0.098MPa，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力 (用MPa表示) p_! = 0.0247M Pa P2 = 0.0039M Pa 压变为p* =0.1 0M? P a 求此时真空表上的读数为多少mmMPa ? 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，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。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。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制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值（尽管差值可能是微小的），因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。这便是经验温标的根本缺点。 ⒎促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。 答：分两种不同情况： ⑴若系统原本不处于平衡状态，系统内各部分间存在着不平衡势差，则在不平衡势差的作用下，各个部分发生相互作用，系统的状态将发生变化。例如，将一块烧热了的铁扔进一盆水中，对于水和该铁块构成的系统说来，由于水和铁块之间存在着温度差别，起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下，无需外界给予系统任何作用，系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化：铁块的 《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 b e p p p =+ ()b p p >; b v p p p =- ()b 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。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制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值（尽管差值可能是微小的），因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。这便是经验温标的根本缺点。 ⒎ 促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。 答：分两种不同情况： ⑴ 若系统原本不处于平衡状态，系统内各部分间存在着不平衡势差，则在不平衡势差的作用下，各个部分发生相互作用，系统的状态将发生变化。例如，将一块烧热了的铁扔进一盆水中，对于水和该铁块构成的系统说来，由于水和铁块之间存在着温度差别，起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下，无需外界给予系统任何作用，系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化：铁块的温度逐渐降低，水的温度逐渐升高，最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状态； 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？ ⑶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？ 答：⑴；受刚性容器的约束，气体与外界间无任何力的作用，气体（系统）不对外界作功； ⑵ b 情况下系统也与外界无力的作用，因此系统不对外界作功；工程热力学例题答案解
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