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热工基础课后答案超详细版(张学学)

第一章

思考题

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。

习题

1-1 解：

kPa bar p b 100.61.00610133.37555==??=-

1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=

2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=

3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=

4. kPa bar p p p b v 6.50506.0

5.000

6.1==-==-

1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸，锅炉设备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角?=30α，管内水解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差

mmHg Pa gh p 35.79805.0102008.91000sin 3==????=-αρ＝水柱

mmHg p p p b 65.74835.7756=-=-=水柱

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=-=-=

1－4 解：

kPa H p p p b 2g mm 15745760＝＝－＝＝汞柱真空室-

kPa p p p a 36236021=+=+=真空室

kPa p p p b 19217036212=-=-= kPa p p p b c 1902192=-=-=真空室

kN A p p F b 8.150.45π4

133.3745)(2=???

?=-=真空室 1-4

解：

bar mmHg p p p p b 11.215828003.133/81.9300760=?+=＝＋＋＝＋汞柱水柱

1-5 解：由于压缩过程是定压的，所以有

KJ V V p pdV W V V 200)4.08.0(105.0)(6212

=-??=-==?

1-6 解：改过程系统对外作的功为

?=--===--0.5

0.3

3.013

.023.1111.3

3.115.03

.02585.)(0.3

V W 1kJ V V V p dV V p pdV

1-7

解：由于空气压力正比于气球的直径，所以可设cD p =，式中c 为常数，D 为气球的直径，由题中给定的初始条件，可以得到：

5000003

.015000011====

D p D p c 该过程空气对外所作的功为

kJ D D c dD D c D cDd pdV W D D D D V V 36.34)3.04.0(50000008

)

121)61(4441423321

=-??=-====??

?ππππ

1-8

解：（1）气体所作的功为：

??=?+=0.3

0.1

46101.76d 100.04)(0.24J V V W

（2）摩擦力所消耗的功为：

J L f W 10000.1)(0.32

.01000

Δ=-?=

＝摩擦力所以减去摩擦力消耗的功后活塞所作的功为：

J W W W 41066.1?-＝＝摩擦力活塞

1-9

解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程中，内外压力始终保持相等，恒等于大气压力0.09MPa ，所以气体对外所作的功为：

J V p W 56108.121009.0?=??==?

1-11 解：确定为了将气球充到2m 3的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压力等于气球中的压力，同时等于外界大气压b p ）

Pa V V p V V p p 551121121101.82

(2100.92)(2)(?=+??=+=+=

前两种情况能使气球充到2m 3

J V p W b 55101.82100.9Δ?=??==

情况三:

3333.309

.02

15.0m p V p V b =?=贮气罐贮气罐气球＋贮气罐＝

所以气球只能被充到3333.12333.3m V ＝－＝气球的大小，故气体对外作的功为：

J W 55101.231.33100.9?=??=

第二章

思考题

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。

4. “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？

答：不正确，因为外功的含义很广，比如电磁功、表面张力功等等，如果只考虑体积功的话，那么没有体积变化的过程就一定不对外作功。

5. 试比较图2-6所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各

量的大小：⑴ W 12与W 1a2； (2) ?U 12 与 ?U 1a2； (3) Q 12与Q 1a2 答：（1）W 1a2大。

(2)一样大。（3）Q 1a2大。

6. 说明下列各式的应用条件：

⑴ w u q +?=

闭口系的一切过程 ⑵ ?+

?=pdv u q

闭口系统的准静态过程 ⑶ )(1122v p v p u q -+?=

开口系统的稳定流动过程，并且轴功为零 ⑷ )(12v v p u q -+?=

开口系统的稳定定压流动过程，并且轴功为零；或者闭口系统的定压过程。

7. 膨胀功、轴功、技术功、流动功之间有何区别与联系？流动功的大小与过程特性有无关

系？

答：膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功；轴功是指工质流经热力设备（开口系统）时，热力设备与外界交换的机械功，由于这个机械功通常是通过转动的轴输入、输出，所以工程上习惯成为轴功；而技术功不仅包括轴功，还包括工质在流动过程中机械能（宏观动能和势能）的变化；流动功又称为推进功，1kg 工质的流动功等于其压力和比容的乘积，它是工质在流动中向前方传递的功，只有在工质的流动过程中才出现。对于有工质组成的简单可压缩系统，工质在稳定流动过程中所作的膨胀功包括三部分，一部分消耗于维持工质进出开口系统时的流动功的代数和，一部分用于增加工质的宏观动能和势能，最后一部分是作为热力设备的轴功。对于稳定流动，工质的技术功等于膨胀功与流动功差值的代数和。如果工质进、出热力设备的宏观动能和势能变化很小，可忽略不计，则技术功等于轴功。

习题

2-1 解：kJ U Q W 308050Δ-=-=-= ，所以是压缩过程 2-2 解：kJ Q W Q W 145012006502000放压吸膨=-+=-+= 2-3

解：h J Q U /107.23600102Δ6

?=??==

2－4解：状态b 和状态a 之间的内能之差为：

kJ W Q U U U a b ab 6040100Δ=-=-=-=

所以，a-d-b 过程中工质与外界交换的热量为：

kJ W U Q ab b d a 802060Δ=+=+=--

工质沿曲线从b 返回初态a 时，工质与外界交换的热量为：

kJ W U W U U Q ab b a a b 903060Δ-=--=+-=+-=-

根据题中给定的a 点内能值，可知b 点的内能值为60kJ ，所以有:

kJ U U U d b ad 204060=-=-=?

由于d-b 过程为定容过程，系统不对外作功，所以d-b 过程与外界交换的热量为：

kJ U U U Q db b d b d 20=?=-=-

所以a-d-b 过程系统对外作的功也就是a-d 过程系统对外作的功，故a-d 过程系统与外界交换的热量为：

kJ W U W U U Q b d a ad d a a d d a 60)20(40=--=-?=--=----

2－5

2-5

解：由于汽化过程是定温、定压过程，系统焓的变化就等于系统从外界吸收的热量，即汽化潜热，所以有：

kg kJ q h /2257Δ==

内能的变化为：

kJ v v p h pv h u /20881.674)(0.001101.012257)

()(Δ2

12=-??+=--?=?-?=

2-6

解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系统的初压为：

Pa A G p p b 54511102.93910

1009.8195101.028?=??+?=+

=- 当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：

Pa A G p p b 54522101.95910

1009.8

95101.028?=??+?=+

=- 由于气体通过气缸壁可与外界充分换热，所以系统的初温和终温相等，都等于环境温度即：

021T T T ==

根据理想气体的状态方程可得到系统的终态体积，为：

245211210261.510

1.95910101010010

2.939m p V p V ---?=??????== 所以活塞上升的距离为：

cm m A V V L 26.5260.0510100101010010261.5Δ4

312==???-?=-=---

由于理想气体的内能是温度的函数，而系统初温和终温相同，故此过程中系统的内能变化为零，同时此过程可看作定压膨胀过程，所以气体与外界交换的热量为：

J L A p W Q 04.103260.0510100101.959Δ452=????===-

2-8 解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：

kg kJ u q w /196.5146.550Δ-=--=-=

忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每kg 压缩空气所需的轴功为：

kg kJ h q w /252100.845)0.10.175(0.8146.550Δ3s -=??-?---=-=

所以带动此压气机所需的功率至少为：

kW w P s 4260

=?-

= 2-9 解：是否要用外加取暖设备，要看室内热源产生的热量是否大于通过墙壁和门窗传给

外界的热量，室内热源每小时产生的热量为：

kJ q 51098.13600)1005050000(???＝＋＝热源

小于通过墙壁和门窗传给外界的热量为3?105 kJ ，所以必须外加取暖设备，供热量为：

h kJ Q /101.021098.1103555?=?-?=

2-10 解：取容器内的气体作为研究的热力学系统，根据系统的状态方程可得到系统终态体

积为：32.11

2.112112 1.78)5

.01(1)(

m p p V V =?== 过程中系统对外所作的功为：

=--===--1.78

1.78

2.012

.02

1.2111.2

1.2116.4540.2

)(kJ V V V p dV V V p pdV W 所以过程中系统和外界交换的热量为：

kJ W U Q 6.2246.4548*40Δ=+-=+=

为吸热。

2-11 解：此过程为开口系统的稳定流动过程，忽略进出口工质的宏观动能和势能变化，则

有：

s m m m W q h q h q h Q +--=117766

由稳定流动过程进出口工质的质量守恒可得到：

176m m m q q q +=

所以整个系统的能量平衡式为：

s 767161)()(W h h q h h q Q m m +-+-=

故发电机的功率为：

kW q h h q h h Q W P m m 331

16776s 10152.442)(4183600

700

12)(41836001050418003600700)()(?=-?--??-?=----==

2-12 解：由于过程是稳定流动过程，气体流过系统时重力位能的变化忽略不计，所以系

统的能量平衡式为:

S f W c m H Q +?+

?=22

其中，气体在进口处的比焓为：

kg J v p u h /232940037.01062.0102100631111=??+?=+=

气体在出口处的比焓为：

kg J v p u h /16560002.11013.0101500632222=??+?=+=

气体流过系统时对外作的轴功为：

W c h q m c m H Q W f f s 6.27082708600)]300150(2

)23294001656000(1030[4)2

1(2122322==-?---?-?=?-?-=?-

?-=

所以气体流过系统时对外输出的功率为：

kW W P s 6.7082==

第三章思考题

1. 理想气体的p c 和v c 之差及p c 和v c 之比是否在任何温度下都等于一个常数？答：理想气体的p c 和v c 之差在任何温度下都等于一个常数，而p c 和v c 之比不是。

2. 如果比热容是温度t 的单调增函数，当12t t >时，平均比热容10|t c 、20|t c 、21|t

t c 中哪一

个最大？哪一个最小？答：由10|t

c 、20|t

c 、21|t

t c 的定义可知

)(d 10

?t c t t c c t t ==?，其中10t <

ξt c t t c c t t ==?，其中20t <<ξ )(d 1

τt c t t t

c c t t t t

=-=

?，其中21t t <<τ

因为比热容是温度t 的单调增函数，所以可知21|t t c >10|t

c ，又因为

121

120

0)()(1021

02t

t t t t t t t t t

t t

t c c t c c t c c t t t c t c c >?>-=-?--=

故可知21|t

t c 最大，又因为：

)

()()()(d d )(d d 2

101122

111201212

110

212

1001

2>--=

-+-=

+-=

-=-????t t c c t t t t t c t t t c t t t t t t

c t t c t t t t t

c t t c t c c t t t t t

t t t t t t t t

所以10|t

c 最小。

3. 如果某种工质的状态方程式遵循T R pv g =，这种物质的比热容一定是常数吗？这种物

质的比热容仅是温度的函数吗？

答：不一定，比如理想气体遵循此方程，但是比热容不是常数，是温度的单值函数。这种物质的比热容不一定仅是温度的函数。由比热容的定义，并考虑到工质的物态方程可得到：

g R T

T v p T u T w T u T w u T q c +?=+?=+?=+?==

d d d d d d d d d d d )d(d d 由此可以看出，如果工质的内能不仅仅是温度的函数时，则此工质的比热容也就不仅仅是温度的函数了。

4. 在v u -图上画出定比热容理想气体的可逆定容加热过程、可逆定压加热过程、可逆定

温加热过程和可逆绝热膨胀过程。

答：图中曲线1为可逆定容加热过程；2为可逆定压加热过程；3为可逆定温加热过程；4为可逆绝热膨胀过程。因为可逆定容加热过程容积v 不变，过程中系统内能增加，所以为曲线1，从下向上。可逆定压加热过程有：

c u c u v c c c v c u dv c dv R c P dv P v Tc du P P 12212

110001====+=?=???

??-=??? ??-=，所以时，为常数，且考虑到和所以此过程为过原点的射线2，且向上。理想气体的可逆定温加热过程有：

加，

气体对外做功，体积增0

0>=?=-=?w q w q u

所以为曲线3，从左到右。可逆绝热膨胀过程有：

为常数

、212

11111c c c v k c u dv v c pdv du k k

+-=?-=-=- 所以为图中的双曲线4，且方向朝右（膨胀过程）。

5. 将满足空气下列要求的多变过程表示在v p -图s T -图上

⑴ 空气升压，升温，又放热；

⑵ 空气膨胀，升温，又放热；( 此过程不可能) ⑶ 6.1=n 的膨胀过程，并判断q 、w 、u ?的正负；

⑷ 3.1=n 的压缩过程，判断q 、w 、u ?的正负。答：

（1）空气升温、升压、又放热有：

()k

n n R

c T T T T n R c q V V <<-??? ??

--=11

,011

212所以：且

此多变过程如图所示，在p －v 图上，此过程为沿着几条曲线的交点A 向上，即沿压力和温度增加的方向；在T-s 图上此过程为沿着几条曲线的交点A 向上。

（2）空气膨胀，升温，又放热有：

()k

n n R

c T T T T n R c q V V <

><-?

?? ??

--=1

,011

212所以：且

此多变过程如图所示，然而要想是过程同时满足膨胀过程是不可能的。

（3）6.1=n 的膨胀过程，在p －v 图上，膨胀过程体积增大，过程从几条曲线的交点A 向下；在T －s 图上，过程从几条曲线的交点A 向下。此过程为放热，对外做功，内能减少。

（4）3.1=n 的压缩过程，在p －v 图上，压缩过程体积减小，过程从几条曲线的交点A 向上；在T －s 图上，过程从几条曲线的交点A 向上。此过程为放热，外界对空气做功，内能增加。

6. 在s T -图上，如何将理想气体任意两状态间的热力学能和焓的变化表示出来。答：理想气体的内能和焓都是温度的单值函数，因此在s T -图上，定内能和定焓线为一条平行于T 轴的直线，只要知道初态和终态的温度，分别在s T -图上找到对应温度下的定内能和定焓直线，就可以确定内能和焓的变化值。

7. 凡质量分数较大的组元气体，其摩尔分数是否也一定较大？试举例说明之。答：根据质量分数和摩尔分数的关系，有：

∑=

i M w M w x 从上式可以看出，对成分一定的混合气体，分母为常数，因此摩尔分数取决于其质量分数和摩尔质量的比值，对于质量分数较大的组元，如果摩尔质量也很大，那么它的摩尔分数可能并不大。

8. 理想混合气体的比热力学能是否是温度的单值函数？其v p c c -是否仍遵循迈耶公式？答：不是。因为理想混合气体的比热力学能为：

∑=i

mi i m u x u

其中x i 是摩尔组分，而u i 是温度的单值函数，所以理想混合气体的比热力学能不仅是温度的函数，还是成分的函数，或者说对于成分固定的混合理想气体，其内能仅是温度的单值函数。其v p c c -仍遵循迈耶公式，因为：

m m i

i i

mi v i mi p i m v m p R R x C x C x C C ==-=-∑∑)(,,,,

9. 有人认为由理想气体组成的封闭系统吸热后，其温度必定增加，这是否完全正确？你认

为哪一种状态参数必定增加？

答：不正确，因为对于成分固定的混合理想气体，其内能是仅是温度的单值函数，如果在过程中吸热的同时对外作正功，当作的正功大于吸热量，其内能必然减少，温度必然降低。只有熵值必定增加，因为根据克劳休斯不等式有:

dQ ds ≥

其中等号适用于可逆过程，不等号适用于不可逆过程，对于不可逆过程，T 为热源的温度，由于温度T 恒大于零，所以当过程为吸热过程（0>dQ ）时，系统的熵必然增加。

10. 图3－17所示的管段，在什么情况下适合作喷管？在什么情况下适合作扩压管？

答：当1Ma 时，要想使气流的速度增加，要求喷管的截面积沿气流方向逐渐增加，即渐扩喷；而对于先缩后扩的缩放喷管（也称拉戈尔喷管），在最小截面处气流的流速恰好等于当地声速。所以对于亚声速气流，渐缩管适用于做喷管，渐扩管适用于做扩压管，缩放管适用于做喷管；对于超声速气流，渐缩管适用于做扩压管，渐扩管适用于做喷管。

习题

3-1

解：设定熵压缩过程的终态参数为222S T p 和、，而定温压缩过程的终态参数为

222

S T p '''和、,根据给定的条件可知： 1222

T T p p ='='；又因为两个终态的熵差为S ?，固有：

1222222

ln ln ln T T

Mc p p mR T T mc S S S p g p ='-'=-'=? 所以有：

)ex p(12p

mC S

T T ?-

= 对于定熵压缩过程有：

k k k k T p T p 212111

--=

所以：

)exp()exp(])1(exp[()(11112112g

p k k

mR S

p mR S M p mc k S k p T T p p ?-=?-=-?==-

3-2

解：设气体的初态参数为1111m T V p 和、、，阀门开启时气体的参数为

2222m T V p 和、、，阀门重新关闭时气体的参数为3333m T V p 和、、，考虑到刚性容

器有：321V V V ==，且21m m =。 ⑴当阀门开启时，贮气筒内压力达到5

75.8?Pa ，所以此时筒内温度和气体质量分别为：

K 25366.7

8.75

293121

2=?==p p T T kg T R V p m m 0.225293

2870.027

10751g 1121=???===

⑵阀门重新关闭时，筒内气体压力降为 5

104.8?Pa ，且筒内空气温度在排气过程中保持不变，所以此时筒内气体质量为：

kg T R V p T R V p m g g 216.025

.366287027

.0104.852333333=???==

所以，因加热失掉的空气质量为：

kg m 0.0090.2160.225m m Δ32=-=-=

3-3

解：⑴气体可以看作是理想气体，理想气体的内能是温度的单值函数，选取绝热气缸内的两部分气体共同作为热力学系统，在过程中，由于气缸绝热，系统和外界没有热量交换，同时气缸是刚性的，系统对外作功为零，故过程中系统的内能不变，而系统的初温为30℃，所以平衡时系统的温度仍为30℃。

⑵设气缸一侧气体的初始参数为1111m T V p 和、、，终态参数为111T V p '''、、，另一侧气体的初始参数为2222m T V p 和、、，终态参数为222

T V p '''、、，重新平衡时整个系统的总体积不变，所以先要求出气缸的总体积。

+'==+=???=

=???==2

132136

223

11471.03623.010

12.0303

2875.01087.0104.03032875.0V V m V V V m p T R m V m

p T R m V g g ＝总终态时，两侧的压力相同，即p p p ='='21

，对两侧分别写出状态方程， 2

2222221

1111

111(,T V V p T V p T V p T V p T V p T V p ）－总'='''='='''= 联立求解可得到终态时的压力为：

Pa p 51087.1?=

3-4

解：由于Ar 可看作理想气体，理想气体的内能时温度的单值函数，过程中内能不变，

故终温K T 6002=，由状态方程可求出终压为：

Pa V V p p 55211

2102.03

106.0?=??== 熵的变化为：

K kJ p p mR T T c S p

/31.143

ln 2085ln d Δ12g 2

=??-=-=?

3-5 解：由于活塞和氢气侧气缸均是绝热的，所以氢气在过程中没有从外界吸入热量，可看可逆绝热过程，所以氢气的终温为：

K p p T T k k 31.352)9614

.19807

.0(288)(41.141.1112112

=?==--氢氢氢氢

根据状态方程可得到终态时氢气的体积：

2212061.0288

109614.131.3521.0109807.01m T p T V p V ＝＝＝

氢氢氢氢氢氢????? 所以，空气终态的体积为：

32139.0061.02.0m V ＝－＝空

故空气的终温为：

K 64.0800.1

100.9807288390.1101.9614V 551112空22

空=?????==空空空空V p T p T

把空气和氧气作为热力学系统，根据热力学第一定律可得到外界加入的热量为：

T T R T R V p T T c T R V p T T R k m T T c m U U U Q g g v g g v 83.44)

28831.352141.1128841571.0109807.028864.800(71594.02882871.0109807.0)()()(1

)(55121111211

11212=?-????-?????-+--+?+?=?=－（＋）

＝－＝－＝氢氢氢氢氢氢氢空空空空空空空氢氢氢氢

空空空空氢空

3-6

解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系统的初压为：

Pa A G p p b 54511102.93910

1009.8195101.028?=??+?=+

=- 当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：

《热工基础(张学学高教》课后答案第十一章习题解答

11-1 某种玻璃对波长0.4~2.5 μm 范围内的射线的透射比近似为0.95，而对其它波长射线的透射比近似为0，试计算此玻璃对温度为1500 K 、2000 K 和6000 K 的黑体辐射的透射比。解：由题意：当温度为1500K 时， K m T ?=?=μλ6004.015001 K m T ?=?=μλ37505.215002 查黑体辐射函数表，有%0)0(1=-T b F λ,%385.43)0(2=-T b F λ 此玻璃的透射比为：%216.41)95.0)0()0(12=-?--T b T b F F λλ（当温度为2000K 时， K m T ?=?=μλ8004.020001 K m T ?=?=μλ50005.220002 查黑体辐射函数表，有%0)0(1=-T b F λ,%41.63)0(2=-T b F λ 此玻璃的透射比为：%2395.60)95.0)0()0(12=-?--T b T b F F λλ（当温度为6000K 时， K m T ?=?=μλ24004.060001 K m T ?=?=μλ150005.260002 查黑体辐射函数表，有%05.14)0(1=-T b F λ,%885.96)0(2=-T b F λ 此玻璃的透射比为：%693.78)95.0)0()0(12=-?--T b T b F F λλ（当温度为6000K 时， K m T ?=?=μλ24004.060001 K m T ?=?=μλ15000 5.260002 查黑体辐射函数表，有%05.14)0(1=-T b F λ,%885.96)0(2=-T b F λ 此玻璃的透射比为：%693.78)95.0)0()0(12=-?--T b T b F F λλ（ 11-2 某黑体辐射最大光谱辐射力的波长8.5max =λμm ，试计算该黑体辐射在波长1~5 μm 范围内的辐射能份额。

热工基础_期末总复习_重点(张学学)

1.系统：在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，称之为热力系统，简称系统。 2.系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。 3.状态参数：用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数，如温度、压力、比体积等。工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等，其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积，称为基本状态参数。 4.可逆过程：如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态，并且不给外界留下任何变化，这样的过程为可逆过程。准平衡过程：所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。可逆过程的条件：准平衡过程＋无耗散效应。 5.绝对压力p 、大气压力p b 、表压力p e 、真空度p v 只有绝对压力p 才是状态参数 1.热力学能：不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和（热能）。热力学能符号：U ，单位：J 或kJ 。热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能储存能：E ，单位为J 或 kJ 2.热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律，可表述为：a.在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。 b.不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 c.进入系统的能量－离开系统的能量 = 系统储存能量的变化 3.闭口系统：与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定，也称为控制质量系统闭口系统的热力学第一定律表达式对于微元过程对于可逆过程对于单位质量工质对于单位质量工质的可逆过程 4.开口系统稳定流动实现条件 1）系统和外界交换的能量（功量和热量）与质量不随时间而变； 2）进、出口截面的状态参数不随时间而变。理想气体状态方程 R g 为气体常数，单位为J/(kg·K) 2.比热容：物体温度升高1K （或1℃）所需要的热量称为该物体的热容量，简称热容比热容（质量热容）：单位质量物质的热容，c ，J/(kg·K) 道尔顿定律：混合气体的总压力等于各组元分压力之和（仅适用于理想气体） d q u w δ=+ δ2f s 1 2 Q H m c mg z W =?+?+?+g pv R T =pV nRT =d d q q c T t δδ==

热工基础答案

热工答案 3.3 题略解：（1）泄漏的气体量为 kmol 541.0kg 81.23)27327(44/3.83143 10 3.0) 27347(44/3.83143 10 8.06 6 2 221 1121==+???- +???= -= -=?T R V p T R V p m m m g g （2）泄漏的气体在1bar 及17℃时占有的容积为 3 5 m 05.1310 ) 27317(44 3.831481.23=+??= = p T mR V g 3.6 题略解：由题意：△U = 0 → T 2 = T 1 = 600 K 由理想气体气体状态方程，有： MPa 2.0Pa 10 0.23 135 121 1 22 221 11=?== ==p p T V p T V p T V p △U =△H = 0 J/K 1426.1kJ/K 10 1426.13 ln 208.0005.0ln ln 3 1 21 2=?=??=-==?=?-p p mR V V mR s m S g g 3.7 题略解：（1）混合后的质量分数： ωCO2 = 5.6 %， ωO2 =16.32 %， ωH2O =2 %， ωN2 =76.08 % （2）折合摩尔质量： M eq = 28.856 kg/kmol （3）折合气体常数： R eq = 288.124 J/（kg ·K ）（4）体积分数： φCO2 = 3.67 %， φO2 =14.72 %， φH2O =3.21 %， φN2 =78.42 % （5）各组分气体分压力： p CO2 = 0.01101 MPa ， p O2 =0.04416 MPa ， p H2O =0.00963 MPa ， p N2 =0.2353 MPa 3.8题略解：由题意，H 2的摩尔成分 1%52%12%35%12H =---=x 由教材公式（3.35），求混合气体的当量摩尔质量

热工基础(张学学--第三版)复习知识点

热工基础（第三版）张学学复习提纲

第一章基本概念 1.工程热力学是从工程角度研究热能与机械能相互转换的科学。 2.传热学是研究热量传递过程规律的一门科学。 3.工质：热能转换为机械能的媒介物。 4.热力系统：选取一定的工质或空间作为研究对象，称之为热力系统，简称系统。 5.外界（或环境）：系统之外的一切物体。 6.边界：系统与外界的分界面。 7.系统的分类：（1）闭口系统：与外界无物质交换的系统。（2）开口系统：与外界有物质交换的系统。（3）绝热系统：与外界之间没有热量交换的系统。（4）孤立系统：与外界没有任何的物质交换和能量（功、热量）交换。 8.热力状态：系统中的工质在某一瞬间呈现的各种宏观物理状况的总和称为工质（或系统）的热力状态，简称为状态。 9.平衡状态：在不受外界影响的条件下，工质（或系统）的状态参数不随时间而变化的状态。 10.基本状态参数：压力、温度、比容、热力学能（内能）、焓、熵。 11.表压力Pg、真空度Pv、绝对压力P P g = P - P b P v = P b - P 12.热力学第零定律(热平衡定律) ：如果两个物体中的每一个都

分别与第三个物体处于热平衡，则这两个物体彼此也必处于热平衡。 13.热力过程：系统由一个状态到达另一个状态的变化过程。 14.准平衡过程（准静态过程）：热力过程中，系统所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。 15.可逆过程：一个热力过程完成后，如系统和外界能恢复到各自的初态而不留下任何变化，则这样热力过程称为可逆过程。 16.不可逆因素：摩擦、温差传热、自由膨胀、不同工质混合。 17.可逆过程是无耗散效应的准静态过程。 18.系统对外界做功的值为正，外界对系统做功的值为负。系统吸收热量时热量值为正，系统放出热量时热量值为负。第二章热力学第一定律 1.热力学第一定律：在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。也可表述为：不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。进入系统的能量－离开系统的能量=系统储存能量的变化。 2.闭口系统的热力学第一定律表达式：Q =?U +W 微元过程：δQ =dU +δW 可逆过程：Q =?U +? 1pdV δQ =dU +pdV 2

热工基础课后答案超详细版

第一章思考题 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得概念？答：平衡状态就是在不受外界影响得条件下,系统得状态参数不随时间而变化得状态.而稳定状态则就是不论有无外界影响,系统得状态参数不随时间而变化得状态。可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态得概念,就是为了能对系统得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？若工质得压力不变,问测量其压力得压力表或真空计得读数就是否可能变化? 答：不能,因为表压力或真空度只就是一个相对压力。若工质得压力不变，测量其压力得压力表或真空计得读数可能变化，因为测量所处得环境压力可能发生变化。 3．当真空表指示数值愈大时,表明被测对象得实际压力愈大还就是愈小？答:真空表指示数值愈大时，表明被测对象得实际压力愈小。４、准平衡过程与可逆过程有何区别? 答：无耗散得准平衡过程才就是可逆过程,所以可逆过程一定就是准平衡过程，而准平衡过程不一定就是可逆过程. ５、不可逆过程就是无法回复到初态得过程,这种说法就是否正确? 答:不正确。不可逆过程就是指不论用任何曲折复杂得方法都不能在外界不遗留任何变化得情况下使系统回复到初态,并不就是不能回复到初态。 6、没有盛满水得热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧,这就是什幺原因? 答:水温较高时,水对热水瓶中得空气进行加热，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,热水瓶中得空气受冷，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得压力时,压力表液柱直径得大小对读数有无影响? 答:严格说来，就是有影响得,因为Ｕ型管越粗，就有越多得被测工质进入Ｕ型管中,这部分工质越多,它对读数得准确性影响越大。习题 1－１解: 1. 2. 3. 4. 1-2图1-８表示常用得斜管式微压计得工作原理。由于有引风机得抽吸，锅炉设备得烟道中得压力将略低于大气压力。如果微压机得斜管倾斜角,管内水解:根据微压计原理，烟道中得压力应等于环境压力与水柱压力之差

热工基础课后题答案

二零一七年，秋

第一章热力学第一定律 1-1用水银压力计测量容器中的压力，在水银柱上加一段水，若水柱高1020mm ，水银柱高900mm ，当时大气压力计上的度数为b 755mmHg p =。求容器中气体的压力。解：查表可知：21mmH O=9.80665Pa 1mmHg=133.3224Pa 由题中条件可知 2H O Hg b 1020 mm 9.80665 Pa 900mm 133.3224Pa 755mm 133.3224Pa 230.651 KPa 0.231MPa p p p p =++=?+?+?=≈容器即容器中气体的压力为0.231MPa 。 1-2容器中的真空度为600mmHg v p =，气压计上的高度是b 755mmHg p =，求容器中气体的绝对压力（用Pa 表示）。如果容器中的绝对压力不变，而气压计上高度为 b 770mmHg p =，求此时真空表的度数（以mmHg 表示）. 解：因为 600mmHg=600mm 133.3224Pa=79993.4Pa v p =? b 755mmHg=755mm 133.3224Pa=100658.4Pa p =? 容器中气体的绝对压力为 b v 100658.479993.420665Pa p p p =-=-= 若以mmHg 表示真空度，则 20665 20665Pa= mmHg 155mmHg 133.3224 p == 则当气压计高度为b 770mmHg p =时，真空表的读数为 770mmHg 155mmHg 615mmHg v b p p p '=-=-= 1-3用斜管压力计测量锅炉烟道气的真空度，管子倾斜角30α=?，压力计使用密度 30.8g/cm ρ=的煤油，斜管中液柱长200mm l =，当地大气压力b 745mmHg p =。求烟气

热工基础思考题答案

思考题第一章 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。第二章

热工基础期末总复习重点(张学学)

热工基础总复习第一章 1.系统：在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，称之为热力系统，简称系统。 2.系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。 3.状态参数：用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数，如温度、压力、比体积等。工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等，其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积，称为基本状态参数。 4.可逆过程：如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态，并且不给外界留下任何变化，这样的过程为可逆过程。准平衡过程：所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。可逆过程的条件：准平衡过程＋无耗散效应。 5.绝对压力p、大气压力p b、表压力p e、真空度p v 只有绝对压力p 才是状态参数第二章 1.热力学能：不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和（热能）。热力学能符号：U，单位：J 或kJ 。热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能储存能：E，单位为J或kJ 2.热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律，可表述为： a.在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。 b.不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 c.进入系统的能量－离开系统的能量= 系统储存能量的变化 3.闭口系统：与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定，也称为控制质量系统闭口系统的热力学第一定律表达式对于微元过程对于可逆过程对于单位质量工质对于单位质量工质的可逆过程

4.开口系统稳定流动实现条件 1）系统和外界交换的能量（功量和热量）与质量不随时间而变； 2）进、出口截面的状态参数不随时间而变。开口系统的稳定流动能量方程对于单位质量工质：对于微元过程 5.技术功：在工程热力学中，将工程技术上可以直接利用的动能差、位能差及轴功三项之和称为技术功，用W t 表示对于单位质量工质 6.节流：流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使流体的压力降低的现象称为节流。工程上由于气体经过阀门等流阻元件时，流速大时间短，来不及与外界进行热交换，可近似地作为绝热过程来处理，称为绝热节流。注意：绝热节流过程不是定焓过程第三章 1.理想气体是一种经过科学抽象的假想气体，它具有以下3个特征：（1）理想气体分子的体积忽略不计；（2）理想气体分子之间无作用力；（3）理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。理想气体状态方程式 R g为气体常数，单位为J/(kg·K) 质量为m 的理想气体

热工基础课后答案超详细版(张学学)

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第一章思考题 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 2. 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。 3.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 4. 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。习题 1-1 解： kPa bar p b 100.61.00610133.37555==??=- 1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+= 2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-= 3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-= 4. kPa bar p p p b v 6.50506.0 5.000 6.1==-==- 1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸，锅炉设备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角?=30α，管内水解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差 mmHg Pa gh p 35.79805.0102008.91000sin 3==????=-αρ＝水柱 mmHg p p p b 65.74835.7756=-=-=水柱 1-3 解： bar p p p a b 07.210.197.01=+=+=

热工基础题库(带答案)

热工基础题库一、选择题基本概念 1.与外界只发生能量交换而无物质交换的热力系统称为。B A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 2.与外界既无能量交换又无物质交换的热力系统称为。D A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 3.开口系统与外界可以有。D A、质量交换 B、热量交换 C、功量交换 D、A+B+C 4.与外界有质量交换的热力学系统是：A A、开口系统 B、闭口系统 C、绝热系统 D、孤立系统 5.下列与外界肯定没有质量交换但可能有热量交换。B A、绝热系统 B、闭口系统 C、开口系统 D、孤立系统 6.实现热功转换的媒介物质称为。C A、系统 B、气体 C、工质 D、蒸气 7.工质应具有良好的和。A A、流动性/膨胀性 B、耐高温性/导热性 C、耐高压性/纯净 D、耐腐蚀性/不易变形 8.若闭系处于热力学平衡状态，则内部工质的处处一致。A A、压力和温度 B、压力和比容 C、比容和温度 D、压力、温度和比容 9.稳定状态是平衡状态，而平衡状态是稳定状态。B A、一定/一定 B、不一定/一定 C、一定/不一定 D、不一定/不一定 10.均匀状态是平衡状态，而平衡状态是均匀状态。C A、一定/一定 B、不一定/一定 C、一定/不一定 D、不一定/不一定 11.下列组参数都不是状态参数。C A、压力；温度；比容 B、内能；焓；熵 C、质量；流量；热量 D、膨胀功；技术功；推动功 12.下列组参数都是状态参数。A A、焓；熵；比容 B、膨胀功；内能；压力 C、热量；比热；温度 D、技术功；动能；位能 13.下列答案是正确的。B A、10℃=43.8℉=285.15K B、10℃=50℉=283.15K C、10℃=40.2℉=285.15K D、10℃=42℉=283.15K 14.摄氏温度变化1℃与热力学绝对温度变化1K相比，有。B A、前者大于后者 B、两者相等 C、后者大于前者 D、不一定 15.摄氏温度变化1℃与华氏温度变化1℉相比，有。B A、前者大于后者 B、两者相等 C、后者大于前者 D、不一定 16.若大气压力为100KPa，真空度为60KPa，则绝对压力为。D A、160KPa B、100KPa C、60KPa D、40KPa 17.若大气压力为100KPa，表压力为60KPa，则绝对压力为。A A、160KPa B、100KPa C、60KPa D、40Kpa 18.在工程热力学计算中使用的压力是。A A、绝对压力 B、表压力 C、真空压力 D、大气压力 19.若大气压力为0.1Mpa，容器内的压力比大气压力低0.004Mpa，则容器的B。 A、表压力为0.096Mpa B、绝对压力为0.096Mpa C、真空度为0.104Mpa D、表压力为0.104Mpa

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热量平衡方程是根据能量守恒导出的动量平衡方程是根据动量守恒导出的 4何谓流动边界层和热边界层？它们的厚度是如何规定的。答：流动边界层是由于流体粘度造成速度变化的区域，即速度发生明显变化的流体薄层。速度达到∞处的 y 值作为边界层的厚度，用δ表示。当温度均匀的流体与它所流过的固体壁面温度不同时，在壁面附近会形成一层温度变化较大的流体层，称为热边界层。过于温度 t- t w =（ t∞ - t w）处到壁面的距离为热边界层的厚度。 5简述边界层理论的基本内容。答：（1）边界层的厚度与壁面特征长度L 相比是很小的量。（2）流场划分为边界层区和主流区。流动边界层内存在较大的速度梯度，是发生动量扩散的主要区域。在流动边界层之外的主流区，流体可近似为理想流体。热边界层内存在较大的温度梯度，是发生热量扩散的主要区域，热边界层之外的温度梯度可以忽略。（3）根据流动状态，边界层分为层流边界层和湍流边界层。湍流边界层分为层流底层、缓冲层与湍流核心三层。层流底层内的速度梯度和温度梯度远大于湍流核心。（4）在层流边界层与层流底层内，垂直于壁面方向上的热量传递主要靠导热。湍流边界层的主要热阻在层流底层。 6边界层理论对求解对流换热问题有何意义？忽略高阶小量，可以使对答：应用边界层理论分析对流换热微分方程中各项的数量级，流换热微分方程组得到合理的简化，更容易分析求解。 7层流边界层和湍流边界层在传热机理上有何区别？答：在层流边界层内，热边界层内的温度梯度的变化比较平缓，垂直于壁面方向上的热量传递主要依靠导热。而湍流边界层内，层流底层有很大的温度梯度，热量传递主要靠导热；而湍流核心内由于强烈的扰动混合使温度趋于均匀，温度梯度较小，热量传递主要靠对流。 8何谓两个物理现象相似？答：如果同类物理现象之间所有同名物理量场都相似，即同名的物理量在所有对应瞬间、对应地点的数值成比例，称物理现象相似。

热工基础期末总复习重点(张学学)

热工基础总复习第一章 1?系统：在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，称之为热力系统，简称系统。 2?系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。 3. 状态参数：用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数，如温度、压力、比体积等。工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等，其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积，称为基本状态参数。 4. 可逆过程：如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态, 并且不给外界留下任何变化，这样的过程为可逆过程。准平衡过程：所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。可逆过程的条件：准平衡过程+无耗散效应。 P 、大气压力 P b 、表压力 P e 、真空度P v p = p + p p 才是状态参数 b N e 第二章 1?热力学能：不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和（热能）。热力学能符号：U ,单位：J 或kJ 。热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能 2. 热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律，可表述为： a. 在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。 b. 不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 c. 进入系统的能量一离开系统的能量 =系统储存能量的变化 3. 闭口系统：与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定，也称为控制质量系统闭口系统的热力学第- 疋律表达式 Q U W 对于微元过程 Q dU W 对于可逆过程 Q dU pdV Q 2 U 1 pdV 对于单位质量工质 q du w q u w 5. 绝对压力只有绝对压力 P = P b - P v 储存能：E ，单位为J 或kJ E k E p = dw + /;dv = Aw + j 2 /?dv

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式中：依题意有：m .mm l s /m .g m /kg .cm /g .sin gl gh p MPa .p p p p v b v b 2020089108080102 3 33===?=====-=ρα ρρkPa kPa kPa p p p kPa Pa Pa m m P Pa O m m H p kPa Pa Pa m m p A P O H b O H b 6.206656.1061.961kPa 98p 656.106106656103332.1Hg 800p 1.961kPa a 34.19618067.9200982.97990103332.1Hg 7351265Hg 2Hg 2222=++=++=∴==??===?===??=-压力单位换算：附录根据《热工基础》习题参考答案第二章热能转换的基本概念和基本定律热能转换的基本概念 2-3 2-4 2-6 （a ）取水为系统，故为闭口系。系统与外界交换的能量为热能。（b ）取电阻丝+容器+水为系统，故为闭口绝热系。系统与外界交换的能量为电能。（c ）取图2-40中虚线框内全部空间为系统，故为孤立系。系统与外界无任何形式的能量交换。

2-7 2-8 2-10 用线性插值法求摄氏温标与华氏温标的换算关系： {}{}{}{}32810 10010032 212212+=--= --??)C ()F () C ()F (t .t t t 得绝对零度（-273.15℃）所对应的华氏温度为： {})F (.).(.t )F (?-=+-?=67459321527381 MP .a MP .-MPa .p -p p a MP .g H mm .MPa .g H mm x p g H mm .g H mm MPa .a MP x a MP x p 0.0039MPa g 29.0588mmH g H mm -Hg 735.0588mm p -p p Hg 735.0588mm MPa .p mmHg 107.5006MPa -A P Pa .g H mm -A P 0.0039MPa 3941Pa g H 29.56mm g H mm -g H mm .p -p p g H mm p p -p p 2a MP 13.498a MP .a MP .p a MP .p -A P g H mm .a MP .p p p p v b v v v b b 3 v b v v b g b g b 0040094009800940567350980706567357060980706098011265321331126570656735706413098041312655673509801====?==∴======∴==?==========+=∴===+=冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷进进进进则设解法三：依题意有：：附录查解法二：）：附录（查解法一：力为：冷凝器内蒸汽的绝对压）（）附录（查式中：力为：汽轮机进口处的绝对压）（a MP .a MP .-MPa .p -p p a MP .g H mm .MPa .g H mm x p g H mm .g H mm MPa .a MP x a MP x p 0.0039MPa g 29.0588mmH g H mm -Hg 735.0588mm p -p p Hg 735.0588mm MPa .p mmHg 107.5006MPa -A P Pa .g H mm -A P 0.0039MPa 3941Pa g H 29.56mm g H mm -g H mm .p -p p g H mm p p -p p 2a MP 13.498a MP .a MP .p a MP .p -A P g H mm .a MP .p p p p v b v v v b b 3v b v v b g b g b 0040094009800940567350980706567357060980706098011265321331126570656735706413098041312655673509801====?==∴=== ===∴==?==== ======+=∴===+=冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷冷进进进进则设解法三：依题意有：：附录查解法二：）：附录（查解法一：力为：冷凝器内蒸汽的绝对压）（）附录（查式中：力为：汽轮机进口处的绝对压）（m m Hg MPa MPa MPa p p p MPa MPa MPa p p p MPa Pa Pa m m Hg p b v v b v 577077.0025.0102.0025.0073.0098.0073.0733********.1550' '2==-=-==-=-===??=

热工基础第二版_课后答案(全)_张学学

第二章思考题绝热刚性容器，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。 4. “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？答：不正确，因为外功的含义很广，比如电磁功、表面力功等等，如果只考虑体积功的话，那么没有体积变化的过程就一定不对外作功。 5. 试比较图2-6所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各量的大小：⑴W12与W1a2； (2) U12与U1a2；

(3) Q 12与Q 1a2 答：（1）W 1a2大。 (2)一样大。（3）Q 1a2大。 6. 说明下列各式的应用条件： ⑴ w u q +?= 闭口系的一切过程 ⑵ ?+ ?=pdv u q 闭口系统的准静态过程 ⑶ )(1122v p v p u q -+?= 开口系统的稳定流动过程，并且轴功为零 ⑷ )(12v v p u q -+?= 开口系统的稳定定压流动过程，并且轴功为零；或者闭口系统的定压过程。 7. 膨胀功、轴功、技术功、流动功之间有何区别与联系？流动功的大小与过程特性有无关系？答：膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功；轴功是指工质流经热力设备（开口系统）时，热力设备与外界交换的机械功，由于这个机械功通常是通过转动的轴输入、输出，所以工程上习惯成为轴功；而技术功不仅包括轴功，还包括工质在流动过程中机械能（宏观动能和势能）的变化；流动功又称为推进功，1kg 工质的流动功等于其压力和比容的乘积，它是工质在流动中向前方传递的功，只有在工质的流动过程中才出现。对于有工质组成的简单可压缩系统，工质在稳定流动过程中所作的膨胀功包括三部分，一部分消耗于维持工质进出开口系统时的流动功的代数和，一部分用于增加工质的宏观动能和势能，最后一部分是作为热力设备的轴功。对于稳定流动，工质的技术功等于膨胀功与流动功差值的代数和。如果工质进、出热力设备的宏观动能和势能变化很小，可忽略不计，则技术功等于轴功。习题 2-1 解：kJ U Q W 308050Δ-=-=-= ，所以是压缩过程

热工基础与窑炉-A卷答案

山东科技大学2012—2013学年第一学期《热工基础与窑炉》考试试卷（A卷）答案班级姓名学号一、填空题（共20分，每空1分） 1、如果系统经历了一个过程后，可沿原过程的路线反向进行，回复到原状态，而且不在外界留下任何影响，则该过程称为可逆过程。 2、物体温度升高1K(或1o C)所需热量称为物体的热容。 3、混合气体的分体积是指各组成气体保持与混合气体相同的压力和相同的温度的条件下，单独分离出来所占有的体积。 4、理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数。 5、湿空气的比湿度是指每千克干空气中所含水蒸气的质量，又称含湿量。 6、理想气体基本热力过程中如果状态参数满足n pv 常数的关系，则此可逆过程又称为多变过程，n称为多变指数，当n=1时，此过程为定温过程。 7、设高温热源温度为1700K，低温热源温度为300K，则工作在该温限内热机最高效率为82.35% 。 8、工程上应用的水蒸气通常是在锅炉内定压加热产生的，水分别经历未饱和水，饱和水，湿饱和蒸汽，干饱和蒸汽，过热蒸汽等五种状态。 9、某一瞬间物体内各点温度分布称为温度场，温度场是空间坐标和时间坐标的函数，稳态温度场温度不随时间变化。 10、陶瓷烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度。 11、倒焰窑的结构分为三个主要部分：窑体、燃烧设备、通风设备。二、判断（共5分，每题1分） 1、与外界只有能量交换而无物质交换的热力系统称为闭口系统，又称控制容积系统。（×） 2、理想气体是人们提出的一种假想气体模型，假定分子是弹性的，本身不占有体积的质点，分子间除了碰撞外不存在相互作用。（√） 3、孤立系统的熵可以增大，或者不变，但是绝对不能减小。（√） 4、气体或蒸汽绝热节流前后焓值相等，绝热节流过程是一个可逆等焓过程。（×） 5、对流传热过程是依靠流动流体与固体避免直接接触换热的过程，依靠流体本身的位移和流体本身的导热实现热量传递的过程。（√）三、名词解释（共15分，每题3分） 1、热力系统答：在工程热力学中，为了分析问题方便起见，和力学中取分离体的方法一样，通常把分析对象从周围物体中分割出来，工程热力学把它们叫做热力系统。 2、平衡状态答：平衡状态是指在没有外界作用的情况下工质宏观性质可长久保持不变的状态。 3、稳定流动答：流体在流经流道任何一点时，其全部参数都不随时间而变化的流动过程称为稳定流动。 4、膜状凝结答：润湿性液体在冷壁面上会铺展成一层完整的液膜，称为膜状凝结。 5、辐射力

热工基础期末总复习重点(张学学)

d Q U W δ=+δq u w =?+热工基础总复习第一章 1.系统：在工程热力学中，通常选取一定的工质或空间作为研究的对象，称之为热力系统，简称系统。 2.系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。 3.状态参数：用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数，如温度、压力、比体积等。工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等，其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积，称为基本状态参数。 4.可逆过程：如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态，并且不给外界留下任何变化，这样的过程为可逆过程。准平衡过程：所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。可逆过程的条件：准平衡过程＋无耗散效应。 5. 绝对压力 p 、大气压力p b 、表压力p e 、真空度p v 只有绝对压力 p 才是状态参数第二章 1.热力学能：不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和（热能）。热力学能符号：U ，单位：J 或kJ 。热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能储存能：E ，单位为 J 或 kJ k p E U E E =++ 2. 热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律，可表述为：a.在热能与其它形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。 b.不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。 c.进入系统的能量－离开系统的能量 = 系统储存能量的变化 3.闭口系统：与外界无物质交换的系统。系统的质量始终保持恒定，也称为控制质量系统闭口系统的热力学第一定律表达式对于微元过程对于可逆过程对于单位质量工质对于单位质量工质的可逆过程 p p p b e =+p p p =-b v Q U W =?+2 1 d Q U p V =?+?d q u w δ=+δd p Q U dV δ=+

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第一章思考题 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。习题 1-1 解： 1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸，锅炉设备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角?=30α，管内水解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差 1-3 解： 1－4 解： 1-4 解： 1-5 解：由于压缩过程是定压的，所以有

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