工程热力学答案第四版严家騄著含第六章Word文档下载推荐.docx
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但是二者也有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件地统一在一起了。
这个条件就是：
在内部平衡过程中，当外界对热力系的作用缓慢得足以使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。
4、“过程量”和“状态量”有什么不同？
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
1-1一立方形刚性容器，每边长1m，将其中气体的压力抽至1000Pa，问其真空度为多少毫米汞柱?
容器每面受力多少牛顿？
已知大气压力为0.1MPa。
［解］：
（1）pvpbp（0.1106Pa1000Pa）/133.3224742.56mmHg
（2）FAPA（PbP）
1m2（0.1106Pa1000Pa）99000N
1-2试确定表压为0.01MPa时U型管压力计中液柱的高度差。
3
（1）U型管中装水，其密度为1000kg/m3；
（2）U型管中装酒精，其密度为789kg/m3
由（1-6）式，Pg=gz，得到z=Pg
g
（1）
Z水Pg
0.01106
水g1039.80665
1.0197m1019.7mm
（2）
Z酒精Pg
1.2494m1292.4mm酒精g7899.80665
此题目的目的是练习如果通过U型管压力计的液柱高度差计算表压力。
1-3用U型管测量容器中气体的压力。
在水银柱上加一段水图（1-12），测得水柱度850mm，汞柱度520mm。
当时大气压力为755mmHg，问容器中气体的绝对压力为若干？
［解］：
水柱高，汞柱高级大气压力之间之和即为容器中气体的绝对压力，但各种压力单位要经过换算。
PPH2OPHgB
8509.806375（520955）133.3224178320Pa1.7832bar
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30，压力
计中使用密度为800Kg/m3的煤油。
倾管中液柱长度为l=200mm。
当时大气压力B=745mmHg，问烟气的真空度为若干毫米汞柱？
绝对压力为若干毫米汞柱？
［解］：
（1）根据式（1-6）式有
PVglsin30
8009.806650.20.5
=784.5Pa=80mmH2O
（2）根据（1-5）式有
图1-13
PBPv745784.5750062103739.12mHg
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。
1-5气象报告中说，某高压中心气压是1025毫巴。
他相当于多少毫米汞柱？
它比标准大气压高出多少毫巴？
［解］：
P1025mbar1.025bar1.025750.062768.81mmHg
PPP标准768.81760=8.81mmHg=8.81/0.750062=11.75mbar或
PPP标准1.0251.013250.01175bar11.75mbar
此题目的练习压力单位换算
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
同部位安装了两个刻度为不同压力单位的压力表。
已测得1、2两个压力表的表压依次为9.82at和4.24atm。
当时大气压力为745mmHg。
试求A、B二部分中气体的绝对压力（单位用MPa）。
PAPbPg1745mmHg133.3324106MPa9.82at0.0098065MPa
0.0983MPa0.963MPa
1.0623MPa
PAPg2PB
PBPAPg21.0623MPa4.24atm0.10325MP
=0.6327MPa
1-7从工程单位制水蒸气热力性质表中查得水蒸汽在500C,100at时的比容和比焓为：
V=0.03347m3/Kg,h=806.6Kcal/Kg。
在国际单位制中，这时水蒸汽的压力和比内能各为若干?
在国际单位制中，这时水蒸汽的压力为：
P=1009.80665104=9806650Pa=9.80665MPa由焓的表达式huApv得uhaPv
uhAPv
4
806.6-1001040.03347/426.936
=728.30kcal/kg
=728.304.1868
3049.25kJ/kg
或
uhPv
806.64.1868-9806500.0334710-3
=3048.84kJ/kg
此题目的练习工程制与国际制的单位换算。
1-8摄氏温标取水在标准大气压力下的冰点和沸点分别为0C和100C，而华氏温标则相应地取为32F和212F。
试导出华氏温度和摄氏温度之间的换算关系，并求出绝对零度（0K或-273.15C）所对应的华氏温度。
设以tc表示摄氏温度，tF表示华氏温度。
根据摄氏和华氏两种温标的冰点和沸点的取法，可知两者温度之间存在着线性换算关系。
假设则对冰点可得：
对沸点可得：
所以：
tFatcb
32=0+b
212=a100+b
9
tFtc32
F5c
5
或tc（tF32）
当tC273.15C（即0K）时，tF9（273.1532）459.67F
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qdupdv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
qdupdv
或qdhvdp那么它们的适用范围如何？
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uhpv，dud（hpv）dhpdvvdp对闭口系将du代入第一式得qdhpdvvdppdv即qdhvdp。
3.能量方程qdupdv（变大）与焓的微分式dhdudpv（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？
尽管能量方程qdupdv与焓的微分式dhdudpv（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：
dhdud（pv）因为
du0，d（pv）0所以
dh0，
因此焓是状态参数。
而对于能量方程来说，其循环积分：
虽然：
du0
但是：
pdv0
q0
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1kg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
qdupdv来分析这一过程？
图2-13
这是一个有摩擦的自由膨胀过程，相应的第一定律表达式为qdudw。
又因为容器为绝热、刚性，所以q0，w0，因而du0，即u2u1，所以气体的热力学能在在膨胀前后没有变化。
如果用qdupdv来分析这一过程，因为q0，必有dupdv，又因为是膨胀过程
dv0，所以du0，即u2u1这与前面的分析得出的u2u1矛盾，得出这一错误结论的原因是自由膨胀是自由膨胀是一个非平衡过程，不能采用
qdupdv这个式子来进行分析，否则将要得到错误的结论
5.说明下列论断是否正确：
（1）气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加；
（2）气体膨胀时一定对外作功；
（3）气体压缩时一定消耗外功。
（1）不正确：
由qdupdv可知，当气体吸热全部变成对外作出的膨胀功时，热力学能就不增加，即当qpdv时，du0；
又当气体吸热全部用来增加其热力学能时，即当qdu时，气体也不膨胀，因为此时，pdv0，而P0，所以dv0。
（2）不正确：
上题4就是气体膨胀而不对外做功的实例。
（3）正确：
无摩擦时wpdv，P0，压缩时dv0，故w0消耗外功；
有摩擦时，wpdv，P0，压缩时dv0，故w0消耗更多的外功。
所以无论有无摩擦，也不论是否吸热或放热，气体压缩时一定消耗外功的。
2-1冬季，工厂某车间要使室内维持一适宜温度。
在这一温度下，透过墙壁和玻璃窗等处，室内向室外每小时传出0.7106kcal的热量。
车间各工作机器消耗的动力为500PS（认为机器工作时将全部动力转变为热能）。
另外，室内经常点着50盏100W的电灯。
要使这个车间的温度维持不变，问每小时需供给多少kJ的热量（单位换算关系可查阅附表10和附表11）？
[解]：
为了维持车间里温度不变，必须满足能量平衡即
Q出Q进
所以有Q散Q动Q电灯Q加入
因而
Q加入Q散Q动Q电灯
（0.7106500632.415500.1859.854）4.18681.5889106kJ/h
*此题目的练习能量平衡概念及有关能量单位的换算。
2-2某机器运转时，由于润滑不
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