工程热力学华自强第四版答案Word文件下载.docx
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1-3在某高山实验室中，温度为20℃，重力加速度为976cm/s2，设某u形管压力计中汞柱高度差为30cm，试求实际压差为多少mmhg（0℃）。
描述压差的“汞柱高度”规定状态温度t=℃及重力加速度g=980.665cm/s2下的汞柱高度。
汞柱高度。
描述压差的“汞柱高度”是规定状态温度=0℃及重力加速度温度答案：
?
p=297.5mmhg（0℃）。
1-4某水塔高30m，该高度处大气压力为0.0986mpa，若水的密度为1000kg/m3，求地面上水管中水的压力为多少mpa。
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。
p=0.3928mpa。
dpgdh，p0为地面压力地面压力。
=?
prgt
p=0.09965mpa。
1-6
某烟囱高30m，其中烟气的平均密度为0.735kg/m3。
若地面大气压力为0.1mpa，温度为
第一章
基本概念及定义
烟囱内底部的真空度pv=133.5pa。
1-7
设一容器被刚性壁分为两部分，如图1-18示，在容器不同部位装
有压力表，若压力表a的读数为0.19mpa，压力表b的读数为0.12mpa，大气压力为0.1
mpa，试确定压力表c的读数以及容器两部分内气体的绝对压力。
提示:
压力表b位于容器Ⅱ中，其“当地大气压”为容器Ⅱ的压力。
压力表位于容器Ⅱ当地大气压”为容器Ⅱ的压力。
位于容器答案：
pg,c=0.07mpa，pⅠ=0.29mpa，pⅡ=0.29mpa。
，，。
图1-18
1-8某容器中储有氮气，其压力为0.6mpa，温度为40℃。
设实验消耗1kg氮气，且温度降为30℃时容器中压力降为0.4mpa。
试求该容器的容积。
实验前后容器内的气体均理想气体状态。
实验前后容器内的气体均为理想气体状态。
3答案：
v=0.4973m。
1-9利用真空泵为某设备抽真空，真空泵每分钟的吸气量为0.5m3。
若设备中空气压力已达到0.1mmhg，温度为-30℃，试求每分钟真空泵可吸出空气的质量。
真空泵吸提示：
真空泵吸入
气体的状态可看做与设备中的空气状态相同，且气体为理想气体。
体的状态可看做与设备中的空气状态相同，且气体为理想气体。
状态可看做与设备中的空气状态相同答案：
m=0.0955g。
1-10有两个容器，容器a的容积为0.3m3，其中充有压力为0.6mpa、温度为60℃的氮气；
容器b为真空。
连通两容器，使氮气由容器a流入容器b，并且容器b中压力达到0.15mpa、温度为20℃时，容器a中的压力降到0.4mpa，温度为50℃。
试求容器b的容积。
连通后容器中的气体质量应为连通前后容器a的气体质量之差，且连通前后两容器内的容器b前后容器容器内的气体提示：
连通后容器b中的气体质量应为连通前后容器a的气体质量之差，且连通前后两容器内的气体均可看做理想气体。
均可看做理想气体。
理想气体
vb=0.33m。
1-11
有一储气筒，其容积为9.5m3，筒内空气压力为0.1mpa、温度为17℃。
现用压气机向筒内
1-12
输气管道采用压气机加压，设进气的压力为0.1mpa、温度为20℃，而要求每分钟输出压力
为0.3mpa、温度不高于60℃的气体80m3，现有吸气量为每分钟8m3的压气机，问需用多少台？
压气机输出气体的质量取决于其气体进口状态。
输出气体的质量取决于其气体进口状态答案：
，取整数为台答案：
n=26.4，取整数为27台。
1-13一刚性容器内储有压缩空气0.1m3，其压力为0.4mpa。
一橡皮气球内储有0.1m3的压力为0.15mpa的空气。
两者的温度和环境温度相同，均为25℃。
现把两者连通，使刚性容器内的空气流入橡皮气球，直至两者压力相同。
若橡皮气球的压力正比于其容积，试求空气温度仍为25℃时的最终平衡压力及气球的容积。
提示：
刚性容器与橡皮气球连通前后其中空气质量不变；
橡皮气球的压力正比于其容积，即
v初始时刻刚性容器与橡皮气球的容积相等刚性容器与橡皮气球的容积相等。
=const；
初始时刻刚性容器与橡皮气球的容积相等。
p
p=0.222mpa，v=0.148m。
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。
题提示。
参照1-13题提示。
p=0.245mpa，va=0.0613m3，vb=0.163m3。
1-17若气缸中气体在进行一准静态过程时，其状态变化关系为pvn＝p1v1n＝常量，试证明气体所作容积变化功为w1-2＝提示：
w1?
2=∫pdv。
12
1（p1v1－p2v2）n?
1
1-18若气缸中co2气体的初始压力为0.25mpa、温度为200℃，气体经历了一个膨胀过程后温度为1100℃。
设过程中气体的状态变化规律为pv1.2＝p1v1.2＝常量，试求膨胀过程中气体所作的膨胀功。
参照习题-的结论，气体为理想气体。
参照习题1-17的结论，气体为理想气体。
w1?
2=94.45kjkg。
1-19某种气体在气缸中进行一个膨胀过程，其容积由0.1m3增加到0.3m3。
已知膨胀过程中气体的压力与容积变化关系为{p}mpa=0.24{v}m3+0.04。
试求：
（1）气体所作的膨胀功；
（2）当活塞和气缸的摩擦力保持为1000n而活塞面积为0.2m2时，扣除摩擦消耗后活塞所输出的功。
活塞输出功为气体膨胀功与摩擦耗功之差为气体膨胀功与摩擦耗功之差。
2=∫pdv；
活塞输出功为气体膨胀功与摩擦耗功之差。
1炉中水蒸气吸热量之和等于煤燃烧放出的热水蒸气在锅炉中的吸热量等于汽轮机输出功量与气在锅炉中的吸热量等于汽轮机输出功量量。
（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。
之和。
2-3夏日室内使用电扇纳凉，电扇的功率为0.5kw，太阳照射传入的热量为0.5kw。
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。
取密闭房间内的物质为热力学系统。
为热力学系统答案：
u=3600kj/h。
。
2-4某车间中各种机床的总功率为100kw，照明用100w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。
取密闭车间内的物质为热力学系统。
=1420j。
∫
2-8为保持冷藏箱内的低温不变，必须把环境传入的热量取出。
若驱动制冷机所需的电流为3a，电源电压为220v（假设电动机的功率因数已提高到1），制冷机每小时排出的热量为5024kj，试求由环境传入冷藏箱的热量。
制冷机排出的热量等于环境传入冷藏箱的热量与驱动制冷机所耗功量之和。
所耗功量之和答案：
q=2648kj/h。
2-9一热交换器利用内燃机废气加热水。
若热交换器中气和水的流动可看做稳定流动，且流动动能及重力位能的变化可忽略不计。
已知水受热后每秒钟焓增加了25kj，试分析热交换器的能量转换关系并求废气焓值的变化。
热交换器中水吸收废气的热量，使得废气焓值降低，自身焓值增加。
热交换器中水吸收废气的热量，使得废气焓值降低，自身焓值增加。
废气的热量焓值增加答案：
?
hg=?
25kjs。
2-11有一台空气涡轮机，它所应用的压缩空气的焓为310kj/kg，而排出空气的焓为220kj/kg。
若空气的流动为稳定流动过程，且进、出口处的流动动能及重力位能的变化不大，试求涡轮机的轴功。
涡轮机轴功等于其提示：
涡轮机轴功等于其进、出口空气的焓降。
出口空气的焓降。
ws=90kjkg。
2-12有一水槽，槽内使用一个泵轮以维持水作循环流动。
已知泵轮耗功20w，水槽壁和环境温度的温差为?
t，而槽壁和环境间每小时的热交换量为{q}kj持稳定时的温度。
取水为热力学系统。
t=26.86℃。
h
=10.5{?
t}k。
若环境温度为20℃，试求水温保
2-13设某定量理想气体为一闭口系统，若令该系统分别进行一个定压过程及一个定容过程，而两过程中系统焓的变化相同。
已知系统热力学能按?
u=mcv?
t的关系变化，试求两过程中系统接受的热量之比。
理想气体定压过程压过程热量过程热量两过程中系统的焓变化相同，的焓变化相同提示：
理想气体定压过程热量qp=?
h，定容过程热量qv=?
u；
两过程中系统的焓变化相同，即温度变化相同。
变化相同。
qpqv
=
cpcv
2-14某压气机所消耗的功率为40kw，压缩前空气的压力为0.1mpa、温度为27℃，压缩后空气的压力为0.5mpa、温度为150℃。
已知空气热力学能变化的关系式为{?
u1,2}kj/kg=0.716（{t2}k?
{t1}k），若压缩过程中空气和外界没有热交换，且进、出口流动动能和重力位能的变化可忽略不计，试求稳定工况下压气机每分钟的吸气量。
忽略换热及宏观动能和宏观位能变化时，压气机耗功等于工质焓的增加；
当忽略换热及宏观动能和宏观位能变化时，压气机耗功等于工质焓的增加；
h=qmh。
观动能和宏观位能变化时
qm=19.45kg/min。
2-15气缸中空气组成的热力系统如图2-11所示。
气缸内空气的容积为800cm3，温度为20℃，压力和活塞外侧大气压力相同，为0.1mpa。
现向空气加热使其压力升高，并推动活塞上升而压缩弹簧。
已知活塞面积为80cm2，弹簧的劲度系数为k＝400n/cm，实验得出的空气热力学能随温度变化的关系式为
{?
u1,2}kj/kg=0.716{?
t1,2}k。
若活塞重量可忽略不计，试求使气缸内空气压力达到0.3mpa时所需的热量。
21
图2-11
，提示：
q=?
u+w，w1?
2=∫pdv，p=pb+kx/a，v=v1+ax，式中：
x为活塞位移；
a为活塞面积。
，，式中：
为活塞位移；
为活塞面积。
q=701.7j。
2-17有一压缩空气储气罐，容积为3m3。
由于用户消耗，气压由3mpa降为1.2mpa。
假设气体的比热力学能仅为温度的函数，供气过程中罐内气体的温度保持和环境温度相同，且气流速度不高可忽略不计，试求供气过程中储气罐和环境交换的热量。
以储气罐为开口系统，考虑热力过程的特点，可写出其过程能量方程为：
q=18.9kj。
第三章
习题提示与答案理想气体热力学能、焓、比热容和熵的计算
3-1有1kg氮气，若在定容条件下受热，温度由100℃升高到500℃，试求过程中氮所吸收的热量。
可取定值。
qv=cv0?
t，cv0可取定值。
kj/kg。
qv=296.4kj/kg。
3-2有1mol二氧化碳，在定压条件下受热，其温度由800k升高到1000k，试求按定值比热容计算所引起的误差并分析其原因。
依据真实比热容或热力性质表计算求得的热量为“准确”的热量值。
热力性质表计算求得的热量为答案：
原因：
计算状态偏离定值比热容的状态（25较远，且过程温差较大。
%=29.37%；
原因：
计算状态偏离定值比热热容看作定值。
空气看做理想气体，比热容看作定值。
kj/k答案：
s=-0.02328kj/k。
3-11有1mol氧，其温度由300k升高至600k，且压力由0.2mpa降低到0.15mpa，试求其熵的变化：
（1）按氧的热力性质表计算；
（2）按定值比热容计算。
00提示：
（1）?
s=s2?
s1?
rln
p2，标准状态熵由热力性质表查取；
（2）比热容为定值时，熵变为标准状态熵由热力性质表查取；
比热容为定值时，标准状态熵由热力性质表查取
（2）比热容为定值时熵变为p1
s=cp0ln
t2p?
rln2。
t1p1
3-12有一空储气罐自输气总管充气，若总管中空气的压力为0.6mpa、温度为27℃，试求：
（1）当罐内压力达到0.6mpa时罐内空气的温度；
（2）罐内温度和输气总管内空气温度的关系。
储气罐能量方程：
q=u2-u1+he-hi+ws（he为流出工质的焓，hi为流入工质的焓）；
过程特点：
流出工质的焓，工质的焓）；
能量方程）；
过程特点
=0；
理想气体的热力学能与焓仅为温度的函数。
q=0；
u1=0；
he=0；
ws=0；
m1=m2；
理想气体的热力学能与焓仅为温度的函数。
t2=147℃。
【篇三：
《工程热力学》电子讲稿-all】
相关知识
1.能源与能量的利用
能量一切物质都具有能量。
能源：
提供各种有效能量的物质资源。
暖气-热能；
风-风能；
太阳-太阳能；
原子-原子能，汽、柴油-化学能。
趋于零。
2.能量转换过程和循环的分析研究及计算方法
（方法）
热能?
机械能提高热效率
大气中的热能能否利用？
抽掉中间挡板是否做功？
能量的利用过程实质是能量的传递和转换过程，参看课本图0-1。
大多数的能量以热能的形式被利用。
热能的直接应用——供热、采暖热能的动力应用——转化为机械能或电能2.热力学
热力学：
一门研究物质的能量、能量传递和转换
以及能量与物质性质之间普遍关系的科学。
工程热力学：
研究热能与其他形式能量（主要为．．．
机械能）之间的转换规律及其工程应用，是．．．
热力学的工程分支。
3.常见的能量转换装置
（1）蒸汽动力装置锅炉
（2）内燃机汽油机/柴油机（3）燃气轮机航空发动机、机车（4）蒸汽压缩制冷装置冷库、空调
3.能量转换过程常用工质的热力性质（工具）水、氧气、空气、氨（制冷剂）
4.化学热力学（第十三章，自学）（补充）燃料的燃烧
基础+方法+工具+（补充）
三、研究方法
热力学按研究方法分1.宏观热力学（经典）
宏观热力学：
以热力学第一第二定律为基础，简化模
型，推导公式得出结论，结果可靠。
不足：
未考虑分析原子结构，无法说明热现象本质及其内在原因。
2.微观热力学（统计）
微观热力学：
从物质分子运动角度，利用统计学和概
率论来找出规律，得出结论，可解释热现象本质。
四种装置都是热能与机械能的相互转换。
分析复杂，结论不够精确。
本课：
宏观热力学为主+少数微观热力学的方法
二、课程内容
1.基本概念及定律
（基础）
热力系统、状态参数、平衡态、热力学第一定律、第二定律等等。
u（热力学能）、h（焓）、s（熵entropy）、ex
（exergy）、an（anergy）
热力学第0定律：
两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则两系统彼此也必然处于热平衡。
热力学第1定律：
热能作为一种能量形态，可以和其它能量形态相互转换，转换中能量的总量守恒。
热力学第2定律：
一切自发实现的涉及热现象的过程都是不可逆的。
热力学第3定律：
当趋于绝对零度时，各种物质的熵都
四、学习方法
本课程较为抽象，不易理解。
1.课前预习，难点标出；
2.上课认真听讲，做好笔记；
3.下课复习，结合实例来理解概念，独立完成作业。
五、教材
使用教材：
工程热力学（4版）童钧耕.高教。
参考教材：
①工程热力学（第3版）沈维道、蒋智敏、童钧耕.高教；
②工程热力学（第3版）华自强、张忠进.高教；
③工程热力学（第3版）曾丹苓等.高教。
答疑考勤：
作业：
实验=4：
4：
2平时：
期末=3：
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1-1热能和机械能相互转换的过程
热能动力装置：
从燃料燃烧中得到热能以及利用热能得
到动力的整套设备（包括辅助设备）。
分为蒸汽动力装置及燃气动力装置，主要介绍内燃机、燃气轮机、蒸汽机。
一、内燃机
锅炉
瓦特1784年改进蒸汽机，第一次工业革命。
应用：
蒸汽机车、蒸汽船——
蒸汽动力发电
（电厂、热电厂）
（煤、油）燃料化学能?
热能?
机械能（
燃料在内部燃烧，分汽油机/柴油机。
汪克尔转子发动机进气?
压缩?
作功?
排气（四冲程柴油机）
电能）
核电蒸汽动力装置只不过用核反应堆取代蒸汽锅炉，其余一致。
汽车、柴油机车、船舶、备用发电机、割草机、弥雾机
（油、气）燃料化学能?
机械能
四、制冷和热泵装置
简单介绍蒸汽压缩制冷装置：
二、燃气轮机
与内燃机同属燃气动力装置
高
压缩空气+
作机械功?
废气
压液体
冷库、空调
消耗机械功（或其他能量）使热量从低温物体流向高温物体。
航空器、船舶、机车、电厂发电（煤、油、核反应）燃料化学能/核能?
总结：
四种装置都是用某种媒介物质从某个能源获取热能，从而具备做功能力并对机器做功，最后又把余下的热能排向环境介质，即吸热—膨胀做功
2/44
三、蒸汽动力装置
—排热，也即热能与机械能的相互转换。
工质：
实现热能和机械能相互转化的媒介物质。
热源：
工质从中吸取热能的物系。
冷源：
接受工质排除热能的物系。
热源和冷源可以恒温也可以变温。
3.
和外界间没有热量交换。
．．
例如：
密闭容器内放一蜡烛；
不加热的爆米花机。
4.孤立系统
和外界既无能量交换又无物质交换。
孤立系统：
宇宙？
把研究对象和与之发生质能交换
1-2热力系统
一、热力系统
1.（热力）系统：
人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统，简称系统或体系。
2.外界：
与系统发生3.边界：
系统和外界之间的分界面。
边界可实可虚，可定可动。
系统：
教室内；
外界：
教室外；
边界：
墙、门、窗。
的物系放在一起就是孤立系。
1.闭口系统内质量恒定，系统内质量恒定则一定是闭口系统。
3qin=qout
2.开口系统中与外界有物质交换，所以开口系不可能是绝热系统。
3
三、系统的选取
取决于分析问题需要及分析方法的方便，同一物体在不同问题下会选为不同的系统。
内燃机整个内燃机（开口系统）；
热功转化（闭口系统）
二、系统的分类
根据系统和外界之间物质、能量的交换情况分：
1.闭口系统（控制质量）
四、简单可压缩系
工质为可压缩流体，且系统与外界可逆的功．．．．．
交换只有体积变化功（膨胀功或压缩功）一种形．．．．．．．式，该系统称为简单可压缩系。
常见热力系由可压缩流体（水蒸气、空气、燃气等）
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