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1、工程热力学第四版课后题答案【篇一：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】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
2、 p=pb+pg （p pb）, p= pb-pv （p pb） 中，当地大气压是否必定是环境大气压？ 当地大气压 pb 改4 题图 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温度计测温的基本原 理是什么？热力学第零定律the zeroth law of thermodynamics enables usto measure temperature. in order to measure temperature ofbody a, we compare body c a thermometer with body aand temperature scales （
3、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
4、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9 题图 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
5、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。1 12 图 1-22 中容器为刚性绝 热容器，分成两部分，一部
6、分 2v 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？13 过程 1a2 是可逆过程，过程 1b2 是不可逆过程。有人说过程1a2 对外作功大于过程 1b2 ，你是否同意他的说法？为什么？ 不同意。过程 1a2 的作功量是确定的，而过程 1b2 的作功量不确定， 因而无法比较。14 系统经历一可逆正向循环和其逆向可逆循环后，系统和外界有 什么变化？若上述正向循环及逆向循环中有不可逆因素，则系统及
7、 外界有什么变化？ 系统经历一可逆正向循环和其逆向可逆循环后，系统和外界没有变 化。若上述正向循环及逆向循环中有不可逆因素，则系统恢复原来 状态，外界则留下了变化（外界的熵增加）。15 工质及气缸、活塞组成的系统经循环后，系统 输出功中是否要减去活塞排斥大气功才是有用功？ 不需要。1 热力学能就是热量吗？ 不是。热力学能是工质的状态参数，是工质的性质，是工质内部储 存能量，是与状态变化过程无关的物理量。热量是工质状态发生变 化时通过系统边界传递的热能，其大小与变化过程有关，热量不是 状态参数。2 若在研究飞机发动机中工质的能量转换规律时 把参考坐标建在飞机上，工质的总能中是否包括外部储存能？在
8、以 氢、氧为燃料的电池系统中系统的热力学能是否应包括氢和氧的化 学能？无论参考坐标建立在何处，工质的总能中始终包括外部储存能，只 不过参考坐标建立合适，工质的宏观动能、宏观势能的值等于零， 便于计算。氢氧燃料电池中化学能变化是主要的能量变化，因而不可忽略。3 能否由基本能量方程式得出功、热量和热力学能是相同性质的参 数的结论？q=?u w 不能。基本能量方程式仅仅说明且充分说明功、热量和热力学能都 是能量，都是能量 存在的一种形式，在能量的数量上它们是有等价 关系的。而不涉及功、热量和热力学能的其他属性，也表明功、热量和热力学 能的其他属性与能量本质无关。 4 一刚性容器，中间用绝热隔板分 为
9、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？若在隔图 212 自由膨胀板上有一小孔，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？ q=?u wq=0 ， ?u 为负值（ u 减少），转化为气体的动能，动能在 b 中经内部摩擦耗散为热能被气体重【篇二：工程热力学第四版课后习题答案】txt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
10、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： tf 32 tc 0212 32 100 0180 tc 32 9tc32 tf 100 51-2 英制系统中朗肯温度与华氏温度的关系为 tr tf 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 491.67r ；汽点的读数分别是 373.15k 和 671.67r 。（1）导出朗肯温度和开尔文温度的
11、关系式；（2）开尔文温标上绝对零度在朗肯温标上是多少度？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） 491.67373.15273.15t（k） 273.15tr 1.8tk 解得（2）据上述关系 tk 0 时， tr01-3 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 100n 和 1000n 。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 0n 时，其绝对温标 读数是多少 q ？
12、 解：（ 1） tn 100 tc 0 1000 100 100 0tn 9tc 100（ 2） tq tn c 9tc 100 c 9tk 273.15100 c 据题意，当 tk 0 时， tq 0 ，解得上式中 c2358.35 ，代回原式得 tq tn2358.35tn 0 时， t 2358.385q 。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）（ 2） p p b pv 0.10110 6 pa 752.5mmhg133.3p
13、a/mmhg 691.75pa 2 a0 4d2 43.14161mf a0p a0（ pb p） 12.57m 2 2 12.57 m （0.10110 pa - 691.75pa） 1.26110 n6 6 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 ）。 解： p pe pb （10209.81）pa （900133.3）pa （755133.3）pa 2.30610 pa 0.231mpa5 图 1-1 1-6 容器中的真空度
14、为 pv 600mmhg ，气压计上水银柱高 度为 pb 755mm ，求容器中的绝对压力（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 p770mm ，求此时真空表上的读数（以 mmhg 表示）是多少？ b 解：容器中气体压力低于当地大气压力，故绝对压力p pb pv（755600）mmhg 155mmhg0.0207mpa 若容器中绝对压力不变，而大气压力变为 pbvp 770mmhg 。则此时真空表上的读数为 615mmhg pbp （770 155）mmhg1-7 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 30，压力计中使用密度
15、 3 0.810kg/m 3 的煤油，斜 管中液柱长度 l 200mm 。当地大气压力 pv 745mmhg 。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 sing 20010m0.50.810 9.81m/s2 809.81pakg/m 1 mmh2o 、 1mmhg 3 3 3 13.595mmh2o ，故 因 1pa 9.81 pv 80mmh2o烟气绝对压力 p pb pv （74513.595）mmh2o 80mmh2o10048.3mmh2o 0.985710 5 pa1?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 4mm ，当地大气压力平均为 101kpa ， 试2求小柱塞的质量。解：蒸汽逸出时锅内表压力即
