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 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 us
to measure temperature. in order to measure temperature of body a, we compare body c — a thermometer — with body a and 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 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,一部分 2 v
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2-12 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+w
q=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: {t}f 32 {t}c 0 212 32 100 0
180 {t}c 32 9{t}c32 {t}f 100 5
1-2英制系统中朗肯温度与华氏温度的关系为{t}r {t}f 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) 491.67 373.15273.15t(k) 273.15 {t}r 1.8{t}k 解得
(2)据上述关系{t}k 0时,{t}r0
1-3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? 解:(1) {t}n 100 {t}c 0 1000 100 100 0 {t}n 9{t}c 100
(2) {t}q {t}n c 9{t}c 100 c 9[{t}k 273.15]100 c
据题意,当{t}k 0时,{t}q 0,解得上式中c2358.35,代回原式得 {t}q {t}n2358.35
{t}n 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 752.5mmhg133.3pa/mmhg 691.75pa 2 a0 4d2 43.14161m
f a0p a0( pb p) 12.57m 2 2 12.57 m (0.10110 pa - 691.75pa) 1.26110 n
6 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 0.231mpa
5 图 1-1 1-6容器中的真空度为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 p
770mm,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 pb
工程热力学第四版课后题答案
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