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工程热力学第一章基本概念作业

工程热力学第一章基本概念作业
工程热力学第一章基本概念作业

第一章基本概念

1-1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)容器表面受力多少牛顿?

解:(1) p = pb = pv = 0.101×106Pa =752.5mmHg×133.3Pa/mmHg = 691.75Pa (2)A0=4πd2=4×3.1416×1m2=12.57m2

F=A0Δp=A0(pb–p)=12.57 m2×(0.101×106Pa–691.75Pa)=1.261×106N

1-2 用∪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为多少 MPa?

解:p = pe + pb = (1020mmH2O×9.81Pa/mmH2O+900mmHg×133.3Pa/mmHg)

+755mmHg×133.3Pa/mmHg

= 2.306×105Pa = 0.231MPa

图1-1 图1-2

1-3用斜管压力计测量锅炉烟道烟气的真空度如图 1-2,管子的倾斜角α=30°压力计中使用密度ρ = 0.8×103kg/m3 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

pv = lsinαρg = 200×10-3m×0.5×0.8×103kg/m3 ×9.81m/s2 = 80×9.81Pa 而1Pa =1/9.81mmH2O pv = 80mmH2O 1mmHg =13.595mmH2O

烟气的绝对压力

p = pb- pv = 745mmHg×13.595mmH2O/mmHg =80mmH2O

=10048.3mmH2O = 0.9857×105Pa

1-4 容器被分隔成 AB 两室,如图 1-3 所示,已知当场大气压 pb = 0.1013MPa ,

气压表 2读为 peB2 = 0.04MPa ,气压表 1 的读数 peA1 = 0.294MPa ,求气压表 3 的读数(用 MPa 表示)。

解:pA = pb + peA1

= 0.1013MPa +0.294MPa = 0.3953MPa

pA = pB + peB2

pB = pA – peB2 =0.39153MPa-0.04MPa

=0.3553MPa

peB = pB - pb =0.3553MPa-0.1013MPa =0.254MPa

1-5:绝热刚性容器内的气体通过阀门向气缸充气。开始时气缸内没有气体,如图

1.4所示。气缸充气后,气体推动气缸内的活塞向上移动,如图1.5所示。设管道阀门以及气缸均可认为是绝热的。若分别选取开口系统与闭口系统,试说明它们的边界应该如何划定?这些系统与外界交换的功量与热量又如何?

解:(1)若以容器内原有的气体作为分析对象,属于闭口系统。容器放气前,边界如图1.4中的虚线所示。放气后边界如图1.5中的虚线所示。气体对活塞作的功W 是闭口系统与外界交换的功量。气体通过活塞与外界交换的热量Q 是此闭口系统的传热量。

图1-4 图

1-5

图1-6 图1-7

(2)若以容器放气后残留在容器内的气体作为分析对象,同样也是闭口系统。这时放气前的边界如图1.6中的虚线所示。放气后的边界如图1.7的虚线表示。残留气体对离开容器的那部分放逸气体所作的功,是本闭口系统与外界交换的功,残留气体与放逸气体之间交换的热量是本系统的传热量。

(3)类似地若以放逸气体为分析对象,同样也是闭口系统。其边界将如图1.6和图1.7中的点划线所示。此闭口系统与外界交换的功量除了与残留气体之间的功量(大小与第二种情况的相同,方向相反)外,还应包括对活塞所作的功。同样,除了与残留气体之间的传热量(大小与第二种情况的相同,方向相反)外,还应包括通过活塞与外界交换的热量。

(4)若以容器或气缸为分析对象,则均属开口系统,容器的壁面或气缸与活塞的壁面为其边界。前者以对放逸气体作出的流动功与传热量为系统与外界交换的功量与热量,后者以对活塞及管道内气体的功量与热量为系统与外界交换的功量与热量。

例1-6:一刚性绝热容器内充有水和水蒸气混合物,它们的温度与压力分别相等,不随时间变化。试问汽水混合物是否已处于平衡态?汽水混合物的各种参数量是否到处均匀?

解:如图所示的刚性绝热容器内,水和水蒸气的

压力相同,温度相等,均不随时间变化,而且不受外界

的影响,因此该汽水混合物已处于平衡态。处于平衡态的汽水的混合物中,汽相与液相的密度显然不同。因此即使处于平衡态的系统内部,各种参数并不一定均匀。

说明:系统内部各种参数均匀的必定平衡;反之平衡时未必各种参数都是均匀,即均匀必平衡,平衡未必均匀。

例1-7:表压力或真空度为什么不能当作工质的压力?工质的压力不变化,测量它的压力表或真空表的读数是否会变化?

解:作为工质状态参数的压力是绝对压力,测得的表压力或真空度都是工质的绝对压力与大气压力的相对值,因此不能作为工质的压力;因为测得的是工质绝对压力与大气压力的相对值,即使工质的压力不变,当大气压力改变时也会引起压力表或真空表读数的变化。

例1-8:温度为100℃的热源,非常缓慢地把热量加给处于平衡状态下的0℃的冰水混合物,试问:1、冰水混合物经历的是准静态过程吗?2、加热过程是否可逆?

解:此热力过程为准静态过程,因为此热力过程的弛豫时间很短,热源非常缓慢地把热量加给冰水混合物,则冰水混合物重建热力平衡的时间远远小于传热过程对冰水混合物平衡状态的破坏,所以可以近似地把此热力过程看作是准静态过程。分析此热力过程,取为系统的冰水混合物和作为外界的热源之间存在有温差,100℃的高质能通过传热过程转换为0℃的低质能,有能量的耗散,所以此热力过程不能被假设为可逆过程。

思考题与练习题

1、什么是系统?系统包括哪几类?各有何特点?

2、热力学温标中变化lK,摄氏温标变化多少℃?

3、用来测量系统压力的压力表或真空计的读数不变,能否说明系统的压力

保持不变?

4、U型管测压计的管径对压力读数有无影响?

5、平衡状态需要满足什么条件?

6、判断下列过程是否为可逆过程:

1)对刚性容器内的水加热使其在恒温下蒸发。

2)对刚性容器内的水作功使其在恒温下蒸发。

3)对刚性容器中的空气缓慢加热使其从50℃升温到100℃

4)定质量的空气在无摩擦、不导热的气缸和活塞中被慢慢压缩

5)100℃的蒸汽流与25℃的水流绝热混合。

6)锅炉中的水蒸汽定压发生过程(温度、压力保持不变)。

7)高压气体突然膨胀至低压。

8)摩托车发动机气缸中的热燃气随活塞迅速移动而膨胀。

9)气缸中充有水,水上面有无摩擦的活塞,缓慢地对水加热使之蒸发。

7、试判断下列叙述是否正确,说明理由。

1)平衡态是系统的热力状态参数不随时间变化的状态。

2)不可逆的热力过程是指工质逆过程无法恢复到初始状态的过程。

3)由于准静态过程都是微小偏离平衡态的过程,故从本质上说属于可逆过

程。

4)工质发生热量交换,状态参数中只有一个参数必然要发生变化,这个参数

就是温度。

5)任何可逆过程都是准静态过程。

6)封闭系统是指系统内的工质不发生宏观位移的那些系统。7、气体常数的

数值与状态有无关系?通用气体常数与工质的种类有无关系?

8、当理想气体的温度和密度不变时,仅增加其数量,问是否会导致其压力的提高?

=105Pa,求

9、用气压计测得当地大气压P

b

1)绝对压力为1.5MPa时的表压力。

2)真空表读数为8kPa时的绝对压力。

3)表压力读数0.2kPa时的绝对压力。

4)绝对压力为20kPa时的真空度。

10、某容器中气体压力估计在3MP a左右,现只有两只最大刻度为2MP a的压力表。试问,能否用来测定容器中气体的压力?

11、某容器被一刚性壁分为两部分,如图1-6所示,容器上不同部位装有3个压力表,压力表B的读数为110kPa ,压力表C的读数为175kPa,若当地大气压为100kPa,试求压力表A的读数。

习题1-11图

12、已知氧气的分子量M=32,求

(1)氧气在标准状态下的比体积和密度。

(2)p=0.2Mpa,t=200℃时的比体积和密度。

13、有一容积为0.5m3、温度为80℃的容器,盛有质量为2.5kg的空气,当空气温度降至30℃时,容器内的压力为多少?

14、鼓风机送风量在标准状态为600m3/h,若空气温度升至27℃,压力降至0.1MPa时,鼓风机送风量不变,问送风质量改变了多少?

15、体积为3m3的容器内充有压力p=1Mpa,温度为20℃的空气,抽气后容器

=300mmHg,若抽气过程温度保持不变,求抽走

的真空度P

v

空气的质量是多少?

16、容器自压缩空气总管充气,若要分析充气前后容

器中气体状态的变化情况,首先要选取系统。

(a)按开口系统考虑如何选取系统?

(b)按闭口系统考虑如何选取系统?

(c)什么情况下可抽象为绝热充气过程?

(d)能否抽象为孤立系统?

17、平衡状态有什么特征?平衡状态是否是均匀状态?

18、平衡态与稳态(稳态即系统内各点的状态参数均不随时间而变)有何异同?热力学中讨论平衡态有什么意义?

19、外界条件变化时系统有无达到平衡的可能?在外界条件不变时,系统是否一定处于平衡态?

热工基础大作业

核电站在中国的兴起发展 能源是现代社会发展的重要物质基础,是实现经济增长最重要的生产要素之一。一个国家(或地区)经济增长率和生活水平与能源消耗、与当地人均用电量有直接的(正比)关系。世界各国的能源消费结构存在比较大的差异,主要取决于该国的资源构成、经济发展水平以及能源战略. 由于化石燃料对环境的污染及不可再生性,各国积极发展可再生能源,核电作为安全经济的清洁能源受到各国的普遍重视。 现代电力工业的发展状况是一个国家是否发达的重要标志之一,而核电技术的发展程度则在一定意义上反映了该国高新技术水平的高低。 核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片,同时放出中子和大量能量的过程。反应中,可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除去消耗,至少有一个中子

能引起另一个原子核裂变,使裂变自持地进行,则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。核电站由核岛(主要包括反应堆、蒸汽发生器)、常规岛(主要包括汽轮机、发电机)和配套设施组成。核电站与一般电厂的区别主要在于核岛部分。 核电之所以能成为重要的能源支柱之一,是由它的安全性、运行稳定、寿期长和对环境的影响小等优点所决定的。大部分核电发达国家的核能发电比常规能源发电更为经济。核电在我国也具有较强的潜在经济竞争力,目前它的经济性已可以与引进的脱硫煤电厂相比较。 据科学家分析,我国煤电燃料链温室气体的排放系数约为1302.3等效CO2克/千瓦时,水电燃料链为107.6等效CO2克/千瓦时。核电站自身不排放温室气体,考虑到它在建造和运行中所用的材料,其燃料链温室气体的排放系数约为13.7等效CO2克/千瓦时。可见,核电站向环境释放的温室气体,只是同等规模煤电厂的百分之一。而且世界上有比较丰富的核资源,核燃料有铀、钍氘、锂、硼等等,世界上铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源,可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。核能应用作为缓和世界能源危机的一种经济有效的措施有许多的优点,其一核燃料具有许多优点,如体积小而能量大,核能比化学能大几百万倍;1000克铀释放的能量相当于2400吨标准煤释放的能量;一座100万千瓦的大型烧煤电站,每年需原煤300~400万吨,运这些煤需要2760列火车,相当于每天8列火车,还要运走4000万吨灰渣。同功率的压水堆核电站,一年仅耗铀含量为3%的低浓缩铀燃料28吨;每一磅铀的成本,约为20美元,换算成1千瓦发电经费是0.001美元左右,这和目前的传统发电成本比较,便宜许多;而且,由于核燃料的运输量小,所以核电站就可建在最需要的工业区附近。核电站的基本建设投资一般是同等火电站的一倍半到两倍,不过它的核燃料费用却要比煤便宜得多,运行维修费用也比火电站少,如果掌握了核聚变反应技术,使用海水作燃料,则更是取之不尽,用之方便。各种能源向环境释放的放射性物质也相差很大。科学家调查证实,从对公众和工作人员产生的辐射照射看,煤电燃料链分别是核电燃料链的50倍和10倍。 我国在1971年建成第一艘核潜艇以后,立即转入了对核电站的研究和设计。经过几十年的努力,我国迄今已经建成核电机组8套,还有3套正在建设之中,到2005年将全部建成,届时我国的核电装机容量将达到870万千瓦。从我国的第一套核电机组———秦山30万千瓦核电机组并网发电以来,到目前为止,我 国核发电总量已超过为1500亿千瓦时。 秦山核电站是我国大陆第一座核电站。它 是我国自行设计建造的30万千瓦原型压水堆 核电站,于1985年开工建设,1991年12月15 日首次并网发电,1994年投入商业运行,已有 十多年安全运行的良好业绩,被誉为“国之光荣”。 我国自行设计、建造的秦山二期核电站,装有两台60万千瓦压水堆核电机组,于1996年6月2日开工建设。1号机组于2002年2月6日实现首次并网,2002年4月15日提前47天投入商业运行。它的建成为我国核电自主化事业的进一步发展奠定了坚实的基础。

(完整版)哈工大工程热力学习题答案——杨玉顺版

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 d d q u p v δ=+ 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 d d q u p v δ=+ 或 d d q h v p δ=- 那么它们的适用范围如何? 答: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 u h pv =-,()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭口系将 du 代入第一式得 q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。 3. 能量方程 δq u p v =+d d (变大) 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+(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? 答:尽管能量方程 q du pdv δ=+ 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+(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:()dh du d pv =+???蜒? 因为 0du =??,()0d pv =?? 所以 0dh =??, 因此焓是状态参数。 而对于能量方程来说,其循环积分: q du pdv δ=+???蜒?

建筑物理2热工学大作业

班级建筑141 姓名钟诚 学号3140622027 指导老师Tony

建筑物理2热工学大作业 1.查资料得:宁波市冬季日平均气温在5℃~13℃之间,则取室外温度为t1=7℃,室内适宜温度取为t2=22℃,室内外温差15℃. 2.建筑维护结构材料的选取 ①墙体:墙体分外墙、保温层和内墙外墙(d1=240mm)和内墙(d2=140mm)材料 为灰砂石砌体,λ=1.10;保温层材料(d3=60mm)为矿棉板,λ=0.050 ②屋顶:钢筋混凝土(d1=30mm)λ=1.74;保温砂浆(d2=20mm)λ=0.29;油毡 防水层(d3=10mm)λ=0.17 ③楼地面:钢筋混凝土(d=150mm)λ=1.74 ④门:胶合板(d=50mm)λ=0.17 ⑤窗:单层玻璃材料取平板玻璃(d=5mm)λ=0.76 窗框窗洞面积比25%

3.传热阻计算 ①墙体:R1=0.24/1.10=0.218(㎡·K/W) R2=0.14/1.10=0.127(㎡·K/W) R3=0.06/0.05=1.2(㎡·K/W) R(wall)=Ri+R1+R2+R3+Re=0.11+0.218+0.127+1.2+0.04=1.695(㎡·K/W) ②屋顶:R1=0.03/1.74=0.017(㎡·K/W) R2=0.02/0.29=0.069(㎡·K/W) R3=0.01/0.17=0.059(㎡·K/W) R(roof)=Ri+R1+R2+R3+Re=0.11+0.017+0.069+0.059+0.04=0.295(㎡·K/ W) ③楼地面: R1=0.150/1.74=0.086(㎡·K/W) R(floor)=Ri+R1+Re=0.11+0.086+0.08=0.276(㎡·K/W) ④门: R1=0.05/0.17=0.294(㎡·K/W) R(door)=Ri+R1+Re=0.11+0.294+0.04=0.444(㎡·K/W) ⑤窗:R1=0.005/0 .76=0.0066(㎡·K/W) R(window)=Ri+R1+Re=0.11+0.0066+0.04=0.1566(㎡·K/W)

工程热力学作业.

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:p = 1 000 Pa = 0.001 MPa 真空度mmHg Pa MPa MPa MPa p p p b V 56.74299000099.0001.01.0===-=-= 容器每面受力F =p V A = 9 900 Pa×1m 2 =9.9×104 N 1-2 试确定表压力为0.01 MPa 时U 形管压力计中液柱的高度差。(1)U 形管中装水,其密度为1 000 kg/m 3;(2) U 形管中装酒精,其密度为789 kg/m 3。 解: 因为表压力可以表示为p g =ρgΔz ,所以有 g p z g ρ= ? 既有(1)mm m s m m kg Pa g p z g 72.101901972.1/80665.9/10001001.02 36==??=?=水ρ (2) mm m s m m kg Pa g p z g 34.129729734.1/80665.9/7891001.02 36==??=?=酒精 ρ 1-7 从工程单位制热力性质查得,水蒸气在500℃、100at 时的比体积和比焓分别为v =0.03347m 3/kg 、h =806.6kcal/kg 。在国际单位制中,这时水蒸气的压力和比热力学能各为多少? 解: 水蒸气压力p =100at×9.80665×104Pa/at = 9.80665×106Pa=9.80665MPa 比热力学能u=h-pv=806.6kcal ×4.1868kJ/kcal)/kg-9806.65kPa ×0.03347m 3/kg = 3377.073kJ-328.228kJ =3048.845kJ 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,透过墙壁和玻璃等处,室内向室外每一小时传出0.7×106kcal 的热量。车间各工作机器消耗的动力为是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,要使该车间的温度保持不变,问每小时需供给多少kJ 的热量? 解:要使车间保持温度不变,必须使车间内每小时产生的热量等散失的热量 Q = Q 机+Q 灯+Q 散+Q 补 = 0 Q 机 = 500PSh = 500×2.647796×103 kJ = 1.32×106 kJ Q 灯 = 50×100W×3600s = 1.8×107J = 1.8×104 kJ Q 散 = -0.7×106kcal =- 0.7×106×4.1868kJ = -2.93×106 kJ Q 补 = -Q 机-Q 灯+Q 散 = -1.32×106 kJ-1.8×104 kJ+2.93×106 kJ = 1.592×106 kJ

工程热力学习题集答案

工程热力学习题集答案一、填空题 1.常规新 2.能量物质 3.强度量 4.54KPa 5.准平衡耗散 6.干饱和蒸汽过热蒸汽 7.高多 8.等于零 9.与外界热交换 10.7 2g R 11.一次二次12.热量 13.两 14.173KPa 15.系统和外界16.定温绝热可逆17.小大 18.小于零 19.不可逆因素 20.7 2g R 21、(压力)、(温度)、(体积)。 22、(单值)。 23、(系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零)。 24、(熵产)。 25、(两个可逆定温和两个可逆绝热) 26、(方向)、(限度)、(条件)。 31.孤立系; 32.开尔文(K); 33.-w s=h2-h1或-w t=h2-h1 34.小于 35. 2 2 1 t t t C C> 36. ∑=ω ωn 1 i i i i i M / M / 37.热量 38.65.29%

39.环境 40.增压比 41.孤立 42热力学能、宏观动能、重力位能 43.650 44.c v (T 2-T 1) 45.c n ln 1 2T T 46.22.12 47.当地音速 48.环境温度 49.多级压缩、中间冷却 50.0与1 51.(物质) 52.(绝对压力)。 53.(q=(h 2-h 1)+(C 22 -C 12 )/2+g(Z 2-Z 1)+w S )。 54.(温度) 55. (0.657)kJ/kgK 。 56. (定熵线) 57.(逆向循环)。 58.(两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程) 59.(预热阶段、汽化阶段、过热阶段)。 60.(增大) 二、单项选择题 1.C 2.D 3.D 4.A 5.C 6.B 7.A 8.A 9.C 10.B 11.A 12.B 13.B 14.B 15.D 16.B 17.A 18.B 19.B 20.C 21.C 22.C 23.A 三、判断题 1.√ 2.√ 3.? 4.√ 5.? 6.? 7.? 8.? 9.? 10.? 11.? 12.? 13.? 14.√ 15.? 16.? 17.? 18.√ 19.√ 20.√ 21.(×) 22.(√) 23.(×) 24.(×) 25.(√) 26.(×) 27.(√) 28.(√) 29.(×) 30.(√) 四、简答题

工程热力学习题解答

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 d d q u p v δ=+ 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 d d q u p v δ=+ 或 d d q h v p δ=- 那么它们的适用范围如何? 答: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 u h p v =-,()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭口系将 du 代入第一式得 q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。 3. 能量方程 δq u p v =+d d (变大) 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+(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? 答:尽管能量方程 q du pdv δ=+ 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+(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:()dh du d pv =+??? 因为 0du =?,()0d pv =? 所以 0dh =?, 因此焓是状态参数。 而对于能量方程来说,其循环积分: q du pdv δ=+??? 虽然: 0du =? 但是: 0pdv ≠? 所以: 0q δ≠? 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1 kg 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 d d q u p v δ=+ 来分析这一过程?

工程热力学课后题答案()

习题及部分解答 第一篇 工程热力学 第一章 基本概念 1. 指出下列各物理量中哪些是状态量,哪些是过程量: 答:压力,温度,位能,热能,热量,功量,密度。 2. 指出下列物理量中哪些是强度量:答:体积,速度,比体积,位能,热能,热量,功量,密度。 3. 用水银差压计测量容器中气体的压力,为防止有毒的水银蒸汽产生,在水银柱上加一段水。若水柱高mm 200,水银柱高mm 800,如图2-26所示。已知大气压力为mm 735Hg ,试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ?解:根据压力单位换算 4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量,如图2-27所示。若已知斜管倾角 30=α ,压力计中使用 3/8.0cm g =ρ的煤油,斜管液体长度mm L 200=,当地大气压力MPa p b 1.0=,求烟气的绝对压力(用MPa 表示)解: 5.一容器被刚性壁分成两部分,并在各部装有测压表计,如图2-28所示,其中C 为压力表,读数为kPa 110,B 为真空表,读数为 kPa 45。若当地大气压k P a p b 97=,求压力表A 的读数(用 k P a 表示) kPa p gA 155= 6. 试述按下列三种方式去系统时,系统与外界见换的能量形式是什么。 (1).取水为系统; (2).取电阻丝、容器和水为系统; (3).取图中虚线内空间为系统。 答案略。 7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量,起读数为MPa 4.13;冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量,其读数为 mmHg 706。若大气压力为MPa 098.0,试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力(用MPa 表示) MPa p MPa p 0039.0;0247.021== 8.测得容器的真空度 mmHg p v 550=,大气压力MPa p b 098.0=,求容器内的绝对压力。若大气压变为 MPa p b 102.0=', 求 此 时 真 空 表 上 的 读 数 为 多 少 mmMPa ? MPa p MPa p v 8.579,0247.0='= 9.如果气压计压力为kPa 83,试完成以下计算: (1).绝对压力为11.0MPa 时的表压力; (2).真空计上的读数为kPa 70时气体的绝对压力; (3).绝对压力为kPa 50时的相应真空度(kPa ); (4).表压力为MPa 25.0时的绝对压力(kPa )。 (1). kPa p g 17=;

工程热力学基本概念

第一章 1.基本概念 热力系统:用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来,这种人为分隔的研究对象,称为热力系统,简称系统。 边界:分隔系统与外界的分界面,称为边界。 外界:边界以外与系统相互作用的物体,称为外界或环境。 闭口系统:没有物质穿过边界的系统称为闭口系统,也称控制质量。 开口系统:有物质流穿过边界的系统称为开口系统,又称控制体积,简称控制体,其界面称为控制界面。 绝热系统:系统与外界之间没有热量传递,称为绝热系统。 孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换,称为孤立系统。 单相系:系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系:由两个相以上组成的系统称为复相系,如固、液、气组成的三相系统。 单元系:由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系:由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系:成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系:成分和相在整个系统空间呈非均匀分布,称非均匀系。 热力状态:系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况,称为工质的热力状态,简称为状态。 平衡状态:系统在不受外界影响的条件下,如果宏观热力性质不随时间而变化,系统内外同时建立了热的和力的平衡,这时系统的状态称为热力平衡状态,简称为平衡状态。 状态参数:描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度(T)、压力(P)、比容(υ)或密度(ρ)、内能(u)、焓(h)、熵(s)、自由能(f)、自由焓(g)等。 基本状态参数:在工质的状态参数中,其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来,称为基本状态参数。 温度:是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量,其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。 热力学第零定律:如两个物体分别和第三个物体处于热平衡,则它们彼此之间也必然处于热平衡。 压力:垂直作用于器壁单位面积上的力,称为压力,也称压强。 相对压力:相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。 比容:单位质量工质所具有的容积,称为工质的比容。 密度:单位容积的工质所具有的质量,称为工质的密度。 强度性参数:系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同,与质量多少无关,没有可加性,如温度、压力等。在热力过程中,强度性参数起着推动力作用,称为广义力或势。

工程热力学课后作业答案(第三章)第五版

3-1 安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h,假设能容纳2000人的大礼堂的通风系统坏了:(1)在通风系统出现故障后的最初20min内礼堂中的空气内能增加多少?(2)把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统,假设对外界没有传热,系统内能变化多少?如何解释空气温度的升高。 解:(1)热力系:礼堂中的空气。 闭口系统 根据闭口系统能量方程 Q+ = ? U W 因为没有作功故W=0;热量来源于人体散热;内能的增加等于人体散热。 ? Q=2.67×105kJ 2000? = 20 60 / 400 (1)热力系:礼堂中的空气和人。 闭口系统 根据闭口系统能量方程 ? = Q+ U W 因为没有作功故W=0;对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量, 所以内能的增加为0。 空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收,导致的空气内能增加。 3-5,有一闭口系统,从状态1经a变化到状态2,如图,又从状态2经b回到状态1;再从状态1经过c 变化到状态2。在这个过程中,热量和功的某些值已知,如表,试确定未知量。 解:闭口系统。 使用闭口系统能量方程 (1)对1-a-2和2-b-1组成一个闭口循环,有 ??=W δ Qδ

即10+(-7)=x1+(-4) x1=7 kJ (2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环 x2+(-7)=2+(-4) x2=5 kJ (3)对过程2-b-1,根据W U Q +?= =---=-=?)4(7W Q U -3 kJ 3-6 一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环,试填充表中所缺数据。 解:同上题 3-7 解:热力系:1.5kg 质量气体 闭口系统,状态方程:b av p += )]85115.1()85225.1[(5.1---=?v p v p U =90kJ 由状态方程得 1000=a*0.2+b 200=a*1.2+b 解上两式得: a=-800 b=1160 则功量为 2.1 2.022 1 ]1160)800(21[5.15.1v v pdv W --==?=900kJ 过程中传热量 W U Q +?==990 kJ 3-8 容积由隔板分成两部分,左边盛有压力为600kPa ,温度为27℃的空气,右边为真空,容积为左边5倍。将隔板抽出后,空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。 解:热力系:左边的空气 系统:整个容器为闭口系统 过程特征:绝热,自由膨胀 根据闭口系统能量方程 W U Q +?=

工程热力学知识点总结

工程热力学大总结 '

… 第一章基本概念 1.基本概念 热力系统:用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来,这种人为分隔的研究对象,称为热力系统,简称系统。 边界:分隔系统与外界的分界面,称为边界。 外界:边界以外与系统相互作用的物体,称为外界或环境。 闭口系统:没有物质穿过边界的系统称为闭口系统,也称控制质量。 ) 开口系统:有物质流穿过边界的系统称为开口系统,又称控制体积,简称控制体,其界面称为控制界面。 绝热系统:系统与外界之间没有热量传递,称为绝热系统。 孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换,称为孤立系统。 单相系:系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系:由两个相以上组成的系统称为复相系,如固、液、气组成的三相系统。 单元系:由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系:由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 } 均匀系:成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系:成分和相在整个系统空间呈非均匀分布,称非均匀系。 热力状态:系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况,称为工质的热力状态,简称为状态。 平衡状态:系统在不受外界影响的条件下,如果宏观热力性质不随时间而变化,系统内外同时建立了热的和力的平衡,这时系统的状态称为热力平衡状态,简称为平衡状态。 状态参数:描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度(T)、压力(P)、比容(υ)或密度(ρ)、内能(u)、焓(h)、熵(s)、自由能(f)、自由焓(g)等。 基本状态参数:在工质的状态参数中,其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来,称为基本状态参数。

工程热力学课后作业答案第五版(DOC)

工程热力学课后答案 2-2.解:(1)2N 的气体常数 28 8314 0==M R R =296.9)/(K kg J ? (2)标准状态下2N 的比容和密度 101325 2739.296?==p RT v =0.8kg m /3 v 1= ρ=1.253 /m kg (3) MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv =p T R 0 =64.27kmol m /3 2-3.解:热力系:储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO 2的质量 11 11RT v p m = 压送后储气罐中CO 2的质量 2 2 22RT v p m = 根据题意 容积体积不变;R =188.9 B p p g +=11 (1) B p p g +=22 (2) 27311+=t T (3) 27322+=t T (4) 压入的CO 2的质量 )1 122(21T p T p R v m m m -= -= (5) 将(1)、(2)、(3)、(4)代入(5)式得 m=12.02kg 2-5解:同上题 10)273 325 .1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m =41.97kg 2-6解:热力系:储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法: 首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875 .810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 == m m t 2 19.83min 第二种解法 将空气充入储气罐中,实际上就是等温情况下把初压为0.1MPa 一定量的空气压缩为0.7MPa 的空气;或者说0.7MPa 、8.5 m 3 的空气在0.1MPa 下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 const pv = 0.7MPa 、8.5 m 3 的空气在0.1MPa 下占体积为 5.591 .05 .87.01221=?== P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩0.1MPa 的空气 3 m 3 ,则要压缩 59.5 m 3 的空气需要的时间 == 3 5 .59τ19.83min 2-8解:热力系:气缸和活塞构成的区间。 使用理想气体状态方程。 (1)空气终态温度 == 11 2 2T V V T 582K (2)空气的初容积 p=3000×9.8/(πr 2 )+101000=335.7kPa == p m RT V 1 10.527 m 3 空气的终态比容

工程热力学课后作业答案(第七章)第五版

7-1当水的温度t=80℃,压力分别为、、、及1MPa时,各处于什么状态并求出该状态下的焓值。 解:查表知道t=80℃时饱和压力为。 因此在、、、及1MPa时状态分别为过热、未饱和、未饱和,未饱和、未饱和。焓值分别为kg,kJ/kg,335 kJ/kg,kJ/kg,kJ/kg。 7-2已知湿蒸汽的压力p=1MPa干度x=。试分别用水蒸气表和h-s图求出hx,vx,ux,sx。解:查表得:h``=2777kJ/kg h`= kJ/kg v``=kg v`=m3/kg u``= h``-pv``= kJ/kg u`=h`-pv`= kJ/kg s``= kJ/ s`=kJ/ hx=xh``+(1-x)h`= kJ/kg vx=xv``+(1-x)v`= m3/kg ux=xu``+(1-x)u`=2400 kJ/kg sx=xs``+(1-x)s`= kJ/ 7-3在V=60L的容器中装有湿饱和蒸汽,经测定其温度t=210℃,干饱和蒸汽的含量mv=,试求此湿蒸汽的干度、比容及焓值。 解:t=210℃的饱和汽和饱和水的比容分别为: v``=kg v`=m3/kg h``=kg h`= kJ/kg 湿饱和蒸汽的质量: 解之得: x= 比容:vx=xv``+(1-x)v`= m3/kg 焓:hx=xh``+(1-x)h`=1904kJ/kg 7-4将2kg水盛于容积为的抽空了的密闭刚性容器中,然后加热至200℃试求容器中(1)压力;(2)焓;(3)蒸汽的质量和体积。 解:(1)查200℃的饱和参数 h``=kg h`= kJ/kg v``=kg v`=kg 饱和压力。 刚性容器中水的比容: =m3/kg

工程热力学答案

工程热力学答案 一、填空题 第一章 1.功和热量都是与过程有关的量。 2.热量的负值代表工质向外放热。 3.功的正值代表工质膨胀对外作功。 4.循环中各个过程功的代数和等于循环净功。 5.循环中作功与耗功的绝对值之差等于循环净功。 6、热效率ηt定义为循环净功与消耗热量的比值。 7.如果工质的某一热力学量的变化量与过程路径无关,而只与过程的初态和终态有关,则 该热力学量必是一个状态参数。 8.如果可使工质沿某一过程相同的途径逆行回复到原态,并且与之相关的外界也回复到原态、不留下任何变化,则该过程为可逆过程。 9.不存在任何能量的不可逆损耗的准平衡过程是可逆过程。 10.可逆过程是指工质能经原过程路径逆向进行恢复到初态,并在外界不留下任何改变的过程。 11.平衡过程是整个过程中始终保持热和力的平衡的过程。 12.热力系统的平衡状态是指在不受外界影响的条件下,系统的状态能够始终保持不变。 13.系统处于平衡态通常是指同时具备了热和力的平衡。 14.被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统叫做热力系统。 15.热力系统中称与外界有质量交换为开口系统。 16.热力系统中称与外界无热交换为绝热系统。 17.热力系统中称既无能量交换又无质量交换为孤立系统。 18.热力系统中称仅与外界有能量交换而无质量交换为闭口系统。 19.大气压力为Pb,真空度为Pv,系统绝对压力P应该是P= Pb-Pv 。 20.大气压力为P b,表压力为P g则系统的绝对压力P= 、P=P b+P g。 21.在大气压力为1bar的实验室里测量空气的压力时,若真空表的读数为30000Pa,则空气的绝对压力为 7×104Pa 。 22.制冷系数ε定义为在逆向循环中,低温热源放出的热量与循环消耗的净功之比。23.供暖系数ε'定义为在逆向循环中,高温热源得到的热量与循环消耗的净功之比。 24.循环的净功等于循环的净热量。 25.热动力循环是将热能转化为机械能的循环。

工程热力学课后作业答案(第十一章)第五版 .

11-1空气压缩致冷装置致冷系数为2.5,致冷量为84600kJ/h ,压缩机吸入空气的压力为0.1MPa ,温度为-10℃,空气进入膨胀机的温度为20℃,试求:压缩机出口压力;致冷剂的质量流量;压缩机的功率;循环的净功率。 解:压缩机出口压力 1)12(1/)1(-= -k k p p ε 故:))1/(()11(12-+=k k p p ε=0.325 MPa 2 134p p p p = T3=20+273=293K k k p p T T /)1()3 4(34-==209K 致冷量:)41(2T T c q p -==1.01×(263-209)=54.5kJ/kg 致冷剂的质量流量==2q Q m 0.43kg/s k k p p T T /)1()1 2(12-==368K 压缩功:w1=c p (T2-T1)=106 kJ/kg 压缩功率:P1=mw1=45.6kW 膨胀功:w2= c p (T3-T4)=84.8 kJ/kg 膨胀功率:P2=mw2=36.5kW 循环的净功率:P=P1-P2=9.1 KW 11-2空气压缩致冷装置,吸入的空气p1=0.1MPa ,t1=27℃,绝热压缩到p2=0.4MPa ,经冷却后温度降为32℃,试计算:每千克空气的致冷量;致冷机消耗的净功;致冷系数。 解:已知T3=32+273=305K k k p p T T /)1()1 2(12-==446K k k p p T T /)1()34( 34-==205K 致冷量:)41(2T T c q p -==1.01×(300-205)=96kJ/kg 致冷机消耗的净功: W=c p (T2-T1)-c p (T3-T4)=46.5kJ/kg 致冷系数:==w q 2ε 2.06 11-3蒸气压缩致冷循环,采用氟利昂R134a 作为工质,压缩机进口状态为干饱和蒸气,蒸发温度为-20℃,冷凝器出口为饱和液体,冷凝温度为40℃,致冷工质定熵压缩终了时焓值为430kJ/kg ,致冷剂质量流量为100kg/h 。求:致冷系数;每小时的制冷量;所需的理论功率。 解:在lgp-h 图上查各状态点参数。 ,p1=0.133MPa h1=386kJ/kg s1=1.739 kJ/(kg ?K) ,p2=1.016 MPa h2=430 kJ/kg ,h3=419 kJ/kg h5=h4=256 kJ/kg

工程热力学课后题答案

习题及部分解答 第一篇 工程热力学 第一章 基本概念 1. 指出下列各物理量中哪些是状态量,哪些是过程量: 答:压力,温度,位能,热能,热量,功量,密度。 2. 指出下列物理量中哪些是强度量:答:体积,速度,比体积,位能,热能,热量,功量,密度。 3. 用水银差压计测量容器中气体的压力,为防止有毒的水银蒸汽产生,在水银柱上加一段水。若水柱高 mm 200,水银柱高mm 800,如图2-26所示。已知大气压力为mm 735Hg ,试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ?解:根据压力单位换算 kPa p p p p kPa Pa p kPa p Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==?=?==?=?= 4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量,如图2-27所示。若已知斜管倾角 30=α,压力计中 使用3/8.0cm g =ρ 的煤油,斜管液体长度mm L 200=,当地大气压力MPa p b 1.0=,求烟 气的绝对压力(用MPa 表示)解: MPa Pa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -?==???==αρ MPa p p p v b 0992.0108.7841.06=?-=-=- 5.一容器被刚性壁分成两部分,并在各部装有测压表计,如图2-28所示,其中C 为压力表,读数为 kPa 110,B 为真空表,读数为kPa 45。若当地大气压 kPa p b 97=,求压力表A 的读数(用kPa 表示) kPa p gA 155= 6. 试述按下列三种方式去系统时,系统与外界见换的能量形式是什么。 (1).取水为系统; (2).取电阻丝、容器和水为系统; (3).取图中虚线内空间为系统。 答案略。 7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量,起读数为MPa 4.13;冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量, 其读数为mmHg 706 。若大气压力为MPa 098.0,试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力(用MPa 表示) M P a p M P a p 0039.0;0247.021== 8.测得容器的真空度 mmHg p v 550=,大气压力MPa p b 098.0=,求容器内的绝对压力。若大气

工程热力学实验报告

水的饱和蒸汽压力和温度关系 实验报告

水的饱和蒸汽压力和温度关系 一、实验目的 1、通过水的饱和蒸汽压力和温度关系实验,加深对饱和状态的理解。 2、通过对实验数据的整理,掌握饱和蒸汽P-t关系图表的编制方法。 3、学会压力表和调压器等仪表的使用方法。 二、实验设备与原理 456 7 1. 开关 2. 可视玻璃 3. 保温棉(硅酸铝) 4. 真空压力表(-0.1~1.5MPa) 5. 测温管 6. 电压指示 7. 温度指示8. 蒸汽发生器9. 电加热器10. 水蒸汽11.蒸馏水12. 调压器 图1 实验系统图 物质由液态转变为蒸汽的过程称为汽化过程。汽化过程总是伴随着分子回到液体中的凝结过程。到一定程度时,虽然汽化和凝结都在进行,但汽化的分子数与凝结的分子数处于动态平衡,这种状态称为饱和态,在这一状态下的温度称为饱和温度。此时蒸汽分子动能和分子总数保持不变,因此压力也确定不变,称为饱和压力。饱和温度和饱和压力的关系一一对应。 二、实验方法与步骤 1、熟悉实验装置及使用仪表的工作原理和性能。 2、将调压器指针调至零位,接通电源。 3、将调压器输出电压调至200V,待蒸汽压力升至一定值时,将电压降至30-50V保温(保温电压需要随蒸汽压力升高而升高),待工况稳定后迅速记录水蒸汽的压力和温度。 4、重复步骤3,在0~4MPa(表压)范围内实验不少于6次,且实验点应尽量分布均匀。 5、实验完毕后,将调压器指针旋回至零位,断开电源。 6、记录室温和大气压力。

四、数据记录 五、实验总结 1. 绘制P-t关系曲线将实验结果绘在坐标纸上,清除偏离点,绘制曲线。

工程热力学思考题答案,第一章.

第 一 章 基本概念与定义 1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗? 答:不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。 2.有人认为,开口系统中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? 答:这种说法是不对的。工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系? 答:只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下,这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。 物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 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b e p p p =+()e p p >, b e p p p =-()e p p <中,当地大气压是否必定是环境大气压? 答:压力表的读数可能会改变,根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。当地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。 5.温度计测温的基本原理是什么? 答:选作温度计的感应元件的物体应具备某种物理性质随物体的冷热程度不同有显著的变化。有两个系统分别和第三个系统处于热平衡,则两个系统彼此必然处于热平衡。 6.经验温标的缺点是什么?为什么? 答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。 7.促使系统状态变化的原因是什么?举例说明 答:系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变。 8.分别以图参加公路的自行车赛车运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子内的热水和正在运行的电视机为研究对象,说明这是什么系统。 答:赛车运动员因为有呼吸有物质交换,运动员 对自行车作功,因此有能量交换,因此赛车运动 员是开口系统。压缩空气只有对子弹作功,因此 为闭口系统。杯子内的热水对外既有能量交换又 有物质交换,因此为开口系统,正在运行的电视 机有能量交换物物质交换,因此为闭口系统 9.家用加热电器是利用电加热水的家用设备,通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(不包括电机热器),这是什么系统?把电加热器包括在研究对象内,是什么系统?什么情况下构成孤立的系统? 答:仅仅考虑电热水器为控制体,因有盖,不能与外界进行物质交换但与电机热器有热交换,因此是闭口系统。将电加热器包括在内,无热量交换因此是绝热过程。如果电加热器内电流非外部,而是用电池,即可认为绝热系统。 10.分析汽车动力系统与外界的质能交换情况? 答:汽车发动机有吸气,压缩,作功,排气四个过程,因此吸气过程吸 收外界的空气,过程中既有物质的进入,也有随物质进入带入的能量。压缩后喷油点火,这个过程中压缩点火为能量交换,喷油为物质交换。

工程热力学基本概念

第一章 工质:实现热能和机械能之间转换的媒介物质。 系统:热设备中分离出来作为热力学研究对象的物体。 状态参数:描述系统宏观特性的物理量。 热力学平衡态:在无外界影响的条件下,如果系统的状态不随时间发生变化,则系统所处的状态称为热力学平衡态。 压力:系统表面单位面积上的垂直作用力。 温度:反映物体冷热程度的物理量。 温标:温度的数值表示法。 状态公理:对于一定组元的闭口系统,当其处于平衡状态时,可以用与该系统有关的准静态功 形式的数量n 加上一个象征传热方式的独立状态参数,即(n+1 )个独立状态参数来确定。 热力过程:系统从初始平衡态到终了平衡态所经历的全部状态。 准静态过程:如过程进行的足够缓慢,则封闭系统经历的每一中间状态足够接近平衡态,这样的过程称为准静态过程。 可逆过程:系统经历一个过程后如果系统和外界都能恢复到各自的初态,这样的过程称为可逆过程。无任何不可逆因素的准静态过程是可逆过程。 循环:工质从初态出发,经过一系列过程有回到初态,这种闭合的过程称为循环。 可逆循环:全由可逆过程粘组成的循环。 不可逆循环:含有不可逆过程的循环。 第二章 热力学能:物质分子运动具有的平均动能和分子间相互作用而具有的分子势能称为物质的热力学能体积功:工质体积改变所做的功热量:除功以外,通过系统边界和外界之间传递的能量。焓:引进或排出工质输入或

输出系统的总能量。 技术功:工程技术上将可以直接利用的动能差、位能差和轴功三项之和称为技术功。功:物质间通过宏观运动发生相互作用传递的能量。 轴功:外界通过旋转轴对流动工质所做的功。 流动功:外界对流入系统工质所做的功。 第三章 热力学第二定律: 克劳修斯说法:不可能使热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。 开尔文说法:不可能从单一热源吸热使之完全转化为有用功而不引起其他变化。卡诺循环:两热源间的可逆循环,由定温吸热、绝热膨胀、定温放热、绝热压缩四个可逆过程组成。 卡诺定理:在温度为T1 的高温热源和温度为T2 的低温热源之间工作的一切可逆热机,其热效 率相等,与工质的性质无关;在温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源之间工作的热机 循环,以卡诺循环的热效率为最高。 熵:沿可逆过程的克劳修斯积分,与路径无关,由初、终状态决定。 熵流:沿任何过程(可逆或不可逆)的克劳修斯积分,称为“熵流” 。 熵产:系统熵的变化量与熵流之差。 熵增原理:在孤立系统和绝热系统中,如进行的过程是可逆过程,其系统总熵保持不变;如为不可逆过程,其熵增加;不论什么过程,其熵不可能减少。 第四章

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