【正文】 解：1－4 解：14 解：15 解：由于壓縮過(guò)程是定壓的，所以有16 解：改過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外作的功為17 解：由于空氣壓力正比于氣球的直徑，所以可設(shè)，式中c為常數(shù)，D為氣球的直徑，由題中給定的初始條件，可以得到：該過(guò)程空氣對(duì)外所作的功為18 解：（1）氣體所作的功為：（2）摩擦力所消耗的功為：所以減去摩擦力消耗的功后活塞所作的功為：19 解：由于假設(shè)氣球的初始體積為零，則氣球在充氣過(guò)程中，內(nèi)外壓力始終保持相等，所以氣體對(duì)外所作的功為：111 解：確定為了將氣球充到2m3的體積，貯氣罐內(nèi)原有壓力至少應(yīng)為（此時(shí)貯氣罐的壓力等于氣球中的壓力，同時(shí)等于外界大氣壓）前兩種情況能使氣球充到2m3情況三:所以氣球只能被充到的大小，故氣體對(duì)外作的功為：第二章思考題絕熱剛性容器，中間用隔板分為兩部分，左邊盛有空氣，右邊為真空，抽掉隔板，空氣將充滿整個(gè)容器。 ⑶ 氣體膨脹時(shí)必須對(duì)其加熱。4. “任何沒(méi)有體積變化的過(guò)程就一定不對(duì)外作功”的說(shuō)法是否正確？答：不正確，因?yàn)橥夤Φ暮x很廣，比如電磁功、表面張力功等等，如果只考慮體積功的話，那么沒(méi)有體積變化的過(guò)程就一定不對(duì)外作功。如果工質(zhì)進(jìn)、出熱力設(shè)備的宏觀動(dòng)能和勢(shì)能變化很小，可忽略不計(jì)，則技術(shù)功等于軸功。4. 在圖上畫出定比熱容理想氣體的可逆定容加熱過(guò)程、可逆定壓加熱過(guò)程、可逆定溫加熱過(guò)程和可逆絕熱膨脹過(guò)程。（2）空氣膨脹，升溫，又放熱有：此多變過(guò)程如圖所示，然而要想是過(guò)程同時(shí)滿足膨脹過(guò)程是不可能的。答：根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系，有：從上式可以看出，對(duì)成分一定的混合氣體，分母為常數(shù)，因此摩爾分?jǐn)?shù)取決于其質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾質(zhì)量的比值，對(duì)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的組元，如果摩爾質(zhì)量也很大，那么它的摩爾分?jǐn)?shù)可能并不大。⑴當(dāng)閥門開啟時(shí)，貯氣筒內(nèi)壓力達(dá)到Pa，所以此時(shí)筒內(nèi)溫度和氣體質(zhì)量分別為：⑵閥門重新關(guān)閉時(shí)，筒內(nèi)氣體壓力降為 Pa，且筒內(nèi)空氣溫度在排氣過(guò)程中保持不變，所以此時(shí)筒內(nèi)氣體質(zhì)量為：所以，因加熱失掉的空氣質(zhì)量為：33 解：⑴氣體可以看作是理想氣體，理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，選取絕熱氣缸內(nèi)的兩部分氣體共同作為熱力學(xué)系統(tǒng)，在過(guò)程中，由于氣缸絕熱，系統(tǒng)和外界沒(méi)有熱量交換，同時(shí)氣缸是剛性的，系統(tǒng)對(duì)外作功為零，故過(guò)程中系統(tǒng)的內(nèi)能不變，而系統(tǒng)的初溫為30℃，所以平衡時(shí)系統(tǒng)的溫度仍為30℃。2. 循環(huán)輸出凈功愈大，則熱效率愈高；可逆循環(huán)的熱效率都相等；不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率，這些說(shuō)法是否正確？為什么？答： 不正確，熱效率為輸出凈功和吸熱量的比，因此在相同吸熱量的條件下，循環(huán)輸出的出凈功愈大，則熱效率愈高。（6）工質(zhì)被加熱熵一定增大，但是系統(tǒng)放熱，熵不一定減小。3. 有無(wú)0℃或低于0℃的蒸汽存在？有無(wú)低于0℃的水存在？為什么？答：有0℃或低于0℃的蒸汽存在，只要壓力足夠低就可能，但是沒(méi)有低于0℃的水存在，℃，低于三相點(diǎn)溫度，只可能是固態(tài)或是氣態(tài)。9. 同一地區(qū)陰雨天的大氣壓力為什么比晴朗天氣的大氣壓力低？答：陰雨天相對(duì)濕度高，水蒸氣分壓力大。2. 既然利用抽氣回?zé)峥梢蕴岣哒羝麆?dòng)力裝置循環(huán)的熱效率，能否將全部蒸汽抽出來(lái)用于回?zé)?？為什么回?zé)崮芴岣邿嵝剩看穑翰捎没責(zé)岽胧?，雖然對(duì)每kg蒸汽來(lái)說(shuō)做功量減少，但抽汽在凝結(jié)時(shí)所放出的潛熱卻全部得到的利用，進(jìn)入鍋爐給水溫度提高了，使每kg工質(zhì)在鍋爐中吸收的熱量大為減少，因此，提高了循環(huán)效率。7. 燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)與內(nèi)燃機(jī)循環(huán)相比有何優(yōu)點(diǎn)？為什么前者的熱效率低于后者？答：燃?xì)廨啓C(jī)與內(nèi)燃機(jī)相比，沒(méi)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以采用很高的轉(zhuǎn)速，并且可以連續(xù)進(jìn)氣，因而可以制成大功率的動(dòng)力裝置。C 得：h1=, s1=()5點(diǎn)：由s5=s1=(), 得：P5= ，h5=點(diǎn)：由 得：2點(diǎn)：由 ， P2=7KPa 得：h2=，x2=3(4)點(diǎn)：由P3=P2 得：h3=吸熱量：凈功量：熱效率： 63 解： 1點(diǎn)：由P1=6MPa, t1=560176。2. 從示功圖上看，單純的定溫壓縮過(guò)程比多變或絕熱壓縮過(guò)程要多消耗功，為什么還說(shuō)壓氣機(jī)采用定溫壓縮最省功？答：這里說(shuō)的功是技術(shù)功，而不是體積功，因?yàn)閴嚎s過(guò)程是可看作穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，不是閉口系統(tǒng)，在pv圖上要看吸氣、壓縮和排氣過(guò)程和p軸圍成的面積，不是和v軸圍成的面積。8. 使用制冷裝置可以獲得低溫，有人試圖以制冷裝置得到的低溫物質(zhì)作為熱機(jī)循環(huán)中的低溫?zé)嵩?，達(dá)到擴(kuò)大溫差，提高熱機(jī)循環(huán)熱效率的目的，這種做法是否有利？答：沒(méi)有利處。 第八章習(xí) 題 81. 一大平板，高3m，寬2m，厚 ，導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(m解：對(duì)流換熱計(jì)算公式： 導(dǎo)熱熱阻為： 內(nèi)側(cè)對(duì)流換熱熱阻為： 外側(cè)對(duì)流換熱熱阻為：84. 如果采用雙層玻璃窗，玻璃窗的大小、玻璃的厚度及室內(nèi)外的對(duì)流換熱條件與13題相同，雙層玻璃間的空氣夾層厚度為5mm，夾層中的空氣完全靜止，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為 W/(mK)。為了維持冷庫(kù)內(nèi)溫度恒定，試確定制冷設(shè)備每小時(shí)需要從冷庫(kù)內(nèi)取走的熱量。C，試確定保溫層的厚度。忽略試件邊緣的散熱損失。試比較各層導(dǎo)熱熱阻的大小并繪出壁內(nèi)溫度分布示意圖。C，保溫層外壁面溫度為50 176。C、 176。已知套管與罐內(nèi)空氣間對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為5 W/(m2K)。解:先判斷能否用集總參數(shù)法： 由得到: 由得到: 計(jì)算得到: 913 將初始溫度為80 176。C的氣流中，鋼板壁面與氣流間對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為100 W/(m2K)，已知鋼板的熱導(dǎo)率 W/(mK)、熱擴(kuò)散率 m2/s，試求：（1） cm處的溫度；（2）鋼板表面溫度達(dá)到150 176。C時(shí)所需的時(shí)間。C的規(guī)律加熱，另一側(cè)壁面絕熱。C。C，水的進(jìn)口溫度為50 176。解： 查附錄空氣的物性表有: , , ， , 為層流， 采用常壁溫層流換熱關(guān)系式： 所以，108 m/s，空氣的平均溫度為58 176。C，試求內(nèi)管外表面處對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。已知管外徑 mm，管間距，管壁平均溫度 176。室內(nèi)空氣溫度為18 176。2. 若不是心寬似海，哪有人生風(fēng)平浪靜。你必須努力，當(dāng)有一天驀然回首時(shí)，你的回憶里才會(huì)多一些色彩斑斕，少一些蒼白無(wú)力。既糾結(jié)了自己，又打擾了別人。C的大房間中，薄板內(nèi)鑲嵌一塊大小與薄板一樣、功率為120 W的電加熱片，對(duì)薄板均勻加熱(即熱流密度均勻分布)，試確定薄板的最高溫度。解： 查附錄空氣的物性表有: , , ， , 采用管束換熱關(guān)系式： 所以，1013 室內(nèi)有一外徑為76 mm的水平暖氣管道，壁面溫度為80℃，室內(nèi)空氣溫度為20 ℃，試求暖氣管外壁面處自然對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及單位管長(zhǎng)的散熱量。C、流速為5 m/s。C被加熱到35 176。試求管內(nèi)對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及換熱溫差。C 的空氣強(qiáng)迫對(duì)流換熱，模型中空氣的溫度為20 176。C，試求距平板前沿100 mm處流動(dòng)邊界層及熱邊界層的厚度。已知該物體的熱導(dǎo)率為45 W/(mK)。C后取出，突然放入溫度為30 176。已知紫銅棒的密度 kg/m比熱容 J/(kgK)、熱導(dǎo)率 W/(mK)，試求紫銅棒表面與氣體間對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。 912 熱電偶的熱接點(diǎn)可以近似地看作球形，已知其直徑 mm、材料的密度 kg/m比熱容 J/(kgK)。910 測(cè)量?jī)?chǔ)氣罐內(nèi)空氣溫度的溫度計(jì)套管用鋼材制成，熱導(dǎo)率為 W/(mK)，套管壁厚 mm，長(zhǎng) mm。桿的側(cè)面與周圍流體進(jìn)行對(duì)流換熱，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h，流體的溫度為，且。C，并且每米長(zhǎng)管道的散熱損失要小于160 W，試確定保溫層的厚度。C 、 176。穩(wěn)態(tài)時(shí)測(cè)得壁面溫度 176。（1）試求通過(guò)爐墻的熱流密度；（2） W/(mK)的珍珠巖混凝土保溫層代替紅磚層并保持通過(guò)爐墻的熱流密度及其它條件不變，試確定該保溫層的厚度。必須保證電暖氣的散熱量等于通過(guò)墻壁的換熱量，所以電暖氣的功率為第九章91 一冷庫(kù)的墻由內(nèi)向外由鋼板、礦渣綿和石棉板三層材料構(gòu)成， mm、150 mm和10 mm，熱導(dǎo)率分別為45 W/(mK)、 W/(mK) W/(mK)。K)。 解：由牛頓冷卻公式：得到 83. 一單層玻璃窗，寬1m，玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為 W/(m如果采用二級(jí)壓縮，最佳壓縮比為： 所以中間壓力為：各級(jí)排氣溫度相同，等于：二級(jí)壓縮所需的技術(shù)功為：75 解：求多變指數(shù)n： 所以功率為：76 解：查表得到：h1=1670kJ/kg P1=h2=1789kJ/kg P2=h4=h3=489kJ/kg吸熱量：q2=h1h4=1181kJ/kg流量： 耗功： 功率：77 解：(1) 可逆絕熱壓縮壓氣機(jī)所需的技術(shù)功為：功率：壓氣機(jī)出口溫度：(2) 功率： 78 解： 制冷系數(shù)：膨脹機(jī)出口溫度：制冷量： 放熱量：耗功：79 解：因?yàn)橹评湎禂?shù)為： 制冷量： 供熱系數(shù)：供熱量： 710 解：查表得到：h3=h4=536kJ/kgh1=1532kJ/kg h2=1703kJ/kg流量： 制冷量：711 解：查表得到：h1=1670kJ/kg h2=1820kJ/kgh3=h4=512kJ/kg 由 得流量為：m=耗功：供熱系數(shù)：電爐功率：712 解: 供熱系數(shù)：耗功率：713 解：查表得到：h1=495kJ/kg h2=540kJ/kgh3=h4=240kJ/kg 流量：功率：714 解：(1)室內(nèi)溫度20176。對(duì)于理想氣體，絕熱節(jié)流前后溫度不變。和絕熱壓縮及多變壓縮相比，定溫壓縮過(guò)程，壓氣機(jī)的耗功最小，壓縮終了的氣體溫度最低，所以趨近定溫壓縮是改善壓縮過(guò)程的主要方向，而采用分級(jí)壓縮、中間冷卻是其中一種有效的措施。答：有工質(zhì)在高溫?zé)嵩次鼰?，在低溫?zé)嵩捶艧?，并?duì)外輸出功。4. 卡諾循環(huán)優(yōu)于相同溫度范圍的其它循環(huán)，為什么蒸汽動(dòng)力循環(huán)不采用卡諾循環(huán)？答：與郎肯循環(huán)相同溫限的卡諾循環(huán)，吸熱過(guò)程將在氣態(tài)下進(jìn)行，事實(shí)證明氣態(tài)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)定溫過(guò)程是十分困難的，所以過(guò)熱蒸汽卡諾循環(huán)至今沒(méi)有被采用。 查hs圖得到：5－3 解：查表得： 所以： 當(dāng)時(shí)，比容仍然為所以為濕飽和蒸汽。6. 試解釋濕空氣、濕蒸汽、飽和濕空氣。8. 系統(tǒng)在某過(guò)程中從熱源吸熱20 kJ，對(duì)外作功25 kJ，請(qǐng)問(wèn)能否通過(guò)可逆絕過(guò)程使系統(tǒng)回到初態(tài)？為什么？能否通過(guò)不可逆絕熱過(guò)程使系統(tǒng)回到初態(tài)？答：根據(jù)克勞休斯不等式，我們知道系統(tǒng)在過(guò)程中的熵變滿足：即：系統(tǒng)的熵增加，要想使系統(tǒng)回到初態(tài)，新的過(guò)程必須使系統(tǒng)熵減少，而可逆絕熱過(guò)程熵不變，不可逆絕熱過(guò)程熵增加，因而不可能通過(guò)一個(gè)可逆過(guò)程或者一個(gè)不可逆過(guò)程使系統(tǒng)回到初態(tài)。否則熱能可以全部變?yōu)闄C(jī)械能，比如理想氣體的定溫膨脹過(guò)程，系統(tǒng)把從外界吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，外界雖然沒(méi)有任何任何變化，但是系統(tǒng)的體積發(fā)生改變了。⑴ 可逆絕熱膨脹：根據(jù)過(guò)程方程可得到終溫：氣體對(duì)外所作的功和熵變分別為：⑵ 氣體向真空自由膨脹：氣體對(duì)外不作功，且和外界無(wú)熱量交換，故內(nèi)能不變，由于理想氣體的內(nèi)能和焓均是溫度的單值函數(shù)，所以氣體溫度保持不變，焓也保持不變，即過(guò)程中氣體熵變?yōu)椋?15 解：⑴按定值比熱容計(jì)算：空氣可看作是雙原子分子氣體，故有：根據(jù)可逆絕熱過(guò)程的過(guò)程方程，可得到終態(tài)壓力為：內(nèi)能和與外界交換的功量分別為：⑵按空氣熱力性質(zhì)表的數(shù)據(jù)計(jì)算：查表得所以有：316 解：首先把標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的體積流量值轉(zhuǎn)換為入口狀態(tài)下和出口狀態(tài)下的體積流量值：轉(zhuǎn)化為質(zhì)量流量為：根據(jù)開口系統(tǒng)的能量方程，忽略進(jìn)出口宏觀動(dòng)能和勢(shì)能的變化并考慮到氣體流動(dòng)時(shí)對(duì)外不作軸功，故有煙氣每小時(shí)所提供的熱量為：（1）用平均定壓質(zhì)量比熱容數(shù)據(jù)計(jì)算查表并通過(guò)插值可得到：所以有：（2）將空氣視為雙原子理想氣體，用定比熱容進(jìn)行計(jì)算所以有：317 解：混合后各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：折合分子量為：318 解：體積分?jǐn)?shù)等于摩爾分?jǐn)?shù)：體積流量為：319 解：根據(jù)混合理想氣體的狀態(tài)方程有：又因?yàn)椋郝?lián)立求解得到：320 解：⑴ 該未知?dú)怏w的氣體常數(shù)及摩爾質(zhì)量M：根據(jù)混合理想氣體狀態(tài)方程可得：