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
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