工程热力学总结笔华自强第四版课件第六章

第一章 基本概念

思 考 题

1、如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变，对吗？

答：不对。因为压力表的读书取决于容器中气体的压力和压力表所处环境的大气压力两个因素。因此即使容器中的气体压力保持不变，当大气压力变化时，压力表的读数也会随之变化，而不能保持不变。

2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系

答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与外界没有能、质交换，但不排除有恒定的外场如重力场作用）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热力系在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。所以两者是不同的。如对气-液两相平衡的状态，尽管气-液两相的温度，压力都相同，但两者的密度差别很大，是非均匀系。反之，均匀系也不一定处于平衡态。

但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。如对于处于平衡状态下的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作用，那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。

3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的？

答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，意味着平衡被破坏，所以二者是有矛盾的。对一个热力系来说，或是平衡，静止不动，或

工程热力学课件

第六章热力学微分关系式及实际气体的性质

工程热力学课件

 §6.1 主要数学关系式 

 §6.2 简单可压缩系统的基本关系式   §6.3 熵、焓及热力学能的微分方程 式 

 §6.4 比热的微分关系式 

 §6.5 克拉贝龙方程

工程热力学课件

研究热力学微分关系式的目的

Du,Dh, D s p,v,T,c Ö p c Ö cp, v p,v,T c c c c Ö p v v p 

Ö

工程热力学课件

§6­1 主要数学关系式 简单可压缩系统，两个独立变量。点函数  z= f ( x, y ) —— 状态参数 

¶z ¶z  dz = (  ) y dx&#

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第六章热力学微分关系式及实际气体的性质

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 §6.1 主要数学关系式 

 §6.2 简单可压缩系统的基本关系式   §6.3 熵、焓及热力学能的微分方程 式 

 §6.4 比热的微分关系式 

 §6.5 克拉贝龙方程

工程热力学课件

研究热力学微分关系式的目的

Du,Dh, D s p,v,T,c Ö p c Ö cp, v p,v,T c c c c Ö p v v p 

Ö

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§6­1 主要数学关系式 简单可压缩系统，两个独立变量。点函数  z= f ( x, y ) —— 状态参数 

¶z ¶z  dz = (  ) y dx&#

工程热力学第四版（华自强/张忠进）

习题提示与答案

1-1 试确定表压力为0.1 kPa时U形管压力计中的液柱高度差。(1)液体为水，其密度为1 000 kg/m3；(2)液体为酒精，其密度为789 kg/m3。

提示：表压力数值等于U形管压力计显示的液柱高度的底截面处液体单位面积上的力，pe??h?g。 答案：(1) ?h水?10.19mm (2) ?h酒精?12.92mm。

1-2 测量锅炉烟道中真空度时常用斜管压力计。如图1-17所示，若?=30°，液柱长度l＝200 mm，且压力计中所用液体为煤油，其密度为

800 kg/m3 ，试求烟道中烟气的真空度为多少mmH2O(4 ℃)。

提示：参照习题1-1的提示。真空度正比于液柱的“高度”。 答案：pv?80mmH2O4C。

? 图1-17 斜管压力计工作示意图 ??

1-3 在某高山实验室中，温度为20 ℃，重力加速度为976 cm/s2，设某U形管压力计中汞柱高度差为30 cm，试求实际压差为多少mmHg(0 ℃)。

提示：描述压差的“汞柱高度”是规定状态温度t=0℃及重力加速度g=980.665cm/s2下的汞柱高度。 答案：Δp=297.5 mmHg(0℃)。

工程热力学第四版（华自强/张忠进）

习题提示与答案

1-1 试确定表压力为0.1 kPa时U形管压力计中的液柱高度差。(1)液体为水，其密度为1 000 kg/m3；(2)液体为酒精，其密度为789 kg/m3。

提示：表压力数值等于U形管压力计显示的液柱高度的底截面处液体单位面积上的力，pe??h?g。 答案：(1) ?h水?10.19mm (2) ?h酒精?12.92mm。

1-2 测量锅炉烟道中真空度时常用斜管压力计。如图1-17所示，若?=30°，液柱长度l＝200 mm，且压力计中所用液体为煤油，其密度为

800 kg/m3 ，试求烟道中烟气的真空度为多少mmH2O(4 ℃)。

提示：参照习题1-1的提示。真空度正比于液柱的“高度”。 答案：pv?80mmH2O4C。

? 图1-17 斜管压力计工作示意图 ??

1-3 在某高山实验室中，温度为20 ℃，重力加速度为976 cm/s2，设某U形管压力计中汞柱高度差为30 cm，试求实际压差为多少mmHg(0 ℃)。

提示：描述压差的“汞柱高度”是规定状态温度t=0℃及重力加速度g=980.665cm/s2下的汞柱高度。 答案：Δp=297.5 mmHg(0℃)。

工程热力学第四版（华自强/张忠进）

习题提示与答案

1-1 试确定表压力为0.1 kPa时U形管压力计中的液柱高度差。(1)液体为水，其密度为1 000 kg/m3；(2)液体为酒精，其密度为789 kg/m3。

提示：表压力数值等于U形管压力计显示的液柱高度的底截面处液体单位面积上的力，pe??h?g。 答案：(1) ?h水?10.19mm (2) ?h酒精?12.92mm。

1-2 测量锅炉烟道中真空度时常用斜管压力计。如图1-17所示，若

图1-17 斜管压力计工作示意图 ?=30°，液柱长度l＝200 mm，且压力计中所用液体为煤油，其密度为

800 kg/m3 ，试求烟道中烟气的真空度为多少mmH2O(4 ℃)。

提示：参照习题1-1的提示。真空度正比于液柱的“高度”。 答案：pv?80mmH2O4?C。

??1-3 在某高山实验室中，温度为20 ℃，重力加速度为976 cm/s2，设某U形管压力计中汞柱高度差为30 cm，试求实际压差为多少mmHg(0 ℃)。

提示：描述压差的“汞柱高度”是规定状态温度t=0℃及重力加速度g=980.665cm/s2下的汞柱高度。 答案：Δp=297.5 mmHg(0℃)。

工程热力学第四版（华自强/张忠进）

习题提示与答案

1-1 试确定表压力为0.1 kPa时U形管压力计中的液柱高度差。(1)液体为水，其密度为1 000 kg/m3；(2)液体为酒精，其密度为789 kg/m3。

提示：表压力数值等于U形管压力计显示的液柱高度的底截面处液体单位面积上的力，pe??h?g。 答案：(1) ?h水?10.19mm (2) ?h酒精?12.92mm。

1-2 测量锅炉烟道中真空度时常用斜管压力计。如图1-17所示，若

图1-17 斜管压力计工作示意图 ?=30°，液柱长度l＝200 mm，且压力计中所用液体为煤油，其密度为

800 kg/m3 ，试求烟道中烟气的真空度为多少mmH2O(4 ℃)。

提示：参照习题1-1的提示。真空度正比于液柱的“高度”。 答案：pv?80mmH2O4?C。

??1-3 在某高山实验室中，温度为20 ℃，重力加速度为976 cm/s2，设某U形管压力计中汞柱高度差为30 cm，试求实际压差为多少mmHg(0 ℃)。

提示：描述压差的“汞柱高度”是规定状态温度t=0℃及重力加速度g=980.665cm/s2下的汞柱高度。 答案：Δp=297.5 mmHg(0℃)。

第四章 理想气体的热力过程

4-1 设气缸中有0.1 kg二氧化碳，其压力为0.1 MPa、温度为27 ℃。如进行一个定压过程，气体对外作功3 kJ。设比热容为定值，试求过程中气体热力学能和熵的变化，以及过程中气体吸收的热量。

解 由附表1 可知二氧化碳的气体常数为0.1889 kJ/(kg·K), 比定容热容为0.661 kJ/(kg·K) ，则有

mRgT10.1×0.1889×3003

==0.056 7 mV1=p1100

V2=V1+T2=V2

3W

= 0.086 7 m3=0.056 7+100p

300T1

= 459.04 K =0.086 7+

0.0567V1

U=mcv0 T=0.1×0.661×（459.04－300）=10.5 kJ Q= U+W=10.5+3=13.5 kJ

p2 T2T

=mcp0ln2 s=m lnlnRcp0g p1 T1T1 =0.1×（0.561+0.188 9）ln

4-2 有一气缸，其中氮气的压力为0.15 MPa、温度为300 K。

如果按两种不同的过程变化：(1)在定压下温度变化到450K；(2)

459.04

=0.036

第四章 理想气体的热力过程

4-1 设气缸中有0.1 kg二氧化碳，其压力为0.1 MPa、温度为27 ℃。如进行一个定压过程，气体对外作功3 kJ。设比热容为定值，试求过程中气体热力学能和熵的变化，以及过程中气体吸收的热量。

解 由附表1 可知二氧化碳的气体常数为0.1889 kJ/(kg·K), 比定容热容为0.661 kJ/(kg·K) ，则有

mRgT10.1×0.1889×3003

==0.056 7 mV1=p1100

V2=V1+T2=V2

3W

= 0.086 7 m3=0.056 7+100p

300T1

= 459.04 K =0.086 7+

0.0567V1

U=mcv0 T=0.1×0.661×（459.04－300）=10.5 kJ Q= U+W=10.5+3=13.5 kJ

p2 T2T

=mcp0ln2 s=m lnlnRcp0g p1 T1T1 =0.1×（0.561+0.188 9）ln

4-2 有一气缸，其中氮气的压力为0.15 MPa、温度为300 K。

如果按两种不同的过程变化：(1)在定压下温度变化到450K；(2)

459.04

=0.036

６．４ 典型题精解

例题６－１利用水蒸气表判断下列各点的状态，并确定其h，s，x的值。

?1?p1?2MPa,t1?300?C?2?p2?9MPa,v2?0.017m3/kg ?3?p3?0.5MPa,x3?0.9

?4?p4?1.0MPa,t4?175?C?5?p5?1.0MPa,v5?0.2404m3/kg解 （１）由饱和水和饱和蒸汽表查得 p=2MPa时，ts?212.417?C显然t?ts，可知该状态为过热蒸汽。查未饱和水过热蒸汽表，得

p?2MPa，t?300?C时h?3022.6kJ/kg,s?6.7648kJ/(kg?K)，对于过热蒸汽，

干度x无意义。

（１） 查饱和表得p=9MPa时，v?0.001477m/kg,v?0.020500m/kg,可见

'3''3v'?v?v\，该状态为湿蒸汽，其干度为

v?v'(0.017?0.001477)m3/kg??0.8166 x?\v?v'(0.020500?0.001477)m3/kg又查饱和表得p?9MPa 时

h'?1363.1kJ/kg,h''?2741.9kJ/kgs?3.2854kJ/(kg?K),s?5.6771kJ/(kg?K)'''