习题讲解热工基础

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1、第一章习题讲解10/5/20211例1：①试说明平衡状态与稳定状态的关系。②铜棒的一端与高温热源接触，另一端与低温热源接触，经历一段时间后，铜棒内各截面的温度不再随时间变化，试问铜棒是否处于平衡态？10/5/20212例1：①试说明平衡状态与稳定状态的关系。②铜棒的一端与高温热源接触，另一端与低温热源接触，经历一段时间后，铜棒内各截面的温度不再随时间变化，试问铜棒是否处于平衡态？答：（1）稳定状态是指状态参数不随时间改变，但这种不变可能是靠外界影响来维持的。平衡状态是指不受外界影响时状态参数不随时间变化。两者既有区别，又有联系，平衡必稳定，稳定未必平衡。（2）取铜棒为封闭

2、系统，铜棒内各截面温度虽不随时间变化，即铜棒达到了稳定状态，但受到高温热源与低温热源的外部作用，铜棒内各截面的温度不等，所以并没有处于平衡状态。如果高温热源与低温热源均为有限热源，则最终两热源温度相等，铜棒内各截面的温度必定要随时间发生变化，直到温度均匀为止。此时，铜棒处于平衡状态。10/5/20213例2：判断下列过程是否可逆过程，并简要说明理由：①对刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发；②对刚性容器内的水做功，使其在恒温下蒸发；③对刚性容器内的空气缓慢加热，使其从50℃升温到75℃；④100℃的蒸汽流与25℃的水流绝热混合；⑤一定质量的空气在无摩擦、不导热的气缸中被活

3、塞缓慢压缩。10/5/20214例2：判断下列过程是否可逆过程，并简要说明理由：①对刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发；②对刚性容器内的水做功，使其在恒温下蒸发；③对刚性容器内的空气缓慢加热，使其从50℃升温到75℃；④100℃的蒸汽流与25℃的水流绝热混合；⑤一定质量的空气在无摩擦、不导热的气缸中被活塞缓慢压缩。答：（1）若热源温度与水温相等（或温差无限小），是可逆过程；若二者不等，则存在“温差传热”这一不可逆因素，便是不可逆过程。（2）对刚性容器内的水做功，只能是搅拌功，则有粘性摩擦阻力的耗散效应存在，因而是不可逆过程。（3）若热源温度与空气温度随时相等或随时保持无

4、限小的温差，是可逆过程；否则，存在“温差传热”这一不可逆因素，便是不可逆过程。（4）高温的蒸汽流与低温的水流绝热混合，显然二者之间存在“温差传热”这一不可逆因素，是不可逆过程。（5）缓慢压缩意味着外压与气体压力时刻保持相等，是可逆过程。10/5/20215例3：①试说明可逆过程与准静态过程的区别与联系。②系统经历了不可逆过程后，能否恢复到初始状态？10/5/20216例3：①试说明可逆过程与准静态过程的区别与联系。②系统经历了不可逆过程后，能否恢复到初始状态？答：（1）两者均要求由一系列连续的瞬时平衡状态组成，都可以通过状态参数坐标图上的线函数表示；准静态过程只要求系统内

5、部的状态变化要时刻保持平衡状态，不涉及系统外部的变化；可逆过程则不仅要求系统内部的变化必须是可逆的，还要求系统与外界发生作用时也是可逆的，即系统内部和外部必须都是可逆的。可逆过程必须是准静态过程，而准静态过程不一定是可逆过程。（2）能。只是必须在环境留下痕迹。10/5/20217例4：①状态参数具有什么特征？②系统的状态变了，是否所有状态参数都必须改变？10/5/20218例4：①状态参数具有什么特征？②系统的状态变了，是否所有状态参数都必须改变？答：（1）状态参数的特征是：状态一定，状态参数的数值也随之确定；当系统的状态发生变化时，状态参数的变化量仅与初始、终了状态有关

6、，而与变化所经历的途径无关；系统经循环过程复原时，状态参数的变化量为零。（2）当系统的状态变化时，必然有状态参数发生变化，但并不是所有的状态参数都必须改变。例如系统沿着定压线变化时，虽然状态变化了，但状态参数压力没有变化。10/5/20219例5：某刚性容器被一个刚性壁分成Ⅰ、Ⅱ两部分。在容器的不同部位装有压力计，如图所示。设大气压力为98kPa。①若压力表B和C的读数分别为75kPa和0.11MPa，问压力表A的读数是多少？容器两部分的工质绝对压力为多少？②若表C为真空表，读数为24kPa，压力表B的读数为36kPa，试问如果表A有读数，则表A是什么表？其计数为多少？1

7、0/5/202110例5：某刚性容器被一刚性壁分成Ⅰ、Ⅱ两部分。在容器的不同部位装有压力计，如图所示。设大气压力为98kPa。①若压力表B和C的读数分别为75kPa和0.11MPa，问压力表A的读数是多少？容器两部分的工质绝对压力为多少？②若表C为真空表，读数为24kPa，压力表B的读数为36kPa，试问如果表A有读数，则表A是什么表？其计数为多少？解：(1)pⅠ=pb+pg,C=98+0.11×103=208(kPa)又pⅠ=pⅡ+pg,B则pⅡ=pⅠ－pg,B=208－75=133(kPa)由pⅡ=pb+pg,A得pg,A