篇一：热工艺课后习题答案
材料工程及热工艺课后习题答案
第二章
2、金属具有哪些特性？请用金属键结合的特点予以说明。
答案要点：
特性：好的导电、导热性能，好的塑性；强度、硬度有高有低，熔点有高有低，但机械行业常用那些好的综合力学性能（强度、硬度、塑性、韧性）、好的工艺性能的材料；
金属键：由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成。在金属晶格中，自由电子作穿梭运动，它不专属于某个金属原子而为整个金属晶体所共有。在外电场作用下，自由电子定向运动，产生电流，即导电。
这种结构，很容易温度变化时，金属原子与电子的振动很容易一个接一个传递，即导热。 当金属晶体受外力作用而变形时，尽管原子发生了位移，但自由电子的连接作用并没变，金属没有被破坏，故金属晶体有较好的塑性、韧性。
因为金属键的结合强度有高有低，故金属的强度、硬度、熔点有高有低。
6、实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对力学性能有何影响？
答案要点：
存在着点缺陷（空位、间隙原子、置换原子），线缺陷（位错），面缺陷（晶界、亚晶界）。 点缺陷引起晶格畸变，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。
线缺陷很少时引起各项力学性能均下降，当位错密度达一定值后，随位错密度升高，强度、硬度升高，塑性、韧性下降，机械制造用材中位错密度基本均大于这一值。
面缺陷的影响力：晶界越多(即晶粒越细)，四种机能均升高。
7、晶体的各向异性是如何产生的？为何实际晶体一般都显示不出各向异性？
答案要点：
因为理想晶体中原子作规则排列，不同方向的晶面与晶向的原子密度不同，导致不同方向的原子面的面间距、原子列的列间距不同，即不同方向的原子间的作用力不同，也就体现出各向异性。
实际晶体常为多晶体，各种晶面、晶向沿各个方向的分布机率均等，所以各向同性。
第三章
1、从滑移的角度阐述为什么面心立方金属比体心立方和密排六方金属的塑性好？ 答案要点：
塑性变形的实质是滑移面上的位错沿滑移方向滑移造成的，而滑移面是晶体中的密排面，滑移方向是密排方向。一个滑移面与一个滑移方向组成一个滑移系，滑移系越多位错滑移可能性越大，在滑移系相同时，滑移方向越多，滑移可能性越大。在三大晶体中，面心立方与体心立方滑移系相等（为12个），大于密排立方的（3个），但面心立方的滑移方向（3个）比体心立方的(2个)多，所以面心立方金属比体心立方和密排六方金属的塑性好。
4、说明冷变形对金属的组织与性能的影响。
答案要点：
对组织的影响：出现纤维组织，位错密度增加，出现碎晶、晶格畸变增大，出现织构现象等。 对性能的影响：产生内应力，强度、硬度升高，塑性、韧性下降（即加工硬化），性能出现
各向异性。
6、冷加工与热加工的主要区别是什么？热加工对金属的组织与性能有何影响？
答案要点：
冷加工与热加工的主要区别是：前者在再结晶以下温度进行，后者在再结晶温度以上进行。 热加工对组织与性能的影响：可使铸态金属与合金中的气孔焊合，使粗大的树枝晶或柱状晶破碎，从而使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学性能提高。
7、在金属的冷、热加工，如何才能获得细小的晶粒组织？
答案要点;
冷加工时：产生合理的变形量，（大于临界变形量，小于产生织构的变形量），进行合理的再结晶退火。
热变形时：以较大锻造比进行锻造，反复墩拔，然后以合理的退火或正火工艺进行处理。
8、产生加工硬化的原因是什么？说明加工硬化在生产中的利弊？
答案要点：
原因为：位错密度的增加、碎晶的出现、晶格畸变的增加，这些因素导致位错滑移阻力增大，从而强度、硬度升高，塑性、韧性降低。
生产中的“利”：可以强化材料，对于不能用热处理方法强化的又有较好塑性的材料（如一些铝合金、铜合金）是很好的强化方法。“弊”因为塑性、韧性下降了，给需要产生大变形来成形的工艺带来不便，如拉深成型时，变形量过大时需要穿插工序间的再结晶退火。
9、金属的晶粒度对其性能有怎样的影响？
答案要点：
细晶的晶界多，位错滑移阻力大，故强度、硬度高，又因细晶组织晶粒多，各个方向的滑移面与滑移方向也多，位错滑移的可能性增大，并且晶粒之间的协调变形能力也增大，故塑性、韧性也增大。
10、工业生产上如何才能获得细小的晶粒组织？
答案要点：
铸造时得细晶：增大冷却速度、增加外来晶核、震动搅拌等。
冷变形时得细晶：合理的变形度，合理的再结晶退火工艺。
锻造时得细晶：合理的锻造温度、较大的变形量，合理的退火/正火工艺。
11、什么事均匀形核与非均匀形核？实际发生的主要是哪一种？
答案要点：
均匀形核：液态金属原子在过冷到一定条件时，自发聚集按金属固有的排列规律排列而形成的小结晶核心。
非均匀形核：液态金属原子依附于某些固态杂质颗粒而形成的结晶核心。
实际发生的主要是非均匀形核。
12、什么是金属结晶时的过冷度？过冷度对金属铸锭晶粒大小有何影响？
答案要点：
过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。
实际生产中通常为过冷度越大，结晶趋动力越大，形核率越大，晶粒越细。
14、合金化强化金属的方法有哪几种？
答案要点：
主要有固溶强化与第二相强化。
15、总结合金的四种基本强化方式的异同点，金属强化的本质是什么？
答案要点：
四种强化方法是：冷变形强化（加工硬化），细晶强化，合金强化（包括固溶强化和第二相
强化），热处理强化。
相同点：四种强化均为增大位错的滑移阻力。
不同点：冷变形强化是因位错密度增大、碎晶的出现使晶格畸变增大，从而使位错滑移阻力增大；细晶强化是因晶界增多，位错滑移阻力增大；合金强化是因溶质原子的溶入晶格畸变增大或第二相对位错线的钉扎而导致位错滑移阻力增大；热处理强化是因形成细晶，或过饱和组织引起较大晶格畸变而使位错滑移阻力增大。
金属强化的本质：位错运动阻力增大。
16、什么事热处理？影响热处理质量的主要因素是什么？
答案要点：
热处理：是将金属在固态下加热至一定温度，保温一定时间，以一定的速度冷却至室温，来改变其内部组织结构，以获得所需性能的一种加工工艺。
影响热处理的主要因素是：加工温度、保温温度、冷却速度。
17、钢奥氏体基本过程是什么?基本规律是什么？为什么在奥氏体转变结束时还有不溶解的渗碳体？
答案要点：
基本过程：加热至AC1时，1）、在F与Fe3C相界面形成A的晶核；2）、A晶粒的长大；3）、剩余Fe3C的溶入；4）A成分的均匀；5）、对于过共析与亚共析钢，温度继续升高时有先共析相的溶入，直至完全相变温度转变为单一的A。
因渗碳体的成分与结构与A都相差很大，导致A向F中长大的速度大于向渗碳体中的长大速度，所以??
18、奥氏体的晶粒度是怎样影响钢的性能？如何控制奥氏体的晶粒大小？
答案要点：
组织具有遗传性，高温下奥氏体的晶粒粗大所得的室温组织的晶粒也相应粗大，所以就会影响到钢的性能。
主要通过控制加热温度与保温时间来控制A晶粒的大小。
19、钢件为什么能进行各种各样的热处理？
答案要点：
因为刚在固态下有相变，加热至A化后可通过不同的冷却速度获得不同的不同的非平衡组织，从而可得到不同的性能。
20、钢奥氏体化后的组织转变有几种？是什么？
答案要点：
有三种。是P型组织，B型组织，M型组织。
21、什么是珠光体、贝氏体、马氏体？它们的组织及性能有何特点？
答案要点：
珠光体：由层片状的F与Fe3C相隔排列而成的一种组织，根据粗细的不同分为P（500倍下可区分层片）、S（800~1000倍下可区分层片）、T（10000倍以上才可区分层片）。
贝氏体：碳素体基体上分布着断续的短棒状渗碳体（光镜下呈羽毛状组织）为上贝氏体。铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体（光镜下呈竹叶状组织）为下贝氏体。
马氏体：过饱和的A固溶体。
珠光体、贝氏体、马氏体依次形成温度降低，组织变细、偏离平衡程度增大，强度硬度增加，塑性韧性降低。
22、碳的质量分数超过0.6%以后，马氏体的强度、硬度的变化趋于平缓，为什么高于0.6%的碳钢还广泛使用？马氏体强化的主要原因是什么？
答案要点：
谈的质量分数超过0.6%的钢往往是工具钢，需要有好的耐磨性能，淬火温度为AC1+30~50，使其保留未溶的碳化物提高耐磨性能，碳含量越高，未溶碳化物越多，耐磨性能越好，所以??
马氏体强化的主要原因是固溶强化。
23、什么是C曲线？影响C曲线的因素有哪些?
答案要点：
表示奥氏体急速冷却到临界点A1以下在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲线，又称C曲线。
主要影响因素：成分的影响（含碳量的影响、合金元素的影响）、奥氏体化条件的影响。
25、什么是残余奥氏体？它对钢的性能有何影响？如何减少或消除残余奥氏体？ 答案要点：
发生M转变后残留下来的A叫做残余奥氏体。
残余奥氏体对钢的性能的影响是：硬度不均匀，组织尺寸不稳定。
进行冷处理、回火。
26、什么是淬火？淬火的目的是什么？常用的淬火方法有几种？说明各种淬火方法的优缺点及其应用范围。
答案要点：
淬火：将钢加热到临界点以上，保温后以大于VK速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。
淬火的目的：淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能
单液淬火法：优点：操作简单，易实现自动化；缺点：易产生淬火缺陷。适用于形状简单的小件。
双液淬火：优点：冷却理想；缺点：操作不易掌握。用于形状复杂的碳钢件及大型合金钢件。 分液淬火法：优点：可减少内应力；缺点：冷却能力有限。用于小尺寸复杂、变形控制严格工件。
等温淬火：优点：变形、应力均小；缺点：不能得M，得的是B。适用于形状复杂，尺寸要求精确的小型件。
28、什么是回火？回火的目的是什么？简述高、中、低温回火的组织性能特点及其在生产中的应用范围。
答案要点：
回火：是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺。
回火的目的：
1）、减少或消除淬火内应力，防止变形或开裂。
2）、获得所需要的力学性能。
3）、稳定尺寸。
4）、对于某些高淬透性的钢，采用回火降低硬度。
高温回火：S回：得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和韧性。
广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等预备热处理。 中温回火：T回：提高σe及σs,同时使工件具有一定韧性。适用于弹簧热处理。 适用于各种高碳钢、渗碳钢及表面淬火件。
29、退火的主要目的是什么？生产中常用的退火方法有哪几种？指出各类退火的应用条件。
答案要点：
退火：是钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺
1、 退火目的：
（1） 调整硬度，便于切削加工。适合切削加工的硬度为170-250HB。
（2） 消除内应力，防止加工中变形。
（3） 细化晶粒，为最终热处理作组织准备。
常用的退火方法：完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。 完全退火：主要用于亚共析钢均匀组织、细化晶粒、消除应力，获得合适的硬度便于切削加工。
等温退火：可适于各种钢的退火，主要目的在于缩短退火时间。
球化退火：用于共析、过共析钢，得球状珠光体（铁素基体上分布着颗粒状的渗碳体），降低温度，便于切削加工，为淬火作组织准备。
扩散退火：主要用于化学成分和组织不均匀。
再结晶退火：用于消除经冷变形而产生的加工硬化。
去应力退火：用于需消除内应力的工件。
31、什么是钢的回火脆性？如何抑制钢的回火脆性？
答案要点：
回火脆性：在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象。
第一类回火脆性（低温回火脆性/不可逆回火脆性）只能采取回避在所产生的温度下回火。 第二类回火脆性（高温回火脆性/可逆回火脆性）采用回火后快速冷却，或使用加有W/Mo 合金元素的钢；如已产生采取加热至高于已采用的回火温度，保温然后快冷。
34、钢经渗碳及热处理后，其力学性能如何变化？为什么？
答案要点：
力学性能的变化是：表面由原来低碳钢的性能变成的高碳钢的性能。
因为表面在渗碳处理时由低碳钢变成了含量为1.0%左右的工具钢的碳含量，再经典型的工具钢的最终热处理（淬火+低温回火）得的组织是：M回+颗粒状碳化物+少时残余奥氏体。
38、什么是钢的淬透性？影响钢的淬透性的主要因素有哪些？为什么说钢的热处理工艺性能主要是指钢的淬透性？
答案要点：
淬透性：是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。
淬透性的影响因素：临界冷却速度Vk，Vk越小，淬透性越高。因而凡是影响C曲线的因素都是影响淬透性的因素，即除Co外，凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬透性提高；奥氏体化温度高、保温时间长也使钢的淬透性提高。
淬透性对工件的机械性能影响非常大，只有整个截面淬透才能使整个截具有同样的组织，同样的组织，同样的性能，而重的工件经常需要淬火，要求整个截面均匀承载的重要件，必须整个截面淬透，所以说钢的热处理工艺···
答案要点：
淬透性是指淬火时获得淬硬层深度的能力，主要由临界冷却速度决定；淬硬性指淬火时所能达到的最高硬度，及硬化能力，主要由M中含碳量决定。
它们之间的关系：对于亚共析钢随含碳量的升高，淬硬性升高，同时C曲线右移，淬透性也升高。对于过共析钢，随含碳量升高，淬透性平缓升高，但C曲线左移，淬透性下降，合金元素对淬硬性影响不大，但除Co外溶入A中的合金元素均提高淬透性。
篇二：热工原理课后习题答案
第一章
1－4 解：
p真空室＝pb?p汞柱＝760－745＝15mmHg＝2kPa
p1?p真空室?pa?2?360?362kPa
p2?p1?pb?362?170?192kPa
pc?pb?p真空室?192?2?190kPa
F?(pb?p真空室)A?745?133.3?
1
?π?0.452?15.8kN 4
1-7 解：膨胀过程系统对外作的功为
W??pdV??
0.30.5
0.5
p1V11.3V1.3
0.3
p1V11.3?0.3
dV??(V2?V1?0.3)?85.25kJ
0.3
1-9解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程中，内外压力始终保持相等，恒等于大气压力0.09MPa，所
以气体对外所作的功为：
W?p?V?0.09?106?2?1.8?105J
1-10 解：确定为了将气球充到2m3的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压力等于气球中的压力，同时
等于外界大气压pb）
p2(V1?2)p2(V1?2)0.9?105?(2?2)p1????1.8?105Pa
V1V12
前两种情况能使气球充到2m3
W?pbΔV?0.9?105?2?1.8?105J
情况三:
p贮气罐V贮气罐0.15?2V气球＋贮气罐＝??3.333m3
pb0.09
所以气球只能被充到V气球＝3.333－2＝1.333m的大小，故气体对外作的功为：
3
W?0.9?105?1.333?1.2?105J
第二章
2－4解：状态b和状态a之间的内能之差为：
ΔUab?Ub?Ua?Q?W?100?40?60kJ
所以，a-d-b过程中工质与外界交换的热量为：
Qa?d?b?ΔUab?W?60?20?80kJ
工质沿曲线从b返回初态a时，工质与外界交换的热量为：
Qb?a?Ua?Ub?W??ΔUab?W??60?30??90kJ
根据题中a点内能值为0，则b点的内能值为60kJ，所以有:
?Uad?Ub?Ud?60?40?20kJ
由于d-b过程为定容过程，系统不对外作功，所以d-b过程与外界交换的热量为：
Qd?b?Ud?Ub??Udb?20kJ
所以a-d-b过程系统对外作的功也就是a-d过程系统对外作的功，故a-d过程系统与外界交换的热量为：
Qa?d?Ud?Ua?Wa?d??Uad?Wa?d?b?40?(?20)?60kJ
2-8解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：
w?q?Δu??50?146.5??196.5kJ/kg
忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每kg压缩空气所需的轴功为：
ws?q?Δh??50?146.5?(0.8?0.175?0.1?0.845)?103??252kJ/kg
所以带动此压气机所需的功率至少为：
P?
ws?10
?42kW 60
2-11解：此过程为开口系统的稳定流动过程，忽略进出口工质的宏观动能和势能变化，则有：
Q?h7qm7?h1qm1?h6qm6?Ws
由稳定流动过程进出口工质的质量守恒有：
qm6?qm7?qm1
则系统的能量平衡式为：
Q?qm1(h6?h1)?qm7(h6?h7)?Ws
故发电机的功率为：
P?Ws?Q?(h6?h7)qm7?(h6?h1)qm1
70050?1037003
??41800??(418?12)??(418?42)?2.415?10kW360036003600
第三章
3-3解：⑴气体可视是理想气体，其内能是温度的单值函数，选取绝热气缸内的两部分气体共同作为热力系。由于气缸绝热，系统和外界无热量交换，同时气缸是刚性的，系统无对外作功，则过程中系统的内能不变，即温度不变保持初温30℃。
?、V1?⑵设气缸一侧气体的初始参数为p1、V1、T和m，终态参数为p1、T，另一侧气体的初始参数为?、V2?、T，初始时两侧的状态方程分别为： p2、V2、T和m，终态参数为p2
p1
V1?mRgT
p2V2?mRgT
p1V20.410??? p2V10.123
310
V 取总体积为V，V1?V；V2?
1313
则有
??p2??p，由于质量相等，则两侧体积相等，分别为终态时，两侧的压力相同，即p1
V
，对一侧写出状态方程， 2
?V1??pp1
则有p1V1?p
V
?mRgT 2
V3V
即p1V1?0.4?V?p，得终态时的压力为： 2132
p?1.87?105Pa
3-16解：首先把标准状态下空气的体积流量值转换为入口状态下和出口状态下的体积流量值：
m体1?m体2
转化为质量流量为：
?
p标m标T1101325?108000293
???106154m3/h
T标p1273830?133.3
pmT101325?108000543?标标2???196729.4m3/h
T标p2273830?133.3
?
m质＝
?
p标m体，标101325?108000
＝＝139667.6kg/h?38.80kg/s
RgT标287?273
根据开口系统的能量方程，忽略进出口宏观动能和势能的变化并考虑到气体流动时对外不作轴功，故有烟气每小时所提供的热量为：
?
Q?m质（h2?h1）
（1）用平均定压质量比热容数据计算 查表并通过插值可得到：
cP0?1.0044kJ/(kg.K)cP0?1.0169kJ/(kg.K)cP20?
?
20
270
270
270?1.0169?20?1.0044
?1.0179kJ/(kg.K)
270?20
（h2?h1）?139667.6?1.0179?250?35541912.5kJ/h 所以有：Q?m质
（2）将空气视为双原子理想气体，用定比热容进行计算
cP?
?
77
R/M??8.314/28.97?1.004kJ/(kg.K) 22
（h2?h1）?139667.6?1.004?250?35056567.6kJ/h 所以有：Q?m质
第四章
4-3 解：
（1）热效率为
??
T1?T2150?10
??33.1% T1423
（2） 吸热
Q1?
W
?
?
2.7
?8.16kJ
33.1%
放热
Q2?Q1?W?8.16?2.7?5.46kJ （3）性能系数
?'?
T1150?273
??3.02
T1?T2150?10
Q1?W??'??Q1?Q2??'??Q1?4.5??3.02得到Q1?6.73kJs所以
W?Q1?Q2?6.73?4.5?2.23kJs 4－7 解：
（1）对于由可逆热机和冷热源构成的孤立系统，根据孤立系统熵增原理得：
?Stot＝?Sc??Sh??Sl?mcpln
所以有：
TmT
?mcplnm?0?0 TATB
Tm?ATB
（2）根据能量守恒，得总功量为：
W?QA?QB?mcp??TA?Tm???Tm?TB???mcpTA?TB?2ATB
（3）直接热交换，则QA?QB，得 Tm? 总熵变为：
?Stot4-13
??
TA?TB
2
2
TT?T?TB?
??SA??SB?mcplnm?mcplnm?mcplnA
TATB4TATB
第五章
5－3 解：1、查表得：
?''?0.52427m3/kg
h1?h''?2732.37kJ/kg
所以：
m?
V
?1.907kg v''
2、当P?0.2MPa时，比容仍为??0.52427m3/kg
?'＝0.0010605????''?0.88585
所以为湿饱和蒸汽。
3、x?
???'0.52427?0.0010605
??59.1%
?''??'0.88585?0.0010605
h??504.7kJ/kg
h???2706.9kJ/kg
h2?xh''?(1?x)h'?1806.20kJ/kg
传出的热量为：
Q?m?h1?h2??1.907??2732.37?1806.20??1766.206kJ 5-5 解：查表得到：
t0
理想的绝热过程，熵不变，所以有：
P2?0.005MPa,s2?s1?7.1985kJ/kg?K
查表得到P2时的参数：
t2?32.90?C
s'?0.4762kJ/kg?K,s''?8.3952kJ/kg?K h??137.77kJ/kg，h???2561.2kJ/kg
所以干度为：
x?
所以出口乏气的焓为：
s2?s'7.19852?0.4762
??84.89% s''?s'8.3952?0.4762
h2?xh''?(1?x)h'?2195.02kJ/kg
根据稳定流动的过程方程，可得：
Ws?h1?h2?956.53kJ/kg
第六章
6-3 解：1点：由P1=6MPa, t1=560?C 得：
h1=3562.68kJ/kg,s1=7.057kJ/(kg.K)
2点：由s2=s1, P2=6kPa 得：
h2=2173.35kJ/kg, x=0.8369
3(4)点：由P3=P2 得：
h3=151.5kJ/kg
吸热量：
q1=h1－h3=3562.68－151.5=3411.18kJ/kg
净功量：
wnet=h1-h2=3562.68-2173.35=1389.33kJ/kg
篇三：热工学第二版课后题答案
第一章 思考题
1. 平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？
答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2. 表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？
答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3． 当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？
答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？
答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？ 答：严格说来，是有影响的，因为U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。
习 题
1-1 解：
pb?755?133.3?10?5?1.006bar?100.6kPa
1.2.3.
p?pb?pg?100.6?13600?13700.6kPa
pg?p?pb?2.5?1.006?1.494bar?149.4kPa
p?pb?pv?755?700?55mmHg?7.3315kPa pv?pb?p?1.006?0.5?0.506bar?50.6kPa
4.
1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸，锅炉设 备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差
， 管内水
p水柱＝?ghsin??1000?9.8?200?10?3?0.5?980Pa?7.35mmHg
p?pb?p水柱?756?7.35?748.65mmHg
1-3 解：
p1?pb?pa?0.97?1.10?2.07bar p2?p1?pb?2.07?1.05?0.32bar pC?pb?p2?0.97?0.32?0.65bar
1－4 解：
p真空室＝pb?p汞柱＝760－745＝15mmHg＝2kPa
p1?p真空室?pa?2?360?362kPa
p2?p1?pb?362?170?192kPa
pc?pb?p真空室?192?2?190kPa
F?(pb?p真空室)A?745?133.3?
1-4 解：
1
?π?0.452?15.8kN4
p?pb?p水柱＋p汞柱＝760＋300?9.81/133.3＋800＝1582mmHg?2.11bar
1-5 解：由于压缩过程是定压的，所以有
W??pdV?p(V1?V2)?0.5?106?(0.8?0.4)?200KJ
V1
V2
1-6 解：改过程系统对外作的功为
W??pdV??
0.3
0.50.5
p1V11.3V1.3
0.3
p1V11.3?0.3
dV??(V2?V1?0.3)?85.25kJ
0.3
1-7 解：由于空气压力正比于气球的直径，所以可设p?cD，式中c为常数，D为气球
的直径，由题中给定的初始条件，可以得到：
c?
该过程空气对外所作的功为
pp150000
?1??500000DD10.3
V2D2D21114
W??pdV??cDd(?D3)??c?D3dD??c(D2?D14)
V1D1D1
628
1
???5000000?(0.44?0.34)?34.36kJ8
1-8 解：（1）气体所作的功为：
W??(0.24V?0.04)?106dV?1.76?104J
0.1
0.3
（2）摩擦力所消耗的功为：
W摩擦力＝fΔL?
1000
?(0.3?0.1)?1000J0.2
所以减去摩擦力消耗的功后活塞所作的功为：
W活塞＝W?W摩擦力＝1.66?104J
1-9 解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程中，内外压力始终保持相等，
恒等于大气压力0.09MPa，所以气体对外所作的功为：
W?p?V?0.09?106?2?1.8?105J
1-11 解：确定为了将气球充到2m3的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压力等于气球中的压力，同时等于外界大气压
pb）
p2(V1?2)p2(V1?2)0.9?105?(2?2)
p1????1.8?105Pa
V1V12
前两种情况能使气球充到2m3
W?pbΔV?0.9?105?2?1.8?105J
情况三:
V气球＋贮气罐＝
p贮气罐V贮气罐0.15?2
??3.333m3
pb0.09
的大小，故气体对外作的功为：
所以气球只能被充到
V气球＝3.333－2＝1.333m3
W?0.9?105?1.333?1.2?105J
第二章
思考题
绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。问：⑴ 空气的热力学能如何变化？ ⑵ 空气是否作出了功？ ⑶ 能否在坐标
图上表示此过程？为什么？
答：（1）空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变。 （2）空气对外不做功。
（3）不能在坐标图上表示此过程，因为不是准静态过程。
2. 下列说法是否正确？
⑴ 气体膨胀时一定对外作功。
错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。 ⑵ 气体被压缩时一定消耗外功。
对，因为根据热力学第二定律，气体是不可能自压缩的，要想压缩体积，必须借助于外功。
⑶ 气体膨胀时必须对其加热。
错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，不用对其加热。 ⑷ 气体边膨胀边放热是可能的。
对，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边膨胀边放热。 ⑸ 气体边被压缩边吸入热量是不可能的。
错，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边压缩边吸热。 ⑹ 对工质加热，其温度反而降低，这种情况不可能。
错，比如多变过程，当n大于1，小于k时，可实现对工质加热，其温度反而降低。
4. “任何没有体积变化的过程就一定不对外作功”的说法是否正确？
答：不正确，因为外功的含义很广，比如电磁功、表面张力功等等，如果只考虑体积功的话，那么没有体积变化的过程就一定不对外作功。
5. 试比较图2-6所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各量的大小：⑴ W12与W1a2； (2) ?U12 与
?U1a2； (3) Q12与Q1a2 答：（1）W1a2大。
(2)一样大。 （3）Q1a2大。
6. 说明下列各式的应用条件：
⑴ q??u?w
闭口系的一切过程 ⑵
q??u??pdv
闭口系统的准静态过程 ⑶ q??u?(p2v2?p1v1)
开口系统的稳定流动过程，并且轴功为零 ⑷ q??u?p(v2?v1)
开口系统的稳定定压流动过程，并且轴功为零；或者闭口系统的定压过程。
7. 膨胀功、轴功、技术功、流动功之间有何区别与联系？流动功的大小与过程特性有无关
系？
答：膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功；轴功是指工质流经热力设备（开口系统）时，热力设备与外界交换的机械功，由于这个机械工通常是通过转动的轴输入、输出，所以工程上习惯成为轴功；而技术功不仅包括轴功，还包括工质在流动过程中机械能（宏观动能和势能）的变化；流动功又称为推进功，1kg工质的流动功等于其压力和比容的乘积，它是工质在流动中向前方传递的功，只有在工质的流动过程中才出现。对于有工质组成的简单可压缩系统，工质在稳定流动过程中所作的膨胀功包括三部分，一部分消耗于维持工质进出开口系统时的流动功的代数和，一部分用于增加工质的宏观动能和势能，最后一部分是作为热力设备的轴功。对于稳定流动，工质的技术功等于膨胀功与流动功差值的代数和。如果工质进、出热力设备的宏观动能和势能变化很小，可忽略不计，则技术功等于轴功。
《热工课后题答案》出自：百味书屋
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