【工程热力学(第五版_)课后习题答案解析】在学习《工程热力学》这门课程时，课后习题是巩固知识点、提高解题能力的重要环节。尤其是对于《工程热力学（第五版）》这一经典教材，其内容系统全面，涵盖了热力学的基本定律、热力过程分析、气体和蒸汽的性质、热力循环等内容。为了帮助学生更好地掌握知识，理解解题思路，本文将对部分典型习题进行详细解析，旨在提供一个清晰、易懂的学习参考。
一、基础概念与基本定律
工程热力学的核心在于热力学第一定律和第二定律的理解与应用。例如，在第一章中，常涉及系统的状态参数、热力学平衡以及能量守恒等基本概念。
例题：
某封闭系统从外界吸收热量Q=500 kJ，同时对外做功W=200 kJ，求系统内能的变化ΔU。
解析：
根据热力学第一定律：
$$
\Delta U = Q - W
$$
代入数值：
$$
\Delta U = 500 - 200 = 300 \, \text{kJ}
$$
因此，系统内能增加了300 kJ。
二、热力过程分析
在第二章中，重点讲解了热力过程的分类及分析方法，如定压、定容、定温、绝热等过程。掌握这些过程的特点和公式是解题的关键。
例题：
1 kg空气在定温过程中由初态p₁=100 kPa、T₁=300 K膨胀至p₂=50 kPa，求该过程的功和热量。
解析：
定温过程的功计算公式为：
$$
W = mRT \ln\left(\frac{p_1}{p_2}\right)
$$
其中R为空气的气体常数，约为0.287 kJ/(kg·K)。
代入数据：
$$
W = 1 \times 0.287 \times 300 \times \ln\left(\frac{100}{50}\right) = 86.1 \times \ln(2) \approx 86.1 \times 0.693 = 59.6 \, \text{kJ}
$$
由于定温过程热量等于功，因此Q=W=59.6 kJ。
三、热力循环与效率分析
热力循环是工程热力学中的重要部分，常见的有卡诺循环、朗肯循环、布雷顿循环等。掌握循环效率的计算方法有助于理解热机的工作原理。
例题：
某卡诺热机在高温热源T_H=600 K和低温热源T_C=300 K之间工作，求其最大效率。
解析：
卡诺循环的最大效率为：
$$
\eta_{\text{Carnot}} = 1 - \frac{T_C}{T_H} = 1 - \frac{300}{600} = 0.5 = 50\%
$$
即该热机的最大效率为50%。
四、实际问题与综合应用
随着学习的深入，题目逐渐转向实际工程问题，要求学生能够灵活运用所学知识进行综合分析。
例题：
某燃气轮机采用布雷顿循环，压缩比为10，进气温度为300 K，燃烧室出口温度为1200 K，求其理论循环效率。
解析：
布雷顿循环的效率可表示为：
$$
\eta = 1 - \frac{1}{r^{\frac{\gamma-1}{\gamma}}}
$$
其中r为压缩比，γ为比热比（对于空气，γ≈1.4）。
代入数值：
$$
\eta = 1 - \frac{1}{10^{\frac{0.4}{1.4}}} = 1 - \frac{1}{10^{0.2857}} \approx 1 - \frac{1}{1.93} \approx 1 - 0.518 = 0.482
$$
即理论循环效率约为48.2%。
五、总结
通过以上例题的解析可以看出，《工程热力学（第五版）》的课后习题不仅考察了基础知识的掌握情况，还强调了对热力学过程、循环效率等复杂问题的理解与应用。建议学生在学习过程中注重概念的理解，结合图表和公式进行归纳整理，逐步提升自己的解题能力和思维逻辑。
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