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第三章热力学第一定律习题参考答案
思考题
3-1门窗紧闭的房间……
答：按题意，以房间（空气+冰箱）为对象，可看成绝热闭口系统，与外界无热量交换，Q=0电冰
0=ΔU+W
箱运转时，有电功输入，即W为负值，按闭口系统能量方程：或
ΔU=−W0
即热力学能增加，温度上升。
3-6下列各式，适用于何种条件？
答：答案列于下表
公式适用条件
δδ
q=du+w闭口系统，任何工质，任何过程，不论可逆与不可逆
δ
q=du+pdv闭口系统，任何工质，可逆过程
δ
q=cdT+pdv闭口系统，理想气体，可逆过程
v
δ
q=dh闭口系统，定压过程；或开口系统与环境无技术功交换。
δ
q=cdT−vdp开口系统，理想气体，稳态稳流，可逆过程
v
3-10说明以下结论是否正确：（提示：采用推理原则，否定原则）
⑴气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加。
答：错误，如等容过程吸热后不膨胀；如不是等容过程吸热后热力学能也不一定增加，当对外净
输出功量大于吸热量时，则热力学能不增加。
⑵气体膨胀一定对外作功。
答：错误，如气体向真空膨胀则不作功，另外气体膨胀对外作膨胀功的充要条件是：气体膨胀和
要有功的传递和接受机构。
⑶气体压缩时，一定消耗外功。
答：错误，如处于冷却过程的简单可压缩系统，则会自发收缩（相当于被压缩），并不消耗外功。
⑷应设法利用烟气离开锅炉时带走的热量。
答：错误不应说设法利用烟气离开锅炉时带走的热量。因为热量是过程量，不发生则不存在。应
该说设法利用烟气离开锅炉时带走的热能（或热焓）。
习题
-1-
3-1已知：q=400kJ/hN=2000人time=20min
人
求：ΔU=?
解：依题意可将礼堂看作绝热系统，思路：1、如何选取系统？2、如何建立能量方程？
⑴依题意，选取礼堂空气为系统，人看作环境，依热力学第一定律，建立能量方程：
205
ΔU=Q−WQW=0∴ΔU=Q=q⋅N⋅time=400×2000×=2.67×10kJ
人60
⑵如选“人+空气”作系统，依据热力学第一定律：ΔU=Q−W
QW=0,Q=0,∴ΔU=0
如何解释空气温度升高：该系统包括“人+空气”两个子系统，人散热给空气，热力学能降低，
空气吸热，能内升高，二者热力学能代数和为零。
3-3已知：T=293km=5kgm=450kgh=30米c=4.1868kJ/(kg⋅k)
1水重物
求：T=？
解：解题要点：①如何选取系统？②如何根据所选取的系统，正确列出能量方程。
选取决热水箱内的水为系统，则能量方程：ΔU=Q−WQQ=0ΔU=−W
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