热工课后题答案范文

热工课后题答案范文热工课后题答案范文 热工课后题答案范文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 e及 s 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 0 452 15 8kN41 7解膨胀过程系统对外作的功为W pdV 0 30 50 5p1V11 3V1 30 3p 1V11 3 0 3dV V2 V1 0 3 85 25kJ0 31 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 105J1 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2m3W pb V 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 333m3pb0 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3W 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 Uab 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 Uab 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 Uab W 60 30 90kJ根据题中a点内能值为0 则b点的内能值为60 kJ 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 60kJ2 8解压缩过程中每千克空气所作的压缩功为w q u 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 h 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 42kW602 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 h 1 qm7 h6 h7 Ws故发电机的功率为P Ws Q h6 h7 qm7 h6 h1 qm 170050 1037003 41800 418 12 418 42 2 415 10kW3600360 03600第三章3 3解 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 设气缸一侧气体的初始参数为p 1 V 1 T和m 终态参数为p 1 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p 2 V 2 T和m 终态参数为p2p1V1 mRgT p2V2 mRgT p1V20 410 p2V10 123310V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p1V 对一侧写出状态方程 2 V1 pp1则有p1V1 p V mRgT2V3V即p1V1 0 4 V p 得终态时的压力为2132p 1 87 105Pa3 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 3pmT101325 108000543 标标2 196729 4m3 h T标p2273830 133 3 m质 p标m体 标101325 108000 139667 6 kg 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 20270270270 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 77R M 8 314 28 97 1 004kJ kg K 22 h2 h1 139667 6 1 004 250 3 5056567 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 16kJ33 1 放热Q2 Q1 W 8 16 2 7 5 46kJ 3 性能系数 T1150 273 3 02T1 T2150 10Q1 W Q1 Q2 Q1 4 5 3 02得到Q1 6 73kJs所以W Q1 Q2 6 73 4 5 2 23kJs4 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 0TATB Tm ATB 2 根据能量守恒 得总功量为W QA QB mcp TA Tm Tm TB m cpTA TB 2ATB 3 直接热交换 则QA QB 得Tm 总熵变为 Stot4 13 TA TB22TT 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 907kgv 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 0010605h 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 2 732 37 1806 20 1766 206kJ5 5解查表得到t0理想的绝热过程 熵不变 所以有P2 0 005MPa s2 s 1 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 Kh 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 4762h2 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 83693 4 点由P3 P2得h3 151 5kJ kg吸热量q1 h1 h3 3562 68 151 5 3 411 18kJ kg净功量w 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 6kPa1 2 3 p pb pg 100 6 1 3600 13700 6kPa pg p pb 2 5 1 006 1 494bar 149 4kPa p pb pv 755 700 55mmHg 7 3315kPapv pb p 1 006 0 5 0 506bar 50 6kPa4 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 1 0 3 0 5 980Pa 7 35mmHg p pb p水柱 756 7 35 748 65mmHg1 3解p1 pb pa 0 97 1 10 2 07barp2 p1 pb 2 07 1 05 0 32barpC p b p2 0 97 0 32 0 65bar1 4解p真空室 pb p汞柱 760 745 15 mmHg 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 0 452 15 8kN4p pb p水柱 p汞柱 760 300 9 81 133 3 800 1582mmHg 2 11bar1 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 V1V21 6解改过程系统对外作的功为W pdV 0 30 50 5p1V11 3V1 30 3p1V 11 3 0 3dV V2 V1 0 3 85 25kJ0 31 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 3V2D2D21114W pdV cDd D3 c D3dD c D2 D14 V1D1D16281 5000000 0 44 0 34 34 36kJ81 8解 1 气体所作的功为W 0 24V 0 04 106dV 1 76 104J0 10 3 2 摩擦力所消耗的功为W摩擦力 f L 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 104J1 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 105J1 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2m3W pb V 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 333m3pb0 09的大 小 故气体对外作的功为所以气球只能被充到V