【热工基础（课后题及答案）】《热工基础》作为一门重要的工程类课程，广泛应用于热能动力、机械工程、能源科学等相关专业中。它主要研究热量传递的基本规律、热力学定律及其在实际工程中的应用。为了帮助学生更好地掌握课程内容，巩固所学知识，课后习题和参考答案是学习过程中不可或缺的一部分。
本篇内容围绕“热工基础”课程的典型课后题目进行整理与解析，旨在为学生提供一个清晰的学习路径和理解思路。通过分析这些题目，不仅能够加深对基本概念的理解，还能提升解决实际问题的能力。
一、热力学第一定律的应用
题目示例：
某封闭系统吸收了200 kJ的热量，并对外做了150 kJ的功，求其内能变化。
解析：
根据热力学第一定律：
$$
\Delta U = Q - W
$$
其中，$ Q $ 表示系统吸收的热量，$ W $ 表示系统对外所做的功。
代入数值得：
$$
\Delta U = 200 \, \text{kJ} - 150 \, \text{kJ} = 50 \, \text{kJ}
$$
因此，系统的内能增加了50 kJ。
二、热传导与传热方式
题目示例：
一块厚度为0.02 m的金属板，两端温度分别为100°C和50°C，导热系数为40 W/(m·K)，求单位时间内通过该板的热流量。
解析：
根据傅里叶导热定律：
$$
q = -k \cdot A \cdot \frac{\Delta T}{\Delta x}
$$
其中，$ q $ 为热流量，$ k $ 为导热系数，$ A $ 为横截面积，$ \Delta T $ 为温度差，$ \Delta x $ 为厚度。
假设面积为1 m²，则：
$$
q = 40 \times 1 \times \frac{100 - 50}{0.02} = 40 \times 2500 = 100,000 \, \text{W}
$$
即每秒传递的热量为100 kW。
三、热力学循环与效率计算
题目示例：
一台热机在高温热源（600 K）和低温热源（300 K）之间工作，求其最大可能效率。
解析：
根据卡诺循环效率公式：
$$
\eta_{\text{Carnot}} = 1 - \frac{T_C}{T_H}
$$
其中，$ T_H $ 为高温热源温度，$ T_C $ 为低温热源温度。
代入数据得：
$$
\eta_{\text{Carnot}} = 1 - \frac{300}{600} = 1 - 0.5 = 0.5
$$
即最大效率为50%。
四、气体状态方程与理想气体模型
题目示例：
1 mol的理想气体，在标准状态下（压强为1 atm，温度为273 K），体积是多少？
解析：
使用理想气体状态方程：
$$
PV = nRT
$$
其中，$ P = 1 \, \text{atm} $，$ n = 1 \, \text{mol} $，$ R = 0.0821 \, \text{L·atm/(mol·K)} $，$ T = 273 \, \text{K} $。
解得：
$$
V = \frac{nRT}{P} = \frac{1 \times 0.0821 \times 273}{1} = 22.4 \, \text{L}
$$
即标准状态下，1 mol理想气体的体积为22.4 L。
五、总结
通过对“热工基础”课后题的练习与解答，可以有效提升学生对热力学、传热学以及热力循环等核心知识点的理解与运用能力。建议在学习过程中注重理论联系实际，结合教材与参考资料，逐步建立系统的知识框架。
如需更多题型解析或深入讲解，可进一步查阅相关教材或咨询专业教师，以获得更全面的学习支持。
