工程热力学部分简答题

1、实用标准1均匀系统和单相系统的区别？ 答：如果热力系统内部个部分化学成分和物理性质都均匀一致， 则该系统成为均匀系统。 如果热力系统由单相物质组成， 则该系 统称为单相系统。 可见，均匀系统一定是单相系统， 反之则不然。 2试说明稳定、平衡和均匀的区别与联系？ 答：稳定状态是指状态参数不随时间变化， 但这种不变可能是靠 外界影响来维持的。 平衡状态是指不受外界影响时状态参数不随时间变化。 均匀状态是指不受外界影响时不但状态参数不随时间变化， 而且 状态参数不随空间变化。均匀f平衡f稳定3实现可逆过程的充分条件。答：（ 1）过程是准静态过程， 即过程所涉及的有相互作用的各物 体之间的不平衡势差为

2、无限小。 （ 2）过程中不纯在耗散效应， 即 不存在用于摩擦、 非弹性变形、 电流流经电阻等使功不可逆地转 变为热的现象。4膨胀功、流动功、技术功、轴功有何区别与联系。 答：气体膨胀时对外界所做的功称为膨胀功。 流动功是推动工质进行宏观位移所做的功。技术功是膨胀功与流动功的差值。 系统通过机械轴与外界所传递的机械功称为轴功。 5焓的物理意义是什么，静止工质是否也有焓这个参数？答：焓的物理意义为，当1kg工质流进系统时，带进系统与热力状态有关的能量有内能 u和流动功pv，而焓正是这两种能量 的总和。因此焓可以理解为工质流动时与外界传递的与其热力状 态有关的总能量。但当工质不流动时，pv不再是流动

3、功，但焓作 为状态参数仍然存在。6 .机械能向热能的转变过程、传热过程、气体自由膨胀过程、混合过程、燃烧反应过程都是自发的、不可逆的。热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不可能自动地、无偿地从低温物体传至高温物体。7 .循环热效率公式也2和 匚卫是否完全相同？qiTi答：前者用于任何热机，后者只用于可逆热机。8 .若系统从同一始态出发，分别经历可逆过程和不可逆过程到达同一终态，两个过程的熵变相同吗？答：对系统来说，熵是状态参数，只要始态和终态相同，过程的 熵变就相等。所谓“可逆过程的熵变必然小于不可逆过程的熵变” 中的熵变是指过程的总熵变，它应该包括系统的熵变和环境的熵 变两部分。在始态和终态相

4、同的情况下，系统的熵变相同，而不 可逆过程中环境的熵变大于可逆过程中环境的熵变。9 . dS dSf dSg ;熵可能大于零，可能等于零，也可能小于零。 dSf卡-熵流，表示系统与外界交换的热量与热源温差的比 值。dSg 0 （大于时为不可逆过程，等于时为可逆过程）-熵产，表示过程中不可逆因素引起的熵变，反映了过程的不可逆程度。状态量（微元用d）:内能（u ）、焓（h ）、熵（S ）、比热容（Cp 和Cv ）过程量（微元用、：功（w、热量（q、1 .压缩因子的物理意义是什么？答：Z 型上，它反映了实际气体与理想气体的偏离程度，也RT vo反映了气体压缩性的大小， Z1表示实际气体较理想气体难压

5、 缩，Z 湿球温度 露点温度（与Pst对应的饱和温度）。当处于饱和状态时，三者相等；空气的相对湿 度越小，水分蒸发越快，湿球温度比干球温度低得越多。问题：冬季室内供暖时，为什么会感到空气干燥？答：空气的相对湿度越小，空气越干燥。冬季取暖时，室内空气 逐渐升高，水蒸气炮和压力相应升高，而空气的含湿量不变，即 分压力不变，所以相对湿度降低了。1 .定量理想气体经历两个任意过程 a b和a c,若b、c两点在 同一绝热线上，比较 Uab与Uac的大小。若b、C两点在同一条定 温线上，结果又如何？答：因为内能是状态参数，所以 uac ubcuab；如果 b 、 c 在同一条绝热线上，则 qbcubc

6、wbc由于 b、 c 为压缩过程，所以 ubcwbc 0 ，从而 uac uab若 b、 c 在同一条定温线上，则 ubc 0，从而 uac uab2. 理想气体从同一初态膨胀到同一终态，定温膨胀比绝热膨胀 相比，哪个过程做功多？若为压缩过程呢？答：过程的 p v 图如图所示， 绝热过程线比定温过程线要陡， 所以，膨胀时，定温过程做功较多； 压缩时，定温过程耗功较少。3. 如果等量的干空气与湿空气降低的温度相同，两者放出的热 量是否相同？ 答：空气冷却过程放出的热量等于空气冷却过程前后的焓差。 （1） 不考虑水蒸气凝析时，设干空气的质量为mst ma，则放热量为qi cpama T Cpams

7、t T设湿空气的质量为ma mst，则放热量为q2 CpaEa T CpsEst T显然湿空气放出的热量更多。(2)若考虑水蒸气凝析时，则还要增加水的汽化潜热，会放出 更多的热量。4 .绝热节流过程中，工质焓、熵、压力、温度等各参数如何变化？答：依据热力学第一定律，q h Wt ,如忽略动能和势能的变化， 则q 0 , Wt 0，故h 0，即绝热节流过程属于等焓节流，工质 焓不变。节流过程，dS T o，所以熵增加。节流过程，由于流动阻力的作用，工质压力降低。节流后的温度取决于节流系数j，若j 0，节流后温度降低；若j 0 ,节流后温度升高；若 j 0，节流温度不变。理想气体 节流后温度不变，

8、而大多数降低。5 .对于能实现定温压缩的压气机，是否还需要才用多级压缩？ 多级压缩有哪些优缺点？答：显然，定温压缩时，压气机的耗功量最少，压缩终了温度最 低；绝热压缩时，压气机的耗功量最大，压缩终了温度最高；多 变压缩介于两者之间，并随多变指数n的减小而减小。压缩终了 气体温度过高会使得润滑油过热而变质，损坏压缩机，严重时还会引起爆炸。因此在压缩过程中应力求工质得到充分冷却，使之趋于定温压缩。所以工程上常采用多级压缩、级间冷却等方式实现省功和降温。与单级压缩相比多级压缩有以下优点： （1 ）排气温度低， 这 对于保证压缩机安全工作很有必要； （2 ）多级压缩较单级压缩省 功；（ 3）多级压缩由

9、于每一级压力比小， 因而每一级的容积效率 比单级压缩高， 汽缸行程容积的有效利用率高； （4）多级压缩活 塞上所受的最大气体力小，因为高级缸的汽缸直径可以做得较 小。 6为了节能环保，电厂用省煤器等来降低排烟温度。问：排烟 温度是否越低越好？为什么？ 答：不是越低越好。 因为：1、排烟温度过低会引起低温腐蚀； 2、 降低排烟温度要求增加省煤器受热面和空气预热器受热面， 使得 制造成本提高。7自行车压力通常应维持在 0.25MPa 左右，用手动打气筒向 轮胎充气时用湿毛巾包在打气筒外壁，会有什么后果？ 答：打气筒的工作原理实际上与活塞式压缩机的工作原理相似； P1是外界大气压，P2是克服车胎气门

10、所需要的压力。若在其它情 况保持不变的条件下， 用湿毛巾包在打气筒的外壁使得打气筒内 部的温度降低，根据理想气体状态方程pV nRmT，因为p和V不变，T减小，则与原来相比，单位行程内进入车胎的气体会比原 来多，最后导致车胎内压力大于 0.25Mpa ，甚至肯能会发生爆 胎的现象。1什么是 Exergy ？ Exergy 定义的基准是什么？答： Exergy 是系统由任一状态经可逆过程变化到与给定环境状 态相平衡时所做的最大理论功。 Exergy 定义的基准是能量的可 用程度。2 热量 Exergy 和工质 Exergy 有何不同？他们都是状态参数 吗？答：热量 Exergy 是热量所能做出的

11、最大有用功 ,它与热量一样也 是过程量；工质 Exergy 是指工质的理论做功能力，它是状态参数，当环境 一定时，其值仅取决于工质本身所处的状态。3 说明 Exergy 损失和熵产之间的关系。答： Exergy 损失与熵产之间成正比例关系。即由温差引起的 Exergy 损失与熵产成正比， 由摩擦引起的 Exergy 损失也与熵产 成正比。4 Exergy 方程的物理意义是什么？答：Exergy方程表明，系统提供的热量Exergy与工质焓Exergy 之和等于系统完成的技术功与 Exergy 损失之和。可见， Exergy 方程综合了热力学第一定律和热力学第二定律， 既体现了能量在 数量上的关系，也表示了在质量上的关系。5Exergy 效率与热效率有何不同？ 答： Exergy 效率是一种相对效率，它反应了实际气体过程偏离 理想可逆过程的程度。 它从质量上说明了应该转变成的可用能中 有多少被实际利用了， 而热效率只是从数量上说明了有多少热能 转变成了功。6动力循环是指把热能转换成为机械能的循环，是正循环。 而广义热泵循环是通过消耗机械能把热量由低温物体传向高温 物体的循环，是逆循环； 如果逆向循环的目的是为了维持低温热源的低温， 则称该循环为