高等工热思考题打印

1、-作者xxxx-日期xxxx高等工热思考题打印【精品文档】高等工程热力学1. 请问热力学研究对象和研究方向是什么?答：热力学的研究对象：是各种形式的能量相互转换及其物质性质之间的关系。热力学的主要研究方向：热力学的基本定律、各种动力循环的热效率分析、循环工质性质的研究、新能源的开发、新循环以及相应新工质的研究、各种节能装置和设备的研制。2. 什么是热力学系统？热力学系统主要有哪三类，请说明.答：热力学系统（热力系统、系统）：把包含在规定边界内的物质的总和称为热力学系统。封闭系统（闭口系，控制质量系统）开口系统（控制容积系统）3. 什么是热力学的状态参数？有什么特点？状态参数的判据是什么?答：状

2、态参数：是状态的单值函数或点函数可作为一个物理量是否是状态参数的严格判据。状态参数的变化只取决于给定的起始和最终状态，而与变化过程中所经历的一切中间状态无关。状态参数在无限接近的相邻状态之间的无限小变化，数学上表示为一个全微分，它在两个给定状态之间的积分值与所经历的路径无关。4. 请说出平衡状态与稳定态的联系与差别。如果以系统在不受外界影响的条件下，已处于稳定态，问该系统是否也处于平衡态.答：平衡状态：系统与环境没有相互作用，状态没有发生变化，那么系统就处于平衡状态。平衡与稳定：平衡是不存在各种势差；而稳定是状态不随时间变化。(平衡必稳定，稳定不一定平衡)5. 请用能量和熵、和的概念，分别表述

3、热力学第一、第二定律。答：热力学第一定律能量表述：加给热力系的热量，等于热力系的能量增量与热力系对外作功之和。dQ dE dW ；在热力系统的两个给定稳态之间进行的一切绝热过程的功都是相同的。热力学第二定律能量表述：克劳修斯说：不可能把热从低温物体传导高温物体而不引起其他变化，即热从低温物体不可能自发地传给高温物体。热力学第一定律的火用、火无表述：在任何过程中，火用和火无的总量保持不变。热力学第二定律的火用、火无表述：若是可逆过程，则火用保持不变；若是不可逆过程，则部分转化为火无，火无不能转化为火用。6. 作为稳定平衡定律的第一个推论，试证明：除了某一物体的下落以外别无其他影响的过程是不可能实

4、现的。答：处于稳定态的系统，只要没有受到使外界留下有限变化的作用，就不可能产生有限速率的状态变化。当系统与外界之间不存在使外界遗留下有限变化的作用时，不会发生有限状态变化的系统状态。重物下落时，由于受到重力作用，做匀加速运动，速率发生变化，若不对外界产生影响，则过程不可能实现。7. 什么是稳定平衡定律？并根据稳定平衡定律，是就系统对外做功的绝热过程证明热力学第一定律。一个约束系统，当只容许经历在外界不留下任何净影响的过程时，从一个给定的初始容许态能够达到唯一的一个稳定态。8. 请问：吸热过程的熵值是否一定增加？熵增的过程是否一定是吸热过程？答：吸热过程熵不一定增加，熵增不一定是吸热过程，也可能

5、因为做功导致熵增。问：放热过程的熵值是否一定减少？熵减的过程是否一定是放热过程?答：放热过程不一定熵减小，熵减小不一定是放热过程，也有可能是做功导致。9. 什么是熵、熵产和熵流？试比较熵产和熵流的异同，请问熵产与熵流是否为状态函数，为什么？熵流与熵产都是熵增，但熵流表示的是由于与系统与外界传热引起的熵增，而熵产表示不可逆产生的熵增。熵是状态参数，而熵流与熵产都取决于过程的特性。10. 气体系统A、B、C的参数依次为：p、V；p'、V' p''、V”, 当A与C处于热平衡状态时满足方程：pV-nbp-p''V''=0当B与C处于热平

6、衡时，关系式：p'V'-p''V''+nB'p''V''V'=0成立，符号n、b、及B' 为常数（1） 试求三个系统相互处于热平衡时，经验温度的温度函数（2） 写出A与B的热平衡关系式11. 在低温、低压及有限的温度范围内，水的比内能的变化可表示为：du=4.15 dT式中，u的单位为KJKg, T 的单位为K。假设水是不可压缩的，试写出比熵与温度的关系式，计算360K与300K的水各1Kg绝热混合时的熵变化，并说明此变化有什么意义？12. 什么是？请问是否守恒？并写出平衡方程式。答：在周围

7、环境条件下，任一形式的能量中能够最大限度地转变为有用功的那部分能量称为能量的。任何不可逆过程必然引起的损失，不守恒。平衡方程：输入系统的=输出系统的系统内部的损13. 热力学微分关系式的主要用途有哪些？热力学微分关系式能否指明特定物质的具体性质？（1）确定u,h,s 与可测参数（p,v,T,Cp )之间的关系，便于编制工质热力性质表。确定Cp Cv 与p,v,T 的关系，用以建立实际气体状态方程。确定Cp 与Cv 的关系，由易测的Cp 求得Cv。热力学微分关系式适用于任何工质，可用其检验已有图表、状态方程的准确性。（2）热力学微分关系式不能指名特定物质的具体性质，其最主要的作用是建立不可测热力

8、学参数与可测热力学参数（压力、温度、比容和定压比热容）之间的联系。若欲知某物质的特性，一般还要了解该物质的状态方程。14. 试由任一个麦克斯韦关系式导出其余的麦克斯韦关系式.15. 请根据热力学的基本微分方程，试推导出三ds方程16. 请根据热力学的基本微分方程，试推导出三个du方程17. 请根据热力学的基本微分方程，试推导出三个dh方程18. 对于状态连续变化的孤立系统，请问可能存在几种类型的平衡形式？请分析写出系统达到平衡时的稳定性判据。一个约束系统，当只容许经历在外界不留下任何净影响的过程时，从一个给定的初始许态能够达到唯一的一个稳定态。不留任何净影响指的是催化也不应留下任何净的有限影响

9、：能够达到，是指时间可能无限长。稳定平衡定律是无数事实的抽象总结，真实性可以验证，但无法对它做出绝对证明。19. 在0及1.013×105Pa下，实验测得水银Cp=28.5J/(molk),U=1.48×10-5 m3/mol,a=1.80×10-4K-1及kT=3.92×10-11Pa-1。试计算此温度、压力下的定容摩尔热容。20. 理想气体状态方程、范德瓦尔方程、维里方程、对比态方程和通用压缩因子图各有什么特点？各适用于什么范围？21. 设某气体服从范德瓦尔方程式：p=RTv-b-av2且Cv只是温度T的函数。试证明：（1） 绝热过程方程式为：T（v

10、-b）RCv=常数；（2） 逸度表达式为lnf=lnRTv-b-2aRTV+bv-b22. 在一定温度、压力下。某二元混合物的摩尔体积可用下式表示：Vm=x1Vm1+x2Vm2+x1x2A+Bx2-x1+Cx2-x12+试导出其偏摩尔体积的表达式。23. 试证明：在二元系统中，组分的逸度与摩尔分数之间满足吉布斯-杜亥姆方程：lnf2x2x1T,P=x1x2lnf1x1x2T,P24. 在给定温度、压力下某二元溶液中溶剂1的逸度f1可用如下公式表示：f1x=x1e0.25+0.75x22试用吉布斯-杜亥姆方程求出与上式相应的f2(x)表达式及溶液2的亨利常数K2解：根据吉布斯-杜亥姆方程 在恒压

11、下有 ，整理得，即，所以有， 代入上式得 亨利系数 25. 在298K和2Mpa的条件下，某二组分液体混合物中组分1的逸度f1由下式给出：f1x=50x1-80x12+40x13 Mpa式中：x1是组分1的摩尔分数，在上述T、p条件下计算：（1）纯组分1的逸度f1;（2）纯组分1的逸度系数1；（3）作为x1函数的活度系数r1的表达式。26. 在水中加入甲醇可降低冰点而作为防冻液，现要配置质量分数为40%甲醇和60%水的防冻液2000cm3，问20°C时需要多少容积水和多少容积甲醇混合，混合前后容积发生了什么变化，为什么？已知在20°C时，纯质水和纯质甲醇的摩尔容积分别为Vm,1=18.04cm3mol 、Vm,2=40.46cm3mol，40%（质量）甲醇水溶液的偏摩尔容积为 VH2O=17.5cm3mol、VCH3OH=39cm3mol27. 什么是吉布斯相律？他的适用范围是什么？利用相律，请写出无化学反应二元系可能同时共存的最大相数，如