工程热力学复习重点及简答题

1、绪论理解和掌握工程热力字的研究对象、主要硏究内容和研究方法理解热能利用的两种主要方式及具特点了解常用的热能动力转换装置的工作过程.什么是工程热力字从工程技术观点出发，硏究物质的热力学性质,热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题热能及其利用热能：能量的一种形式来源：一次能源:以自然形式存在,可利用的能源。如风能，水力能，太阳能、地热能、化学能和核能等。二欠能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。利用形式：直接利用：将热能利用来直接加热物休。如烘干、采暖、熔炼（能源消耗比例大）间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能

2、或者再转换成电能，4.热能动力转换装置的工作过程热能利用的方向性及能量的两种雇性过程的方向性：如：由高温传向低温能呈雇性：数量属性、，质量雇性（即做功能力）数呈守衡、质呈不守衡提高热能用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。第1章基本概念及定义1热力系统、热力系统系统:用界面从周围的环境中分割出来的硏究对象，或空间内物体的总和。外界：与系统相互作用的环境。界面：假想的、实际的、回走的、运动的、变形的。依据：系统与外界的关系系统与外界的作用：热交换、功交换、质交换。二、闭口系统和开口系统闭口系统:系统内外无物质交换，称控制质呈。开口系统:系统内夕KW物质交换,称控制休积。三、绝热系统与孤立系统绝热

3、系统：系统内外无热量交换（系统传递的热星可忽略不计时，可认为绝热）孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换=系统+相关外界二各相互作用的子系统之和=一切热力系统连同相互作用的外界四、抿据系统内部状况划分可压缩系统：由可压缩流体组成的系统。简单可压缩系统：与外界只有热星及准静态容积变化均匀系统：内部各部分化学成分和物理性质都均匀一致的系统,是由单相组成的。非均匀系统：由两个或两个以上的相所组成的系统。单元系统：一种均匀的和化学成分不变的物质组成的系统。多元系统：由两种或两种以上物质组成的系统。单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。复相系：由两个相以上组成的系统称为复相

4、系，如回、液、气组成的三相系统。思考题：孤立系统一走是闭口系统吗?反之怎样？孤立系统一走不是开口的吗、孤立系统是否一走绝热？1.2工质的热力状态与状态参数一、状态与状态参数状态：热力系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况。状态蔘数：描述工质状态特性的各种状态的宏观物理量。如：温度（TX压力（PX比容（u）或密度（pL内能（u焙（H爛（s自由能（fX自由熔（g）等。状态参数的数学特性：1dx=x2-x1表明：状态的路径积分仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。表明：状态参数的循环积分为零基本状态参数：可直接或间接地用仪表测呈出来的状态参数：温度、压力、比容或密度温度:宏观上,是痫述系统热力

5、平衡状况时冷热程度的物理呈。微观上是大量分子热运动强烈程度的量度压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。/?=y式中：F-整个容器壁受到的力,单位为牛顿（N）；f容器壁的总面积（m2L微观上:分子热运动产生的垂直作用于容器壁上单位面积的力。压力测量依据：力平衡原理压力单位:MPa相对压力:相对于大气环境所测得的压力。工程上常用测压仪表测走的压力。以大气压力为计算起点,也称表压力。P=B+pg(PB)式中B当地大气压力Pg高于当地大气压力时的相对压力，称表压力；Hj氐于当地大气压力时的相对压力，称为真空值。注意:只有绝对压力才能代表工质的状态参数3.比容：比容:单位质星工质所具有

6、的容积。密度:单位容积的工质所具有的质量。V：v=m3/kgm关系：pv=1式中：工的密度kg/m3,v的比容m3/kg例:表压力或真空度为什么不能当作工质的压力？工质的压力不变化，测量它的压力表或真空表的读数是否会变化？解：作为工质状态参数的压力是绝对压力，测得的表压力或真空度都是工质的绝对压力与大气压力的相对值，因此不能作为工质的压力;因为测得的是工质绝对压力与大气压力的相对值,即使工质的压力不变，当大气压力改变时也会引起压力表或真空表读数的变化。1.3准静态过程与可連过程热力过程：系统状态的连续变化称系统经历了一个热力过程。一、准静过程:如果造成系统状态改变的不平衡势差无限小，以致该系统

7、在任意时刻均无限接近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程。注意:准静态过程是一种理想化的过程，实际过程只能接近准静态过程。二、可連过程：系统经历一个过程后，如令过程逆行而使系统与外界同时恢复到初始状态，而不留下任何痕迹，则此过程称为可逆过程。实现可逆过程的条件：过程无势差（传热无温差，作功无力差）过程无耗散效应。三、可連过程的膨胀功（容积功）系统容积发生变化而通过界面向夕M专递的机械功。w=Jpdv1J/kg规走：系统对外做功为正，外界对系统作功为员。问题：比较不可連过程的膨胀功与可逆过程膨胀功四、可連过程的热量：系统与外界之间依靠温差传递的能量称为热量。可逆过程传热量:q=jTdsqJ/k

8、g规走:系统吸热为正，放热为负。1.4热力循环：走义：工质从某一初态开始，经历一系列状态变化，最后由回复到初态的过程。，、正循环正循环中的热转换功的经济性指标用循环热效率：式中ql工质从热源吸热；q2工质向;令源放热；wO循环所作的净功。二、逆循环以获取制冷量为目的。制冷系数:式中：ql工质向热源放出热星；q2工质从冷源吸取热量;wO循环所作的净功。供热系数：&=厶=71叫佈一式中：ql工质向热源放出热星，q2工质从冷源吸取热量，wO循环所作的净功思考题：I.温度为100C的热源，非常缓慢地把热量加给处于平衡状态下的0C的冰水混合物，试问：1、冰水混合物经历的是准静态过程吗？2、加热过程是否可

9、逆?2.平衡态与稳态（稳态即系统内各点的状态参数均不随时间而变）有何异同？热力字中讨论平衡态有什么意义？外界条件变化时系统有无达到平衡的可能？在外界条件不变时，系统是否一走处于平衡态？判断下列过程是否为可逆过程：1）对刚性容器内的水加热使具在恒温下蒸发。2）对刚性容器内的水作功使具在恒温下蒸发。3）对刚性容器中的空气缓慢加热使其从50C升温到100aC4）走质呈的空气在无摩擦、不导热的气缸和活塞中被慢慢压缩5）100C的蒸汽流与25C的水流绝热混合。6）锅炉中的水蒸汽走压发生过程（温度、压力保持不变X7）高压气体突然膨胀至彳砸。8）摩托车发动机气缸中的热燃气随活塞迅速移动而膨胀。9）气缸中充有

10、水,水上面有无摩擦的活塞，缓慢地对水加热使之蒸发。第2章热力学第一定律2.1系统的储存能系统的储存能的构成：内部储存能+外部储存能.内能热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具有的能呈之和，单位质量工质所具有的内能,称为比内能,简称内能。U=mu内能=分子动能+分子位能分子动能包括:1.分子的移动动能2分子的转动动能3.分子内部原子振动动能和位能分子位能：克服分子间的作用力所形成u-f(T,V)或u-f(T.P)u-f(P,V)注盍：内能是状态参数.特别的：对理想气体u=f仃)问题思考：为什么？二外储存能：系统工质与外力场的相互作用(如重力位能)及以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能

11、量(宏观动能1宏观动能：Ek=me2A2重力位能：式中g重力加速度。三系统总储存能：!.E=U+me2+mgze=u+c2+gz2.2系统与外界传递的能量与外界热源，功源，质源之间进行的能量传递一、热量在温差作用下，系统与外界通过界面传递的能呈。系统吸热热量为正，系统放热热量为负。单位:kJkcalIkcal=4.1868kJ持点：热星是传递过程中能呈的一种形式,热量与热力过程有关，或与过程的路径有关.二功除温差以外的冥它不平衡势差所引起的系统与外界传递的能星.1.膨胀功W:在力差作用下，通过系统容积变化与外界传递的能量。单位:IJ=lNm规走：系统对夕M乍功为正，外界对系统作功为负。膨胀功是

12、热变功的源泉2轴功W，:通过轴系统与外界传递的机械功注意：刚性闭口系统轴功不可能为正f轴功来源于能量转换三、随物质传递的能量流动工质本身具有的能量2.流动功（或推动功）:维持流体正常流动所必须传递量,是为推动流体通过控制休界面而传递的机械功.推动1kg工质进、出控制体所必须的功注聲流动功仅取决于控制体进出口界面工质的热力状态。流动功是由泵风机等提供思考：与其它功区别焙的定义：焙二内能+流动功对于m千克工质：H=U+pV对于1干克工质:h=u+pv五、熔的物理童义：对流动工质（开口系统），表示沿流动方向传递的总能量中，取决于热力状态的那部分能呈.对不流动工闭系统）,焙只是一个复合状态参数思考为什

13、么：持别的对理想气休h=f（T）2.3闭口系统能量方程、能量方程表达式U=Q-W适用于mkg质量工质“=q-wlkg质星工质注意：该方程适用于闭口系统、彳北可工质、任可过程。由于反映的是热量、内能、膨胀功三者关系，因而该方程也适用于开口系统、田可工任何过程.特别的：对可逆过程u=q-pdvi思考为什么？二、循环过程第一定律表达式结论：第一类永动机不可能制造出来思考：为什么三、理想气体内能变化计算til=duv=cvdT得：2du=C.dT,Am=fcvdT1适用于理想气体一切过程或考实际气体走容过程或：Az/=cv（T2-7）用走值比热计算用平均比热计算cv=f（T）的经验公式代入u=cvdT

14、积分。1理想气休组成的混合气体的内能：u=u,+u.+匕=f4=丈叫-r=lf=l2.4开口系统能量方程由质量守恒原理：进入控制体的质呈一离开控制休的质呈=控制体中质量的增量能量守恒原理：进入控制体的能量一控制休输出的能星二控制体中储存能的墳星设控制体在dr时间内:进入控制体的能量=翅+（久+丄c；+gZJ帥2离开控制体的能量6WS+（/?2+丄C；+go）跖22控制体储存能的变化dEcv=（E+dE）ev一Ecv代入后得到：辺=刃他+（心+扌c；+gz2）i2一（九+|cf+gG刑十dEcv注意:本方程适用于任何工质，稳态稳流、不稳定流动的一切过程也适用于闭口系统25开口系统稳态稳流能量方程

15、-稳态稳流工况工以恒走的流呈连续不断地进出系统，系统内部及界面上各点工质的状态参数和宏观运动参数都扇一走，不随时间变化，称稳态稳流工况。条件:1符合连续性方程2系统与外界传递能量，收入二支出f且不随时间变化适用于任何工质,稳态稳流热力过程二技术功在热力过程中可被直接利用来作功的能量,称为技术功。技术功=膨胀功+流动功持别的：对可逆过程：思考：为什么?注意：技术功是过程呈公式：dh=&适用于任何工质稳态稳流过程，忽略工质动能和位能的变化。三、理想气体熔的计算对于理想气休h=u+RT=f（T）适用于理想气体的_切热力过程或者实际气休的走压过程适用于理想气体的_切热力过程或者实际气休的走压过程,用走

16、值比热计算用平均比热计算把Cp=/広）的经验公式代入M=cpdT积分。1思考题：门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行，若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑而，感到凉爽。于是有人就想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的，你认为这种想法可行吗？既然敞开冰箱大门不能降温，为什么在门窗紧闭的房间内安装空调器后却能使温度降低呢？对工质加热，其温度反而降低，有否可能？对空气边压缩边进行冷却，如空气的放热虽为lkj,对空气的压缩功为6kJ,则此过程中空气的温度是升高，还是降低。空气边吸热边膨胀，如吸热呈0=膨胀功，则空气的温度如何变化。讨论下列问题：1）气体吸热的过程是否一定是升温的过程。2）气体放热的过程是否

17、一定是降温的过程。3）能否以气体温度的变化虽来判断过程中气体是吸热还是放热。试分析下列过程中气体足吸热还是放热（按理想气体可逆过程考虎）1）压力递降的定温过程。2）容积递减的定压过程。3）压力和容积均增大两倍的过程。第3章气体和蒸汽的性质1理想气体状态方程一、理想气体与实际气处走义：气体分子是一些弹性的，忽略分子相互作用力，不占有体积的质点，注意:当实际气休p-0V-*0的极限状态时，气体为理想气体。二、理想气体状态方程的导出状态方程的几种形式.pV=“适用于1干克理想气体。式中：p绝对压力Pav比容m3/kg,T热力学温度KPV=mRT适用于m千克理想气体。式中V质星为mkg气休所占的容积.

18、PVm=RoT适用于1干摩尔理想气休。式中VM=Mv气体的摩尔容积,m3/kmol;R0=MR通用气休常数，J/kmolKpV=，lRr适用于n千摩尔理想气休。式中HnKmol气体所占有的容积，m3：n气体的摩尔数，n=m=，kinolM7；5.仅适用于闭口系统32理想气体的比热一比热的定义与单位走义：单位物星的物休,温度升高或降氐ik（rc）所吸收或放出的热量，称为该物体比热。单位:式中c质星比热,kJ/Kgkc，积比热,kJ/m3kMe摩尔比热，kJ/Kmolk,Mec=CpQ换算关系：22.4注奩:比热不仅取决于气体的性质,还于气休的热力过程及所处的状态有关。二.走容比热和走压比热走容比

19、热十知duYIt表示：明单位物量的气体在走容情况下升高或降氐1K所吸收或放出的热星.亠&lpdhZEffl匕,“、：c厂万二万表示:单位物呈的气休在走压情况下升高或降低1K所吸收或放出的热量。迈耶公式：Cp_c、.=Rep-c=pQR比热比：三、走值比热、真实比热与平均比热1、定值比热：凡分子中原子数目相同因而其运动自由度也相同的气体，它们的摩尔比热值都相等，称为走值比执八2、真实比热：相应于每一温度下的比热值称为气体的真实比热。常将比热与温度的函数关系表示为温度的三次多项式3、平均比热思考题：.某内径为15.24cm的金雇球抽空后放后在一精密的天平上称重，当填充某种气休至7.6bar后又进行

20、了称重，两次称重的重呈差的2.25g,当时的室温为27C,试确走这里何种理想气休。通用气休常数和气体常数有何不同？混合气休处于平衡状态时，各组成气体的温度是否相同，分压力是否相同。混合气体中某组成气休的干摩尔质量小于混合气休的千摩尔质量，问该组成气体在混合气休中的质星成分是否一走小于容积成分，为什么。第4章气体和蒸汽的基本热力过程一、定压过程二、定容过程三、定温过程四、绝热过程q-0W=Aw=A/?第5章热力学第二定律5.1自然过程的方向性一、磨擦过程功可以自发转为热,但热不能自发转为功二、传热过程热量只能自发从高温传向低温三、自由膨胀过程绝热自由膨胀为无阻膨胀，蚯缩过程却不能自发进行四、混合

21、过程两种气体混合为混合气体是常见的自发过程五、燃烧过程燃料燃烧变为燃烧产物（烟气等）,只要达到燃烧条件即可自发进行结论:自然的过程是不可逆的5.2热力字第二走律的实质克劳修斯说法：热呈不可能从低温物体传到高温物体而不引起其它变化开尔文说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全变为机械能，而不引起其它变化的循环发动机。5.3卡诺循环与卡诺走理意义：解决了热变功最大限度的转换效率的问题.卡诺循环：正循环组成:两个可逆走温过程、两个可逆绝热过程过程a-b:工质从热源（T1）可逆走温吸热b-c:工质可逆绝热（走爛）膨胀c-d:工质向冷源（T2）可逆定温放热d-a:工质可逆绝热（走爛）压缩回复到初始状态。

22、循环热效率：q、=T（Sb一）-而积abefa=T2（5c）-而积cdfec因为（shsa）=（scsd）得到?=1一才分析：1、热效率取决于两热源温度，Tl、T2,与工质性质无关。2、由于T1工8,丁2工0,因此热效率不能为13、若TXT2r热效率为零，即单一热源，热机不能实现。-逆循环：包括:绝热压缩、走温放热。走温吸热、绝热膨胀。制冷系数:供热系数耳=鱼=一%弘一弘刁一。关系：S2c*+1分析:通常T2T1-T2所以：Slc1二卡诺走理:1、所有工作于同温热源、同温冷源之间的一切热机，以可逆热机的热效率为最高。在同温热源与同温冷源之间的一切可逆热机，冥热效率均相等.思考题1自发过程为不可

23、逆过程，那么非自发过程即为可逆过程。此说法对吗?为什么？自然界中一切过程都是不可逆过程，办吆硏究可逆过程又有什么意义呢？以下说法是否正确？型ids工质经历一不可逆循环过程因丁0,故5o不可逆过程的爛变无法计算若从某一初态沿可逆和不可逆过程达到同一终态，则不可逆过程中的爛变必走大于可逆过程中的爛变。某热力系统经历一爛增的可逆过程，问该热力系统能否经一绝热过程回复到初态。若工质经历一可逆过程和一不可逆过程，均从同一初始状态出发，且两过程中工质的吸热量相同,问工质终态的爛是否相同？6.绝热过程是否一定是定爛过程？走爛过程是否一走满足PvK=走值的方程?答案：可逆绝热过程才是定爛。否，必须为理想气体，

24、可逆绝热，走值比热容。工质经历一个不可逆循环能否回复到初态？用孤立系统爛增原理证明：热量从高温物体传向低温物体的过程是不可逆过程。第8章压气机的热力过程1压气机的理论压缩功压气机：用来压缩气体的设备一、单机活塞式压气机工作过程吸气过程、压缩过程、排气过程。理想化为可逆过程、无阻力损失.走温庄缩轴功的计算P，叫wt=ldp_P111-1Pi按稳态稳流能星方程，压气机所消耗的功，一部分用于增加气休的熔，一部分转化为热能向外放出.对理想气体走溫压缩，表示消耗的轴功全部转化成热能向外放出.叫僞.走爛压缩轴功的计算，按稳态稳流能星方程，绝热压缩消耗的轴功全部用于增加气体的焙，使气体温度升高，该式也适用于

25、不可逆过程多变压缩轴功的计算按稳态稳流能星方程，多变压缩消耗的轴功部分用于增加气体的焙，部分对外放热，该式同样适用于不可逆过程结论：|叫|一叫TXI,T2T可见走温过程耗功最少，绝热过程耗功最多.2梦级压缩及中间冷却k-lHlP2即：压力比越大，冥压缩终了温度越高，较高压缩气休常采用中间冷却设备，称多级压气机.最佳增压比：使多级压缩中间冷却压气机耗功最小时，各级的增压比称为最佳堵压比。压气机的效率：在相同的初态及墳压比条件下，可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可逆压缩过程中压气机所消耗的功之比，称为压气机的效率。特点：.减小功的消耗，由p-v图可知.B劉氐气体的排气温度，减少气休比容.每一

26、级压缩比降I氐，压气机容积效率墳高中间压力的确走：原则：消耗功最小。以两级压缩为例，得到.PJP产PP?结论:两级压力比相等，耗功最小。推广为Z级压缩推理：.每级进口、出口温度相等.各级压气机消耗功相等.各级气缸及各中间冷却放出和吸收热量相等.8.5活塞式压气机余隙影响一、余隙对排气量的影响余隙：为了安置进、排气阀以及避免活塞与汽缸端盖间的碰撞，在汽缸端盖与活塞行程终点间留有一走的余隙，称为余隙容积，简称余隙活塞式压气机的容积效率：活塞式压气机的有效容积和活塞排量之比，结论：余隙使一部分汽缸容积不能被有效利用,压力比越大越不利。二余隙对理论压缩轴功的影响V=V-V一式中：V1V为实际吸入的气体

27、休积。结论：不论压气机有无余隙，压缩每kg气休所需的理论压缩轴功都相同,所以应减少余隙容积。思考题：.在p-v图上，T和s减小的方向分别在哪个方向，在T-s图上p和v减小的方向分别在哪个方向。.工质为空气，试在p-v和T-s图上画出n=1.5的膨胀过程和n=1.2的压缩过程的大概位置，芥分析二过程中q、w、的正负。.如果气休按V=规律膨胀，其中c为常数,则此过程中理想气休被加热还是被冷却。在多变过程中热量和功量之间的关系等于什么，即G=?5.试在T-s图上用过程线和横坐标之间的面积来分析相同初态和相同终态压力下的走温、多变、绝热压缩中的能量转换关系,比较哪种压缩时耗功星最小。如果气体压缩机在汽

28、缸中采取各种冷却方法后，已能按定温过程进行压缩,这时是否还要采用分级压缩,为什么。第9章气体动力循环9.2活塞式内燃机实际循坏的简化开式循环(opencycle);燃烧、传热、排气、膨胀、压缩均为不可逆；各环节中工质质量、成分稍有变化。.3活塞式内燃机的理想循环混合加热理想循坏011吸气112压缩213喷油、燃烧314燃烧415膨胀作功510排气二、定压加热理想循坏三、定容加热理想循坏第10章蒸汽动力装置循环热机:将热能转换为机械能的设备叫做热力原动机。热机的工作循环称为动力循环。动力循环可分:蒸汽动力循环和燃气动力循环两大类。.1蒸汽动力基本循环一朗肯循环朗肯循环是最简单的蒸汽动力理想循环，

29、热力发电厂的各种较复杂的蒸汽动力循环都是在朗肯循环的基础上予以改进而得到的。一、装置与流程蒸汽动力装置:锅炉、汽轮机、凝汽器和给水泵等四部分主要设备。工作原理：p-v、T-s和h-s。朗肯循环可理想化为：两个走压过程和两个走爛过程。二、朗肯循环的能量分析及热效率取汽轮机为控制休，建立能星方程：三、提高朗肯循环热效率的基本途径依据:卡诺循环热效率1、提高平均吸热温度直接方法式提高蒸汽压力和温度。2、降低排气温度第11章制冷循环11.1空气压缩制冷循环空气压缩式制冷：将常温下较高压力的空气进彳亍绝热膨胀,会获得低温低压的空气。原则：实现逆卡诺循环工作原理如图：注意:空气的热物性决走了空气压缩致冷循

30、环的致;令系数低和单位工质的致冷能力小。11.2蒸汽压缩制冷循环一、实际压缩式制冷循环蒸气压缩致冷装置:压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器组成。原理：由蒸发器出来的致冷齐（J的干饱和蒸气被吸入压缩机，绝热压缩后成为过热蒸气（过程1-2），蒸气进入;令凝器,在定压下冷却（过程2-3）,进一步在定压定温下凝结成饱和液休（过程3-4）。泡和液休继而通过一个膨胀阀（又称节流阀或减压阀）经绝热节流降压降温而变成（氐干度的湿蒸气。注意:工业上，用节流阀取代膨胀机。二、制冷剂的压焙图(lgph图)原理：以致冷剂熔作为横坐标，以压力对数为纵坐标，共绘出致冷荆的六种状态参数线簇：定熔(h)、走压力(p)、走温度(T

31、)、走比容(V)、定爛及走干度(x)线.蒸气压缩式致冷循环各热力过程在lgp-h图上的表示：1-2表示压缩机中的绝热压缩过程。2-3-4是;令凝器中的走压冷却过程4-5为膨胀阀中的绝热节流过程。5-1表示蒸发器内的走压蒸发过程。三、制冷循坏能量分析及致冷系擞实际蒸气压缩致冷循环整个装置的能星分析。冥致冷系数为5=亘二收获/消耗0制冷剂质呈流呈：m=压缩机所需功率：p=一-3600冷凝器热负荷：2=M(/?2-/?J四、影啊制冷系数的主要因素B劉氐制冷齐(J的冷凝温度提高蒸发温度五、蒸汽喷射制冷循坏简答题第1章基木概念闭口系与外界无物质交换，系统内质呈将保持恒定，那么，系统内质呈保持恒定的热力系

32、一定是闭口系统吗？答：否。当一个控制质呈的质虽入流率与质虽出流率相等时(如稳态稳流系统)，系统内的质虽将保持恒定不变。有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能呈不可分割，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么？答：不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热呈交换的系统。热呈是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能呈,是过程虽，过程一旦结束就无所谓“热呈”。物质并不“拥有”热呈。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系？答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点：但

33、平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变：而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。4倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？在绝对压力计算公式中，当地大气压是否必定是环境大气压？答：可能会的。因为圧力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之左。环境介质压力，譬如大气圧力,是地面以上空气柱的重呈所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和貝空度仍有可能变化。“当地大气压”并非就足环境大气压。准确地说，计算式中的R应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力”，或被

34、视为不变的“环境大气压力”。温度计测温的基本原理是什么？答：温度计对温度的测呈建立在热力学第零定律原理之上。它利用了“温度足相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的槪念。经验温标的缺点是什么？为什么？答：山选定的任总一种测温物质的某种物理性质，采用任总一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。山于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测戢温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值（尽管左值可能足微小的），因而任何一种经验温标都不能作为度呈温度的标准。这便是经验温标的根木缺点

35、。7促使系统状态变化的原因是什么？举例说明。答：分两种不同情况：（1）若系统原木不处于平衡状态，系统内各部分间存在着不平衡势筮，则在不平衡势左的作用下，各个部分发生相互作用，系统的状态将发生变化。例如，将一块烧热了的铁扔进一盆水中，对于水和该铁块构成的系统说来，山于水和铁块之间存在着温度筮别，起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下，无需外界给予系统任何作用，系统也会因铁块对水放出热戢而发生状态变化：铁块的温度逐渐降低，水的温度逐渐升高，最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状态；若系统原处于平衡状态，则只有在外界的作用下（作功或传热）系统的状态才会发生变。Q）（b）图1-16思考题8附图

36、&图l-16a.b所示容器为刚性容器：将容器分成两部分。一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。若突然抽去隔板，气体（系统）是否作功？设宾空部分装有许多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块，问气体（系统）是否作功?上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在产v图上表示？答：受刚性容器的约束，气体与外界间无任何力的作用，气体（系统）不对外界作功；（2）b情况下系统也与外界无力的作用，因此系统不对外界作功：a中所示的情况为气体向真空膨胀（Il山膨胀）的过程，是典型的不可逆过程。过程中气体不可能处丁平衡状态，因此该过程不能在产卩图上示出：b中的情况与a有所不同，若隔板数呈足够多，每当

37、抽去一块隔板时，气体只作极微小的膨胀，因而可认为过程中气体始终处在一种无限接近平衡的状态中，即气体经历的是一种准静过程，这种过程可以在尸图上用实线表示出来。经历一个不可逆过程后，系统能否恢复原来状态？包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态？答：所谓过程不可逆，是指一并完成该过程的逆过程后，系统和它的外界不可能同时恢复到他们的原来状态，并非简单地指系统不可能回复到原态。同理，系统经历正、逆过程后恢复到了原态也并不就意味着过程是可逆的；过程是否可逆，还得看与之发生过相互作用的所有外界是否也全都回复到了原来的状态，没有遗留下任何变化。原则上说来经历一个不可逆过程后系统是可能恢复到原来状态的，只是包

38、括系统和外界在内的整个系统则一定不能恢复原来状态。系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统和外界有什么变化？若上述正向及逆向循环中有不可逆因索,则系统及外界有什么变化？答：系统完成一个循环后接着又完成其逆向循环时，无论循环可逆与否，系统的状态都不会有什么变化。根据可逆的概念，当系统完成可逆过程（包括循环）后接着又完成其逆向过程时，与之发生相互作用的外界也应一一回复到原来的状态，不遗留下任何变化；若循环中存在着不可逆因索，系统完成的足不可逆循环时，虽然系统回复到原来状态，但在外界一定会遗留下某种永远无法复原的变化。（注意：系统完成任何一个循环后都恢复到原来的状态，但并没有完成其“逆过程”，

39、因此不存在其外界是否“也恢复到原来状态”的问题。一般说来，系统进行任何一种循环后都必然会在外界产生某种效应，如热变功，制冷等，从而使外界有了变化。）工质及气缸、活塞组成的系统经循环后，系统输出的功中是否要减去活塞排斥大气功才是有用功？答：不需要。山于活塞也包介在系统内，既然系统完成的足循环过程，从总的结果看来活塞并未改变其位置，实际上不存在排斥大气的作用。第2章热力学第一定律隔板B自由膨胀刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A中存有高压空气，B中保持真空，如图2-11所示。若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能如何变化？若隔板上有一小孔，气体池漏人B中，分析A、B两部分压力相同时A、B两部分气体

40、的比热力学能如何变化？答：（1）定义容器内的气体为系统，这绘一个控制质呈。山于气体向貞空作无阻白山膨胀，不对外界作功，过程功IV=O：容器又是绝热的，过程的热呈0=0,因此,根据热力学第一定律Q=AU+W,应有C/=0.即容器中气体的总热力学能不变，膨胀后当气体重新回复到热力学平衡状态时，其比热力学能亦与原来一样，没有变化：若为理想气体，则其温度不变。（2）当隔板上有一小孔，气体从A泄漏人B中，若隔板为良好导热体，A、B两部分气体时刻应有相同的温度，当A、B两部分气体压力相同时，A、B两部分气体处于热力学平衡状态，情况像上述作白山膨胀时一样，两部分气体将有相同的比热力学能，按其容积比分配气体的

41、总热力学能；若隔板为绝热体，则过程为A对B的充气过程，山于A部分气体需对进入B的那一部分气体作推进功，充气的结果其比热力学能将比原来减少，B部分气体的比热力学能则会比原来升高，最终两部分气体的压力会达到平衡，但A部分气体的温度将比B部分的低（见习题4-22）o热力学第一定律的能虽方程式是否可写成的形式，为什么？答：热力学第一定律的基木表达式是：过程热呈=工质的热力学能变化+过程功第一个公式中的/V并非过程功的正确表达，因此该式是不成立的：热呈和功过程功都是过程的函数，并非状态的函数，对应于状态1和2并不存在什么个、彳和肥、血对于过程1-2并不存在过程热呈q=qq和过程功w=一，因此第二个公式也

42、是不成立的。热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式：分别讨论上述两式的适用范甬。答：第一个公式为热力学第一定律的最普遍表达，原则上适用于不作宏观运动的一切系统的所有过程：第二个表达式中山于将过程功表达成Pdv,这只是对简单可压缩物质的可逆过程才正确，因此该公式仅适用于简单可压缩物质的可逆过程。为什么推动功出现在开口系能呈方程式中，而不出现在闭口系能呈方程式中？答：当流体流动时，上游流体为了在下游占有一个位置，必须将相应的下游流体推挤开去，当有流体流进或流出系统时，上、下游流体间的这种推挤关系，就会在系统与外界之间形成一种特有的推动功（推进功或推出功相互作用。反之，闭口系统山于不存在流体的宏观

43、流动现象，不存在上游流体推挤下游流体的作用，也就没有系统与外间的推动功作用，所以在闭口系统的能竝方程式中不会出现推动功项。稳定流动能虽方程式（2-16）足否可应用于活塞式压气机这种机械的稳定工况运行的能竝分析？为什么？答：可以。就活塞式压气机这种机械的一个工作周期而言，其工作过程虽是不连续的，但就一段足够长的时间而肓（机器的每一工作周期所占的时间相对很短），机器是在不断地进气和排气，因此，对于这种机器的稳定工作情况，稳态稳流的能戢方程是适用的。开口系实施稳定流动过程，是否同时满足下列三式：上述三式中仏代和昵的相互关系是什么？答：是的，同时满足该三个公式。第一个公式中dF指的是流体流过系统时的热

44、力学能变化，？是流体流过系统的过程中对外所作的过程功：第二个公式中的？阀指的足系统的技术功：第三个公式中的。用指的是流体流过系统时在系统内部对机器所作的内部功。对通常的热工装置说来，所谓“内部功”与机器轴功的区别在于前者不考虑机器的各种机械摩擦，当为可逆机器设备时,两者是相等的。从根木上说来，技术功、内部功均来源于过程功。过程功是技术功与流动功（推出功与推进功之蔓）的总和：而内部功则是从技术功中扣除了流体流动动能和重力位能的增虽之后所剩余的部分。几股流体汇合成一股流体称为合流，如图2-12所示。工程上几台压气机同时向主气道送气，以及混合式换热器等都有合流的问题。通常合流过程都是绝热的。取1-1

45、、2-2和3-3截面之间的空间为控制体积，列出能昱方程式，并导出出口截面上焙值也的计算式。答：认为合流过程是绝热的稳态稳流过程，系统不作轴功，并忽略流体的宏观动能和重力位能。对所定义的系统，山式（2-28）应有能戢平衡第4章理想气体的热力过程1.分析气体的热力过程耍解决哪些问题？用什么方法解决？试以理想气体的定温过程为例说明之。答：分析气体的热力过程要解决的问题是：揭示过程中气体的状态（参数）变化规律和能虽转换的情况，进而找出影响这种转换的主要因素。分析气体热力过程的具体方法是：将气体视同理想气体：将具体过程视为可逆过程，并突出具体过程的主要特征，理想化为某种简单过程：利用热力学基木原理、状态

46、方程、过程方程，以及热力学状态坐标图进行分析和表示。对于理想气体的定温过程（从略）2.对于理想气体的任何一种过程，下列两组公式是否都适用：答：因为理想气体的热力学能和焙为温度的单值函数，只要温度变化相同，不论经历任何过程其热力学能和焙的变化都会相同，因此，所给第一组公式对理想气体的任何过程都是适用的：但能第二组公式是分别山热力学第一定律的第一和第二表达式在可逆定容和定压条件下导出，因而仅分别适用于可逆的定容或定压过程。就该组中的两个公式的前一段而言适用于任何工质，但对两公式后一段所表达的关系而言则仅适用于理想气体。在定容过程和定压过程中，气体的热星可根据过程中气体的比热容乘以温左来计算。定温过

47、程气体的温度不变，在定温膨胀过程中是否需对气体加入热虽？如果加入的话应如何计算？答：在气体定温膨胀过程中实际上是需要加入热虽的。定温过程中气体的比热容应为无限大，应而不能以比热容和温度变化的乘积来求解，最基木的求解关系应是热力学第一定律的基木表达式：q=过程热量g和过程功都是过程量，都和过程的途径有关。山定温过程热虽公式q=片可见，只要状态参vi数只、刃和呛确定了，q的数值也确定了，是否?与途径无关？答：否。所说的定温过程热呈计算公式利用理想气体状态方程、气体可逆过程的过程功dH=Pdv,以及过程的定温条件获得，因此仅适用于理想气体的定温过程。式中的状态1和状态2,都是指定温路径上的状态，并非

48、任意状态，这木身就确定无疑地说明热虽是过程虽，而非与过程路径无关的状态虽。在闭口热力系的定容过程中，外界对系统施以搅拌功&科问这时5Q=否成立?答：不成立。只是在内部可逆的单纯加热过程中（即无不可逆模式功存在时）才可以通过热容与温度变化的乘积来计算热虽，或者原则地讲，只是在在可逆过程中（不存在以非可逆功模式做功的时候）才可以通过上述热虽计算公式计算热虽。对工质施以搅拌功时魁典型的不可逆过程。试说明绝热过程的过程功和技术功矶的计算式是否只限于理想气体？是否只限于可逆绝热过程？为什么？答：以上两式仅根拯绝热条件即可山热力学第一定禅的第一表达式q=+w及第二表达式q=力+叫导出，与何种工质无关，与过

49、程是否可逆无关。试判断下列各种说法处否正确:定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程;（2）绝热过程即定埔过程:（3）多变过程即任总过程。答：膨胀功（压缩功都是容积（变化）功，定容过程是一种系统比体积不变，对控制质昱或说系统容积不变的过程，因此说定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程是正确的;绝热过程指的是系统不与外界交换热虽的过程。系统在过程中不与外界交换热虽，这仅表明过程中系统与外界间无伴随热流的精流存在，但若为不可逆过程，山于过程中存在爛产，则系统经历该过程后会因有爛的产生而发生爛的额外增加，实际上只是可逆的绝热过程才是定焰过程，而不可逆的绝热过程则为爛增大的过程，故此说法不正确:多边过程肚指遵循

50、方程/V二常数（刀为某一确定的实数）的那一类热力过程，这种变化规律虽较具普遍性,但并不包括一切过程，因此说多变过程即任意过程是不正确的。参照图4-15,试证明:知HG”。图中一2、4-3为定容过程,1-4.2-3为定压过程。答：山于其中附小叭，为定容过程功，等于零：肥小“X为定压过程功，等于PAv.Ill图4-15恩考题8附图（另一方面,产卩图上过程曲线与横轴孑之间所夹的面积代表过程功，显见抵二吋=0：知吋，即肌根据热力学第一定律:对热力学状态参数乩应有可见如图4T6所示，今有两个任意过程a-b及a-c,其中b、c在同一条绝热线上。试问血与仏哪个大？若b、c在同一条定温线上，结果又如何？答：I

51、II于b、c在同一条绝热线上，过程b-c为绝热膨胀过程，山热力学第一定律，有过程中系统对外作膨胀功，0,故有4a因此,应有若b、C在同一条定温线上，根拯理想气体的热力性质，则有在Tp图上如何表示绝热过程的技术功矶和膨胀功r?答：根拯热力学第一定律，绝热过程的技术功肌和过程功疚分别应等于过程的焰增虽和热力学能增虽的负值，因此,在T-S图上绝热过程技术功肌和膨胀功疚的表示，实际上就是过程的焰增虽和热力学能增虽的表示。具体方法为：(见第3章思考题11)在Fw图和Tp图上如何判断过程中6叭Z、力的正负？答：当过程曲线分别指向绝热线、定容线、定温线的右侧时4、队Z力值为正：反之为负。第5章热力学第二定律

52、热力学第二定律能否表达为:“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能。”这种说法有什么不妥当？答：热力学第二定律的正确表述应是：热不可能全部变为功而不产生其它影响。所给说法中略去了“其它影响”的条件，因而是不妥当、不正确的。自发过程是不可逆过程，非自发过程必为可逆过程，这一说法是否正确？答：此说法不正确。Fl发过程具有方向性，因而必定能不可逆的；非白发过程是在一定补充条件下发生和进行的过程,虽然从理论上说来也许可以做到可逆，但事实上实际过程都不可逆，因为不可逆因素总是避免不了的。请给“不可逆过程”一个恰当的定义。热力过程中有哪几种不可逆因素？答：所谓不可逆过程是指那种系统完成逆向变化

53、回复到原先状态后，与其发生过相互作用的外界不能一一回复到原来状态，结果在外界遗留下了某种变化的过程。简单地讲，不可逆过程就是那种客观上会造成某种不可恢复的变化的过典型的不可逆因素有：机械摩擦、有限温左下的传热、电阻、白发的化学反应、扩散、混合、物质从一相溶入穷一相的过程等。则开尔文说法也不成立。试证明热力学第二定律各种说法的等效性：若克劳修斯说法不成立,Wom4A执机循环图4B不可能的热机循环证：热力学第二定律的克劳修斯表述是：热不可能H发地、不付代价地从高温物体传至低温物体。开尔文表述则为：不可能从单一热源収热使之全部变为功而不产生其它影响。按照开尔文说法，遵循热力学第二定律的热力发动机其原

54、则性工作系统应有如图4A所示的悄况。假设克劳修斯说法可以违背，热虽0可以|发地不付代价地从地温物体传至高温物体，则应有如图怕所示的情况。在这种惜况下，对于所示的热机系统当热机完成一个循环时，实际上低温热源既不得到什么，也不失去什么，就如同不存在一样，而高温热源实际上只爬放出了热虽同时，热力发动机则将该热虽全部转变为功而不产生其它影响，即热力学第二定律的开尔文说法不成立。下述说法是否有错误：循环净功瞪.愈大则循环热效率愈高：不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率；可逆循环的热效率都相等，仏=1一三。W答：说法不对。循环热效率的基木定义为：仏循环的热效率除与循环净功有关外尚与循环吸热虽Q.0的大小有关：说法不对。根据卡诺定理，只是在“工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间”的条件下才能肯定不可逆循环的热效率一定小于可逆循环，离开了这一条件结论就不正确:说法也不正确。根据卡诺定理也应当是在“工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间”的条件下才能肯定所有可逆循环的热效率都相等，一二，而且与工质的性质与关，与循环的种类无关。如果式中的温度分别采用各白的放热平均温度和吸热平均温度则公式就是正确的，即,不过这种情况下也不能说是“所有可逆循环的热效率都相等”，只能说所有可逆循环的热效率表达方式相同。答：