工程热力学思考题答案,第一章

PAGEPAGE6第一章基本概念与定义1答:.稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。2.?和外界没有热量地交换就是绝热系。3。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：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要,状态并非稳定状态之必要条件。态之必要条件。?.温度计测温的基本原理是什么？答:别和第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。经验温标的缺点是什么？为什么？答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准.由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质可能有微小的差异。促使系统状态变化的原因是什么？举例说明答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变。8.,因此为开因此为闭口系统9),是什么系统？什么情况下构成孤立的系统？,因此是闭口系统..10。分析汽车动力系统与外界的质能交换情况？,,,,过程中既有物质的进入，,,..系统和外界整个系统不能恢复原来状态。12。容器为刚性容器(1)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）功？（2)设真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）是否做功？（3)上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在p−v图上表示？（）第一种情况如图1—1(）第二种情况如图1—1(b)(）程不可以在p—vp—v图上表示出来。131—231-a-2,1—a—21-b—2?答:1-b-21—b-21—a—2但是,因而1-b—2对外作功等于可逆空减去不可逆的损失。不可逆损失未知，因此不能与1—a-2对外作功比较。14．素，系统恢复到原状态，外界产生变化。15..排斥大气功是否有用。第二章热力学第一定律?,,与过程无关，热与过程有关。若在研究飞机发动机中工质的能量转换规律时把参考坐标建在飞机上,能？在以氢氧为燃料的电池系统中系统的热力学能是否包括氢氧的化学能？答：不包括，相对飞机坐标系，外部储能为0；以氢氧为燃料的电池系统的热力学能要包括化学能,因为系统中有化学反应能否由基本能量方程得出功、热量和热力学能是相同性质的参数结论？答:不会，可知,公式中的为热力学能的差值，非热力学能,热力学能为状态参数,与过程无关。AB如图1?若隔板上有一小孔，气体泄漏入B中，分析、B两部分压力相同时、B两部分气体的热力学能如何变化？答：将隔板抽去,根据热力学第一定律其中所以容器中空气的热力学能不变.若有一小孔，以B为热力系进行分析只有流体的流入没有流出，忽略动能、势能.B部分气体的热力学能增量为，A部分气体的热力学能减少量为?答：热力学第一定律能量方程式不可以写成题中所述的形式。对于只有在特殊情况下，功w,w=pv..:分别讨论上述两式的适用范围。答:适用于任何过程，任何工质.可逆过程，任何工质为什么推动功出现在开口系能量方程式中，而不出现在闭口系能量方程式中？答：推动功是由流进（出）的流进（出）.8。焓是工质流入（或流出）开口系时传递入（或传递出）答:有焓值。等于系统的内能U加上压强p和体积V,H=U+pV9气体流入真空容器中，是否需推动功？答：无推动功，但有膨胀功答：无推动功，但有膨胀功?只要在平均单位时间所作的轴功、吸热量以及工质的平均流量为常量，虽然它内部工质的状态及流动情况是变化的，但这种周期性的变化规律不随时间而变，所以仍然可以利用稳定流动能量方程式分析其能量转换关系为什么稳定流动开口系内不同部位工质的比热力学能，比焓，比熵等都会改变，而整个系统的,,.:上述三式中的相互关系是什么?;膨胀功等于技术功与流动功的代数和。几股流体汇合成一股流体称为合流，如图2—2所示。工程上几台压气机同时向主气道送气以及混合式取1—12—2和3—3截面之间的空间为控制体积，列出能量方程式并导出出口截面上焓值h3的计算式。答:忽略动能影响的稳定流动、且混合过程为绝热所以第三章理想气体的性质1.怎样正确看待“理想气体”这个概念?在进行实际计算是如何决定是否可采用理想气体的一些公式?答:理想气体：分子为不占体积的弹性质点，除碰撞外分子间无作用力。理想气体是实际气体在低压高温时（气体的密度是否足够小（2.若为理想.2否都是0022414m3/mol？0.022414m3/mol3。摩尔气体常数R值是否随气体的种类不同或状态不同而异？答：摩尔气体常数不因气体的种类及状态的不同而变化.4.如果某种工质的状态方程式为pv=RgT答：一种气体满足理想气体状态方程则为理想气体，那么其比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数。5.,??在不同温度下、是否总是同一定值？6.麦耶公式是否适用于理想气体混合物？是否适用于实际气体？答:迈耶公式的推导用到理想气体方程,因此适用于理想气体混合物不适合实际气体.7.或h)可以表示为p和v??答:不矛盾。实际气体有两个独立的参数.理想气体忽略了分子间的作用力，所以只取决于温度。8?.热力学能或焓的参照状态通常取0K或00，热力学能值为0.熵的基准状态取p0=101325PaT0=0K0。9。气体热力性质表中的h、u及s0的基准是什么状态？答:气体热力性质表中的h、u及s0的基准是什么状态Pa。在如图3—1所示的T—s图上任意可逆过程1—2的热量如何表示？理想气体在1和2状态间的热力学能变化量、焓变化量如何表示？若在1—2经过的是不可逆过程又如何？答：图3-2中阴影部分面积为多变过程1—2.下面两式计算得到：过初始状态点，做定容线2-2’，图3—3中阴影部分面积为多变过程1-2过初始状态点，做定压线2—2’，图3-4中阴影部分面积为多变过程1-2的焓变化量。若为不可逆过程,热力学能、焓不变如上图.热量无法在图中表示出来。理想气体熵变计算式（3—39、(3-4（—4）??答：可以。因为熵是状态参数，只与初终状态有关，与过程无关.12??的，所以这一结论是错误的。13.（）气体吸热后熵一定增大（（）气体吸热后温度一定升高（气体吸热后热力学能一定升高（。(4）气体膨胀时一定对外做功（）(5）(）答（1）(） （2） 3×) 4() (）)14。氮、氧、氨这样的工质是否和水一样也有饱和状态的概念,也存在临界状态？也有饱和状态,也存在临界状态。?三相点与临界点有什么差异？答：水的三相点状态参数不是唯一的，其中温度、压力是定值而比体积不是定值；临界点是唯一的，其比;和水线与饱和蒸汽线不再有分别。??,0,,对不对？为什么？..不能得到这样的结果。18．有人认为热力学第一定律解析式和比热容定义，所以认为是普遍适用于一切工质的。进而推论得出水定压汽化时，温度不变因此其焓变量。这一结论错误在哪里？答：适用于理想气体，不能应用于水定压汽化过程，水不能作为理想气体来处理.第四章气体和蒸汽的基本热力过程4。1根据过程特点（及状态方程）——确定过程方程分析能量转换关系图及T—S）例：1)过程方程式：常数（特征）常数（2)始、终状态参数之间的关系：=3）计算各量：=0、=0、==P−V图，T−S图上工质状态参数的变化规律及能量转换情况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:不是都适用。第一组公式适用于任何一种过程。第二组公式适于定容过程,适用于定压过程。度不变，在定温过程中是否需对气体加入热量？如果加入的话应如何计算？答：定温过程对气体应加入的热量4。5答：成立。这可以由热力学第一定律知，由于是定容过为零.故,它与外界是否对系统做功无关.4.6绝热过程的过程功和技术功的计算式：=，=是否只限于理想气体？是否只限于可逆绝热过程？为什么？=，=不只限于可逆绝热过程。4。7试判断下列各种说法是否正确:(1）定容过程既无膨胀(或压缩）功的过程；(2)绝热过程即定熵过程;（3）多变过程即任意过程.答:（1)（×)；（2）（×）；（3)（×）4.8参照图4—17：试证明：.途中1—2、4—3为定容过程，1-4、2-3为定压过程。证明：=,=因为：是状态量与过程无关，与起始状态一样,故=，由图知，所以：94-18a—b点及c与哪个大?（2）若、c答：b、c在同一条绝热线上，若b、c在同一条定温线上，二者相等。因为，a-b加上,而故>0.410?411下列三式的使用条件是什么？，答：使用条件理想气体可逆绝热过程。4.12在T-s图上如何表示绝热过程的技术功和膨胀功？答：绝热过程，不管是否是可逆过程都有，故有:（图中阴影部分2）4。13在p-v图和T-s图上如何判断过程中的正负？4.14答：对于可逆绝热过程水蒸气和理想气体都有：，差别在于水蒸气没有适当而简单的状态方程，同时也不都是温度的单值函数。4。15实际过程都不可逆，那么本章讨论的理想可逆过程有什么意义？答：意义在与实际过程是很复杂的不可逆过程，我们可以借助理想可逆过程分析,及可得到实际气体的规律。第五章热力学第二定律1热力学第二定律能否表达为?答:不能这样表述。表述不正确，对于可逆的定温过程,所吸收的热量可以全部转化为机械能,但是自身状态发生了变化.所以这种表述不正确.5。2理想气体进行定温膨胀时，可从单一恒温热源吸入的热量，将之全部转变功对外输出，是否与热力学第二定律的开尔文叙述矛盾？提示：考虑气体本身是否有变化。答:不矛盾，因为定温膨胀气体本身状态发生了改变。5。3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：不正确。自发过程是不可逆过程是正确的.非自发过程却不一定为可逆过程。5。4请归纳热力过程中有哪几类不可逆因素？答:。不可逆因素有：摩擦、不等温传热和不等压做功。5。5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，则开尔文说也不成立。答:热力学第二定律的两种说法反映的是同一客观规律—-自然过程的方向性→是一致的,只要一种表述.Q2T2T1循环热机在两热源间工作,并且它放给低温热源的热量恰好等于Q2。整个系统在完成一个循环时，所产生的唯一效果是热机从单一热源取得热量Q1-Q2，并全部转变为对外输出的功热Q2,又从热机处接受Q2,法，⇒必须违反了开尔文说法。反之，承认了开尔文说法，克劳修斯说法也就必然成立。5。6下列说法是否有误：（）循环净功t（)）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（×）5。7循环热效率公式和是否完全相同？各适用于哪些场合？答：这两个公式不相同。适用于任何工质，任何循环.适用于任何工质，卡诺循环。下列说法是否正确：（1）熵增大的过程必定为吸热过程（×)；（2)熵减小的过程必为放热过程（×)；（3）定熵过程必为可逆绝热过程（×)。(4）熵增大的过程必为不可逆过程(×）（5)使系统熵增大的过程必为不可逆过程（×）(6）熵产的过程必为不可逆过程(√）下列说法是否有错误：不可逆过程的熵变无法计算（×）,另一为不可逆，则答：,,不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵答:不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵不可逆绝热压缩的终态熵也大于初态熵。（4)工质经过不可逆循环有