第1章和第2章重点思考题和习题解答

第和2章点考和题答第章基本念思题平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什么要引入平态的概念？答平状态是在不受外界影响的条件下统的状态参数不随时间而变化的状态而稳定状态则是不论有无外界影响系的状态参数不随时间而变化的状态可见平衡必稳定而稳定未必平衡力学中引入平衡态的概念为能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。准衡过程与可逆过程有何区别？答无散的准平衡过程才是可逆过程以可逆过程一定是准平衡过程而准平衡过程不一定是可逆过程。不逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？答正不可逆过程是指不用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。习题某器被一刚性分为两部分在容器不同部位装有3块力表如－9所示压力表上读数为1.75，表A的数为bar，如果大气压力计读数为0.97，试确定表的数及两部分容器内气体的绝对压力。解：

pp0.971.101bp2.070.32bar2b

<0.97barCb2如1所示一圆筒形容器，其直径为，表A的数为kPa，表B的读数为170kPa大压力为mmHg试⑴真空室及12两的绝对压力⑵表C的数；⑶圆筒面所受的作用力。解：

p

＝pp真空室

1001000mmHg0汞柱p1

真空

0kPaappkPa21bppc

真空

1901901

33pdV13330.333pdV13330.33Fp

真空室

1)A100133.34

2119.0N一力系发生状变化，压力随体积的变化关系为

pV

常数，若热力系初态为kPa0.3

，问当系统体积膨胀至

时对外作功为多少？解：改过程系统对外作的功为W

0.50.3

p1.3V

p1.3110.3

(V2

1

)（积分公式：

x

）某缸中气体由

膨胀至0.3，气体的压力及容积按MPa和m

计算，则膨胀过程中气体的压力和体积的函数关系为解：气体所作的膨胀功为：

p0.24V0.04

，试求，气体所作的膨胀功。V0.04)VJ0.11-10利储气罐中的压缩空气度变的情况下给气球充气时气球内没有气体，故可认为其初始体积为零；充满气体后气球的体积为2，若大气压力为0.09，充气过程中气体所作的功。解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程中，内外压力始终保持相等，恒等于大气压力0.09MPa所以气体对外所作的功为：

6

10

5

J2

第章热力第定思题下说法是否正确？⑴气体胀时一定对外作功。错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。⑵气体压缩时一定消耗外功对，因为根据热力学第二定律体不可能自压缩的要想压缩体积，必须借助于外功。⑶气体胀时必须对其加热。错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，不用对其加热。“何没有体积变化的过程就一定不对外作功”的说法是否正确？答不正确因为外功的含义很比如电磁功面张力功等等如只考虑体积功的话，那幺没有体积变化的过程就一定不对外作功。说下列各式的应用条件：⑴

q闭口系的一切过程⑵

⑶⑷

闭口系统的准静态过程qpv)1开口系统的稳定流动过程，并且轴功为零q()开口系统的稳定定压流动过程，并且轴功为零；或者闭口系统的定压过程。习题某机每完成一循环，工质由高温热源吸热2000kJ，低温热源放热kJ在压缩过程中工质得到外功650，求在膨胀过程中工质作功多少？解：

W膨

QQ1200kJ吸压某间夏日使用电风扇功率为kW若室外高温空气向室内传递的热量忽略不计，求每小时室内空气的热力学能变化多少？解：

UQ237.2J/3

如图所。某闭口系统，工质沿a由态a变到状态b时吸热100kJ对外作功40当工质沿a-d-b过变到状态时对外作功20，a-d-b过中工质与外界交换的热量。当工质沿曲线从b返初态时对统作功30kJ，求此过程中工质与外界换的热量；如Uad

kJ求程与d-b外界交换的热量。解：状态和状态a间的内能之差为：

图习2-4附

ab

UQ60kJba所以，过中工质外界交换的热量为：Q

a

UkJab工质沿曲线从b返初a，工质与外界交换的热量为：Qb

Uaab根据题中给定的点能，可知b点内能值为60kJ，所以:

db

U6020kJbd由于过为定容过程，系统不对外作功，所以过与外界交换的热量为：Q

d

Ud

db

20kJ所以过系统对外作的功也就是a-d过系统对作的功，故a-d过系统与外界交换的热量为：Q

a

ad

a

ad

a

2060kJ定工质，经历由下表所列四个过程组成的循环，请填充下表中空缺的数据过程

Q-1000

kJ-395-1000空在某压气机被压缩，压缩前空气的参数为4

p.MPa,v=/kg。压2

333333缩后为

8MPa,2

/kg，在缩过程中每空气的热力学能增加为，同时向外界放热50；压气机每分钟生产压缩空气10kg，试求：（1压缩过程中对每kg空气所作的压缩功；（2生产每kg压空气所需的轴功；（3带动此压气机所需功率至少为多少kW解：压缩过程中每千克空气所作的压缩功为：q146.5kJ/忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每kg压空气所需的轴功为：wqh0.1750.1s所以带动此压气机所需的功率至少为：42kW60

3

kJ/kg2-12某稳定流动系统，已知进口体参数为

MPa,

，2100kJ/kg,300

m/s；出口数为

0.13MPa,

，u1500

，

c

气体的质量流量

流系统时向外传出的热量为假定气体流过系统时重力位能的变化忽略不计，求气体流过系统对外输出的功率。解由过程是稳定流动过程气体流过系统时重力位能的变化忽略不计以统的能量平衡式为1Q2

2f

S其中，气体在进口处的比焓为：pv21000.6262329400J/kg1气体在出口处的