热工基础思考题答案

思考题第一章平衡状态与稳定状态有何区分？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？描述。表压力或真空度能否作为状态参数进展热力计算？假设工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？表或真空计的读数可能变化，由于测量所处的环境压力可能发生变化。当真空表指示数值愈大时，说明被测对象的实际压力愈大还是愈小？答：真空表指示数值愈大时，说明被测对象的实际压力愈小。准平衡过程与可逆过程有何区分？肯定是可逆过程。不行逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺缘由？答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进展加热，空气压力上升，大于环境压力，瓶塞被自用U答：严格说来，是有影响的，由于U型管越粗，就有越多的被测工质进入U型管中，这局部工质越多，它对读数的准确性影响越大。其次章绝热刚性容器，中间用隔板分为两局部，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将布满整个容器。问：⑴空气的热力学能如何变化？⑵空气是否作出了功？⑶能否在坐标图上表示此过程？为什么？〔〕空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变。空气对外不做功。不能在坐标图上表示此过程，由于不是准静态过程。2.以下说法是否正确？⑴气体膨胀时肯定对外作功。错，比方气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。⑵气体被压缩时肯定消耗外功。功。⑶气体膨胀时必需对其加热。错，比方气体向真空中的绝热自由膨胀，不用对其加热。⑷气体边膨胀边放热是可能的。对，比方多变过程，当nk⑸气体边被压缩边吸入热量是不行能的。错，比方多变过程，当nk⑹对工质加热，其温度反而降低，这种状况不行能。错，比方多变过程，当n大于1，小于k“任何没有体积变化的过程就肯定不对外作功”的说法是否正确？那么没有体积变化的过程就肯定不对外作功。2-61-21-a-2各量的大小：⑴W与W；(2) U与 U；(3)Q12〕W

Q1a2大。

12 1a2

12 1a21a2(2)一样大。2-64〔3〕Q大。1a2说明以下各式的应用条件：⑴quw闭口系的一切过程⑵qupdv闭口系统的准静态过程⑶qu(pv pv)22 11开口系统的稳定流淌过程，并且轴功为零⑷qup(v2

v)1开口系统的稳定定压流淌过程，并且轴功为零；或者闭口系统的定压过程。系？〔开口系统时，〔宏观动能和势能〕的变化；流淌功又称为推动功，1kg备的轴功。对于稳定流淌，工质的技术功等于膨胀功与流淌功差值的代数和。假设工质进、出热力设备的宏观动能和势能变化很小，可无视不计，则技术功等于轴功。第三章抱负气体的c和cp v

之差及c和cp

之比是否在任何温度下都等于一个常数？答：抱负气体的c和cp v

之差在任何温度下都等于一个常数，而c和cp v

之比不是。1假设比热容是温度t的单调增函数，当t t时，平均比热容c|t1

、c|t2、c|t2

中哪一2 1个最大？哪一个最小？

0 0 t11答：由c|t1

、c|t2

、c|t2

的定义可知0 0 t1

cdtc10tc1010 t1

c(t

，其中0t1ct20

t2cdt 0t2t2cdt

c(t

，其中0t2ct2t1

t1t t12

c(t

)，其中t1

t2t由于比热容是温度t的单调增函数，所以可知c|t2>c|，又由于tct2t

011ctt1ct2 0 2

01(ct2ct2)t (ct2ct1)t 0ct2ct2t t

t 2 t 0 1 t1 2 1故可知c|t2最大，t1

1 0 1 1 0又由于：

tt2cdt

1cdt

tt(tttt

)1cdtt

t2cdtct2

ct 10

20 1 2 0 1t110 0 tt tt1112 12(tt 1 2

)tct11 0

(t2

t)t1

ct2t1

(t t 2

)t(ct21 t1

ct1)0 0tt tt12 12所以c|t1最小。02.pvR质的比热容仅是温度的函数吗？

Tg答：不肯定，比方抱负气体遵循此方程，但是比热容不是常数，是温度的单值函数。这种物质的比热容不肯定仅是温度的函数。由比热容的定义，并考虑到工质的物态方程可得到：dq d(uw) du dw du dv duc p RdT dT dT dT dT dT dT g度的函数了。在uv图上画出定比热容抱负气体的可逆定容加热过程、可逆定压加热过程、可逆定温加热过程和可逆绝热膨胀过程。u1u1234v答：图中曲线1为可逆定容加热过程；2为可逆定压加热过程；3为可逆定温加热过程；4v1，从下向上。可逆定压加热过程有：Tc c du PPdvP P1dvcdvucvc v R 1 1 2c和c1

为常数，且考虑到v0时，u0，所以c 02 2ucv1所以此过程为过原点的射线2，且向上。抱负气体的可逆定温加热过程有：uqw0qw0气体对外做功，体积增加，所以为曲线3，从左到右。可逆绝热膨胀过程有：c c 1dupdv 1vk

dvu

1 ck1vk1 2c、c1

为常数2所以为图中的双曲线4，且方向朝右〔膨胀过程。pv图Ts图上⑴空气升压，升温，又放热；⑵空气膨胀，升温，又放热；( 此过程不行能)⑶n1.6的膨胀过程，并推断qwu的正负；⑷n1.3的压缩过程，推断qw、u的正负。答：pTpTn=0An=11<n<kn=±∞n=kvsvs空气升温、升压、又放热有：qc

R

T0,且T TV n1 2 1 2 1所以：cV

Rn1

1nk此多变过程如下图，在p－v图上，此过程为沿着几条曲线的交点A向上，即沿压力和温度增加的方向；在T-s图上此过程为沿着几条曲线的交点ApTn=0n=1ApTn=0n=1A1<n<kn=±∞n=kn=0An=11<n<kn=±∞n=kvs空气膨胀，升温，又放热有：qc

R

T0,且T TV n1 2 1 2 1所以：cV

Rn1

1nkn=0An=0An=1n=±∞n=k1<n<kpn=1.6n=kn=1.6pn=1.6n=kn=1.6Tn=1n=0n=1An=kn=±∞n=1.6n=0n=1An=±∞n=1.6n=kv svsn1.6p－v图上，膨胀过程体积增大，过程从几条曲线的交点A下；在T－s图上，过程从几条曲线的交点A向下。此过程为放热，对外做功，内能削减。pTn=0An=1pTn=0An=1n=1.3n=±∞n=kn=0An=1n=±∞n=kn=1.3vsn1.3p－v图上，压缩过程体积减小，过程从几条曲线的交点AT－s图上，过程从几条曲线的交点A增加。在Ts图上，如何将抱负气体任意两状态间的热力学能和焓的变化表示出来。答：抱负气体的内能和焓都是温度的单值函数，因此在Ts图上，定内能和定焓线为一条平行于T轴的直线，只要知道初态和终态的温度，分别在Ts图上找到对应温度下的定内能和定焓直线，就可以确定内能和焓的变化值。凡质量分数较大的组元气体，其摩尔分数是否也肯定较大？试举例说明之。答：依据质量分数和摩尔分数的关系，有：wMiMx ii wiMi并不大。抱负混合气体的比热力学能是否是温度的单值函数？其cp答：不是。由于抱负混合气体的比热力学能为：

c是否仍遵循迈耶公式？vu xum i mii其中x是摩尔组分，而u是温度的单值函数，所以抱负混合气体的比热力学能不仅是温度i i数。其cp

c仍遵循迈耶公式，由于：v Cp,m

C v,m

(xCi

p,mi

xCi

v,mi

xR Ri m mi i有人认为由抱负气体组成的封闭系统吸热后，其温度必定增加，这是否完全正确？你认为哪一种状态参数必定增加？程中吸热的同时对外作正功，当作的正功大于吸热量，其内能必定削减，温度必定降低。只有熵值必定增加，由于依据克劳休斯不等式有:dsdQdT其中等号适用于可逆过程，不等号适用于不行逆过程，对于不行逆过程，T为热源的温度，由于温度T〔dQ0〕时，系统的熵必定增加。3－173-1711Ma1时，要想使气流的速度增加，要求喷管的截面积沿气流方向渐渐减小，即渐Ma1即渐扩喷；而对于先缩后扩的缩放喷管〔也称拉戈尔喷管，在最小截面处气流的流速恰好管适用于做喷管；对于超声速气流，渐缩管适用于做扩压管，渐扩管适用于做喷管。第四章循环的热效率公式

1q2t q1

1T2Tt2T和 1有何区分？各适用什么场合？答：前式适用于各种可逆和不行逆的循环，后式只适用于可逆的卡诺循环。小于可逆循环的热效率，这些说法是否正确？为什么？答：不正确，热效率为输出净功和吸热量的比，因此在一样吸热量的条件下，循环输的条件下。在一样的初态和终态下，不行逆循环的热效率肯定小于可逆循环的热效率。热力学其次定律可否表述为“机械能可以全部变为热能，而热能不行能全部变为机械能”？答：不对，必需保证过程完毕后对系统和外界没有造成任何影响这一条件。否则热能可以全部变为机械能，比方抱负气体的定温膨胀过程，系统把从外界吸取的热量全部转化为机械能，外界虽然没有任何任何变化，但是系统的体积发生转变了。以下说法是否正确？为什么？⑴熵增大的过程为不行逆过程；⑵不行逆过程的熵变S无法计算；⑶ S必大于可逆途径的S；⑷ 工质经受不行逆循环后S0；⑸ 自然界的过程都是朝着熵增的方向进展的，因此熵减小的过程不行能实现；⑹ 工质被加热熵肯定增大，工质放热熵肯定减小。答：〔1〕不正确，只有孤立系统才可以这样说；不正确，S为状态参数，和过程无关，知道初态和终态就可以计算；不对，SS相等；不对，工质经受可逆和不行逆循环后都回到初态，所以熵变为零。不对，比方系统的抱负气体的可逆定温压缩过程，系统对外放热，熵减小。工质被加热熵肯定增大，但是系统放热，熵不肯定减小。假设是可逆过程，熵才肯定减小。假设工质从同一初态动身，分别经受可逆绝热过程与不行逆绝热过程膨胀到一样的终压力，两过程终态的熵哪个大？对外作的功哪个大？试用坐标图进展分析.答：不行逆过程熵大，可逆过程作功大了一样的热量，工质终态的熵是否一样？为什么？，故终态的熵不同。工质由初态经过一不行逆绝热过程膨胀到终态态？初态。20kJ25kJ，请问能否通过可逆绝过程使系统回到初态？为什么？能否通过不行逆绝热过程使系统回到初态？答：依据克劳休斯不等式，我们知道系统在过程中的熵变满足：SQ

20(kJ)0T T(K)统回到初态。闭口系统经受了一不行逆过程对外作功10kJ5kJ，问系统的熵变是正、是负还是不能确定？答：熵是状态参数，功和热量都是过程量，所以不能确定系统的熵变。第五章热水泵必需安装在热水容器下面距容器有肯定高度的地方，而不能安装在热水容器上面，为什么？答：保证其压力。锅炉产生的水蒸气在定温过程中是否满足的关系？为什么？答：不对，由于水蒸气不能看作是抱负气体，其内能不仅是温度的函数，还是压U0。0℃0℃0℃的水存在？为什么？0℃0℃0℃的水存在，由于水的三相点温度为℃，低于三相点温度，只可能是固态或是气态。25MPa1MPa的水那样经受汽化过程？为什么？答：不行以，由于水的临界点压力为，故此，当压力高于临界压力时，它的汽化不经过气液两相区，而是由液相连续的到达气相。

dTdT=0，由此得p出结论，水定压汽化时dhc

dT0，此结论是否正确？为什么？p答：不正确，由于定压汽化过程中发生了相变，上式只适用于不发生相变的过程。试解释湿空气、湿蒸汽、饱和湿空气。答：湿空气：含水蒸汽的空气；湿蒸汽：含有液态水的水蒸气；饱和湿空气：相对湿度为100％的湿空气。对未饱和湿空气与饱和湿空气分别推断干球温度、湿球温度、露点温度三者的大小。答：未饱和湿空气：干球温度>湿球温度>露点温度饱和湿空气：干球温度>湿球温度＝露点温度在一样的温度及压力下，湿空气与干空气相比，那个密度大？答：干空气的密度大。同一地区阴雨天的大气压力为什么比晴朗天气的大气压力低？答：阴雨天相对湿度高，水蒸气分压力大。假设两种湿空气的总压力和相对湿度一样，问：温度高的湿空气含湿量大还是温度低的湿空气含湿量大？为什么？1答：由d0.662高含湿量大。

P Ps

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