2022年热力学课后思考题解答 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第 1 章 基本概念 闭口系与外界无物质交换,系统内质量将保持恒定,那么,系统内质量保持恒定的热力系肯定是闭口系统吗 . 答：否；当一个掌握质量的质量入流率与质量出流率相等时如稳态稳流系统,系统内的质量将保持恒定不变； 有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不行分割,所以开口系不行能是绝热系；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量交换的系统；热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量,是过程量,过程一旦终止就无所谓“ 热量”；物质并不“ 拥有” 热量；一个系统能否绝热与其边界是否对物质

2、流开放无关； 平稳状态与稳固状态有何区分和联系,平稳状态与匀称状态有何区分和联系 . 答：“ 平稳状态” 与“ 稳固状态” 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；但平稳状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平稳状态就一般指在外界作用下保持不变,这是它们的区分所在； 倘使容器中气体的压力没有转变,试问安装在该容器上的压力表的读数会转变吗？在确定压力运算公式P P b P e P P b ；P P b P v P P b 中,当地大气压是否必定是环境大气压 . 答：可能会的；由于压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差；环境介质压力,譬如大气压力,是地面以上空气柱

3、的重量所造成的,它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化,因此, 即使工质的确定压力不变,表压力和真空度仍有可能变化；“ 当地大气压” 并非就是环境大气压；精确地说,运算式中的 Pb 应是“ 当地环境介质” 的压力,而不是任凭任何其它意义上的“ 大气压力”,或被视为不变的“ 环境大气压力”； 温度计测温的基本原理是什么 . 答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上；它利用了“ 温度是相互热平稳的系统所具有的一种同一热力性质” ,这一性质就是“ 温度” 的概念；体会温标的缺点是什么.为什么 . 答：由选定的任意一种测温物质的某种物理性质,采纳任意一种温度标定规章所得到的温标称为体

4、会温标；由于体会温标依靠于测温物质的性质,当选用不同测温物质制作温度计、采纳不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时,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差值可能是微小的,因而任何一种体会温标都不能作为度量温度的标准；这便是体会温标的根本缺点；促使系统状态变化的缘由是什么.举例说明；答：分两种不怜悯形： 假设系统原本不处于平稳状态,系统内各部分间存在着不平稳势差,就在不平稳势差的作用下,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,由于水和铁块之间存在着温度差异,起初系统处于热不平稳的

5、状态；这种情形下,无需外界赐予系统任何作用,系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化：铁块的温度逐步降低,水的温度逐步上升,最终系统从热不平稳的状态过渡到一种新的热平稳状态； 假设系统原处于平稳状态,就只有在外界的作用下作功或传热系统的状态才会发生变；图 1-16a、b 所示容器为刚性容器：将容器分成两部分；a b 一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板； 假设突然抽去隔板,气体 系统 是否作功？设真空部分装有很多隔板,每抽去一块隔板让气体先复原平图 1-16 摸索题 8 附图1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - -

6、 工程热力学复习摸索题解答 衡再抽去一块,问气体 系统 是否作功？上述两种情形从初态变化到终态,其过程是否都可在 P-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； b 情形下系统也与外界无力 的作用,因此系统不对外界作功； a 中所示的情形为气体向真空膨胀 自由膨胀 的过程,是典型的不行逆过程；过程中气体不行能处于平稳状态,因 此该过程不能在 P-v 图上示出； b 中的情形与 a 有所不同,假设隔板数量足够多,每当抽去一块隔板时,气体只作极微小 P-v 的膨胀, 因而可认为过程中气体始终处在一种无限接近平稳的状态中,即气体经受的是一种准静过程,这种

7、过程可以在 图上用实线表示出来； 经受一个不行逆过程后,系统能否复原原先状态？包括系统和外界的整个系统能否复原原先状态？答：所谓过程不行逆,是指一并完成该过程的逆过程后,系统和它的外界不行能同时复原到他们的原先状态,并非简洁地 指系统不行能回复到原态；同理,系统经受正、逆过程后复原到了原态也并不就意味着过程是可逆的；过程是否可逆,仍 得看与之发生过相互作用的全部外界是否也全都回复到了原先的状态,没有遗留下任何变化；原就上说来经受一个不行逆 过程后系统是可能复原到原先状态的,只是包括系统和外界在内的整个系统就肯定不能复原原先状态； 系统经受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？

8、假设上述正向及逆向循环中有不行逆因素,就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；依据可逆的概念,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先的状态,不 遗留下任何变化；假设循环中存在着不行逆因素,系统完成的是不行逆循环时,虽然系统回复到原先状态,但在外界肯定 会遗留下某种永久无法复原的变化；留意：系统完成任何一个循环后都复原到原先的状态,但并没有完成其“ 逆过程”,因此不存在其外界是否“ 也复原到原 来状态” 的问题；一般说来,系统进行任何一种循环后都必定会在外界产生某种效

9、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；由于活塞也包含在系统内,既然系统完成的是循环过程,从总的结果看来活塞并未转变其位置,实际上不存 在排斥大气的作用；第 2 章热力学第肯定律A 隔板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；假设将隔板抽去,分析容器中空气的热力学能如何变化？假设隔板上有一小孔,气体泄漏人B 中,分析A、 B 两部分压力相同时A、 B 两部分气体的B 比热力学能如何变化？答 : 定义容器内的气体为系统,这是一个掌握质量；自由

10、膨胀由于气体向真空作无阻自由膨胀,不对外界作功,过程功 W 0；容器又是绝热的,过程的热量 Q 0,因此,根 据热力学第肯定律 Q U W,应有 U 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先一样,没有变化；假设为抱负气体,就其温度不变； 当隔板上有一小孔,气体从 A 泄漏人 B 中,假设隔板为良好导热体,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稳状态,情形像上述作自由膨胀时一样,两部分气体将有相 同的比热力学能,按其容积比安排气体的总热力学能；假设隔板为绝热体,就过程为 A

11、对 B 的充气过程,由于 A 部分气 体需对进入 B 的那一部分气体作推动功,充气的结果其比热力学能将比原先削减,B 部分气体的比热力学能就会比原先升2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工程热力学复习摸索题解答A 部分气体的温度将比B 部分的低见习题4-22；高,最终两部分气体的压力会到达平稳,但热力学第肯定律的能量方程式是否可写成quPvq2q1u2u1w2w1的形式,为什么？答：热力学第肯定律的基本表达式是：过程热量= 工质的热力学能变化+ 过程功q1、 q2 和 w1、w2；对于过程第一个公式中的Pv 并非

12、过程功的正确表达,因此该式是不成立的；热量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1-2 并不存在过程热量qq2q1和过程功ww 2w 1,因此其次个公式也是不成立的；.热力学第肯定律解析式有时写成以下两种形式：quwqu2 1Pdv分别争论上述两式的适用范畴；答：第一个公式为热力学第肯定律的最普遍表达,原就上适用于不作宏观运动的一切系统的全部过程；其次个表达式中由于将过程功表达成2Pdv,这只是对简洁可压缩物质的可逆过程才正确,因此该公式仅适用于简洁可压缩物质的可逆过1程； .为什么推动功显现在开口系能量方程式中,而不显现在闭口系能量方程式中？答：当流体流

13、淌时,上游流体为了在下游占有一个位置,必需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动功或推出功相互作用；反之,闭口系统由于不存在流体的宏观流淌现象,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量方程式中不会显现推动功项；.稳固流淌能量方程式2-16是否可应用于活塞式压气机这种机械的稳固工况运行的能量分析？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言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

14、,因此,对于这种机器的稳固工作情形,稳态稳流的能量方程是适用的； .开口系实施稳固流淌过程,是否同时满意以下三式： Q d U W Q d H W tm 2 Q d H d c f mg d z W i2上述三式中 W 、Wt 和 Wi 的相互关系是什么 . 答：是的,同时满意该三个公式；第一个公式中 dU 指的是流体流过系统时的热力学能变化,W 是流体流过系统的过程中对外所作的过程功；其次个公式中的 Wt 指的是系统的技术功；第三个公式中的 Wi 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3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 15 页精选学习资料 - -

15、 - - - - - - - 工程热力学复习摸索题解答 热工装置说来,所谓“ 内部功” 与机器轴功的区分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；从根本上说来,技术功、内部功均来源于过程功；过程功是技术功与流淌功推出功与推动功之差的总和；而内部功就是从技术功中扣除了流体流淌动能和重力位能的增量之后所剩余的部分；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、2-2 和 3-3 截面之间的空间为掌握体积,m in,i图 2-12 合流列出能量方程式,并导出出口截面上

16、焓值h3 的运算式；答：认为合流过程是绝热的稳态稳流过程,系统不作轴功,并忽视流体的宏观动能和重力位能；对所定义的系统,由式2-28 QdECVin1h1c2gzm out,imh1c2gz W shaft,id2i12应有能量平稳m h outm hin0nmm 1h 1m 2h2m 3h3h 3m 1h 1m 2h 2m 3第 3 章抱负气体的性质怎样正确看待“ 抱负气体” 这个概念？在进行实际运算时如何打算是否可采纳抱负气体的一些公式？答：抱负气体并非实际存在的气体；它只是通常气体的一种抽象物,当实际气体压力趋于零,比体积趋于无限大时才表现出抱负气体性质；相对通常的压力和温度而言,当实际

17、气体的温度较高,压力较低,而运算精度要求又不是太高时,可以采纳抱负气体的一些公式对之进行运算；气体的摩尔体积Vm 是否因气体的种类而异？是否因所处状态不同而异？任何气体在任意状态下摩尔体积是否都是l ？答：同温同压下,任何 1 摩尔气体都具有相同的容积；但是,假设气体的状态不同,其摩尔体积并不相同,只在标准状况下气体的千摩尔体积才等于 22.4 m3/kmol ； 摩尔气体常数 R 的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 R 的值恒等于 8.3143 kJ/kmolK ,不因气体的种类不同或状态不同而异； 假如某种工质的状态方程式为 Pv = RgT ,那么这种工质比热容、热

18、力学能、焓都仅仅是温度的函数吗？答：抱负气体的状态方程式为 Pv = RgT,听从这一方程的气体均属抱负气体；依据抱负气体模型,其热力学能、焓都仅仅是温度的函数；抱负气体的比热容与过程的性质有关,也与温度有关,对于肯定的过程而言,抱负气体的比热容仅是温度的函数；对于一种确定的抱负气体,cp cv是否等于定值？cp/cv 是否为定值？在不同温度下cp cv、cp/cv 是否总是同肯定值？答：依据迈耶公式,cpcv = Rg,对于一种确定的抱负气体Rg 是一常数,不因温度变化而转变；热容比cp/cv 就不同,它与4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 15 页精选学习资料 -

19、- - - - - - - - 工程热力学复习摸索题解答 气体的种类有关,而且,对于一种确定的抱负气体它仍与气体的温度有关,随温上升而降低； 迈耶公式 cp cv = Rg 是否适用于抱负气体混合物？是否适用于实际气体？答：迈耶公式 cp cv = Rg 也适用于抱负气体混合物,这时式中的 cp 、 cv 应是混合气体的定压比热容和定容比热容,对于 质量比热容,应有 cp = wicp,i , cv = wicv,i ； Rg 是混合气体的折算气体常数,Rg = wiRg,i ；以上 wi 为混合气体的 质量分数；迈耶公式依据抱负气体的热力学能和焓为温度的单值函数这一性质导出,不适用于实际气体

20、； 试论证热力学能和焓是状态参数；抱负气体热力学能和焓有何特点？答：所谓热力学能是指因物质内部分子作热运动的所具有的内动能,分子间存在相互作用力而相应具有的内位能、维护一 定分子结构的化学能、原子核内部的原子能,以及电磁场作用下的电磁能等；在无化学反应、原子核反应的情形下,物质 的化学能和原子核能无变化,可不予考虑,物质的热力学能变化仅包含内动能和内位能的变化；依据分子运动论和量子理论,普遍说来分子热运动所具有的内动能是温度的函数,而内位能就是温度和比体积的函数,即物质的热力学能是物质的状态参数；依据热力学第肯定律,工质从状态1 经某种热力过程变化到状态2 时,1 a 2 有能量平稳关系dQd

21、Ud Wb 从另一方面说来,当工质经受热力循环时,应有循环的净热量等于循环的净c 功：dQdW热力学能是状态即参数的论证 dQdW0如此,对于如下图的1a2c1 和 1b2c1 两个热力循环,应有1 a2dQd W2c 1 dQd W0及1b2 dQd W2c 1dQd W0比照两式,可见1 a2dQdW1 b2 dQd W由热力学第肯定律的表达式,依据式及有dU 0及1 a2dU1 b2d UdU 是某个状态参数的全微分,可见热力学能U 为状态参数；这说明积分函数dU 的求积结果与路径无关,即5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 15 页精选学习资料 - - - - -

22、 - - - - 工程热力学复习摸索题解答P 和 v 的函数,即u = fuP, v；但又曾得出结论,抱负气体的热力学能、 气体有两个独立的参数,u 或 h 可以表示为焓只取决于温度,这两点是否冲突？为什么？答：不冲突；依据抱负气体模型,抱负气体的分子只有内动能,不存在内位能,其热力学能仅包含内动能,因此其热力学能 u 只是温度的函数；焓参数 h 的定义为 h = u+ Pv,由于抱负气体遵循状态方程 Pv = RgT,可见抱负气体的焓参数也仅为温度的函数；另一方面,从状态方程看抱负气体的温度 T 应是其压力 P 和比体积 v 的函数,因而热力学能 u 和焓参数 h 也可以表达为压力 P 和比

23、体积 v 的函数；一个状态参数是另一个状态参数的单值函数,这说明两者间具有一种特别的同一关系,相互间不是独立的；实际上气体的状态是不行能由这两者来共同确定的,要确定气体的状态必需给出两个独立参数,这是普遍的关系； 为什么工质的热力学能、焓、熵为零的基准可以任选？抱负气体的热力学能或焓的参照状态通常选定哪个或哪些个状态参数值？对抱负气体的熵又如何？答：由于热工运算中通常只是需要知道工质的热力学能、焓或熵的变化值,因此无需追究他们的确定值,只要选定参照状态作为基准,为之确定相对值就可以了；抱负气体通常取热力学温度为零 0 K ,或摄氏温度为零时 0 的状态作为基准状态,令此时的热力学能和焓参数为零

24、,以确定其它状态下的相对值；气体的熵参数通常取 0K, 0.1013MPa 为参照状态,令气体在该状态下的熵参数相对值为零； .气体热力性质表中的 u、 h 及 so 的基准是什么状态？答：这时的基准状态是热力学温度为零 0 K ； 在图 3-8 所示 T-s 图上任意可逆过程 1-2 的热量如何表示？抱负气体在 1和 2 状态间的热力学能变化量、焓变化量如何表示？假设 1-2 经过的是不行逆过程又如何？答：对于可逆过程1-2,过程热量可用过程曲线与横轴s 之间所夹的面积来表示；由于抱负气体的热力学能是温度的单值函数,温度相同时其热力学能相同,图附一中点3 与点 2 温度相同,因此其热力学能相

25、同；又因可逆定容T1 3 2 定压线过程的热量等于热力学能增量,因此图中所示定容线1-3 下面带阴影线部分的面积代表抱负气体过程12 的热力学能变化；T 1 3 2 定容线作图方法： 过点 1 作定容过程线； 过点 2 作定温线与定容线交于点3；定容过图附二s程 13 的过程线与横轴s间所夹的面积即为过程 12 的热力学能变化；图附一s 由于抱负气体的焓是温度的单值函数,温度相同时其焓相同,图附二中点3 与点 2 温度相同,因此其焓相同；又因可逆定压过程的热量等于焓增量,因此图中所示定压线 1-3 下面带阴影线部分的面积代表抱负气体过程 12 的焓变化；作图方法： 过点 1 作定压过程线； 过

26、点 2 作定温线与定压线交于点 3；定压过程 13 的过程线与横轴 s 间所夹的面积即为过程 12 的焓变化；假设 1-2 过程为不行逆过程,就其热量不能以过程曲线下面的面积来表示,原就上在 T-s 图上表示不出来；不过由于热力学能和焓为状态参数,1、2 之间的热力学能和焓的变化量不因过程 1-2 的性质而转变,因此热力学能和焓的变化表6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工程热力学复习摸索题解答 示方法仍如前述；抱负气体熵变运算式3-34a 、3-35a、3-36a、3-37a等是由可逆过程导出的,这些运算式是否

27、可用于不行逆过程初、终态的熵变运算？为什么？答：可以；熵是状态参数,只要初、终状态相同,不管经受何种过程工质的熵变应相同,因此以上 4 式对抱负气体的任何 过程都适用；熵的数学定义式为dsdq可逆,比热容的定义式为cdq,故有dsc dT；由此认为：抱负气体的比热容是温TdTT度的单值的函数,所以抱负气体的熵也是温度的单值函数；试问这一结论是否正确？假设不正确,错在何处？答：此结论不正确；抱负气体的比热容是与过程性质有关的一个物理量,对于不同性质的过程气体有不同的比热容,如定压比热容、定容 比热容等,因此,正确地应当说肯定的过程中抱负气体的比热容是温度的单值的函数；可见简洁地依据比热容的定义推

28、断 出气体的比热容只是温度的单值函数,从而熵参数也只是温度的函数是不对的； 试判定以下各说法是否正确： 气体吸热后熵肯定增大； 气体吸热后温度肯定上升； 气体吸热后热力学能肯定上升； 气体膨胀时肯定对外作功； 气体压缩时肯定耗功；答：说法正确；由系统CM 的熵方程S = Sf + Sg,依据熵产原理,过程的熵产Sg 永久为正值；而系统吸热时其热熵流 Sf 亦为正值,故气体吸热后熵肯定增大；说法不正确； 气体的热力学能仅为温度的函数,气体温度上升时其热力学能肯定增大；由热力学第肯定律 Q = U + W,即 U = Q W,U 值为正或为负要由 Q 和 W 共同打算,系统吸热时 Q 虽为正值,但

29、假设系统对外界所的作功正 值大于吸热量时,其热力学能的变化 U 值将有可能成为负值,这时气体的温度将降低 说法不正确；理由同；说法不正确；可逆过程中气体的过程功为.W = PdV,式中气体的压力为正值,气体膨胀时dV 亦为正值,故.W 一定等于正值气体对外作功；但过程假设不行逆,譬如气体向真空作自由膨胀时因无需克服外力,其过程功当为零；说法正确；气体本身有压力,令气体压缩,体积变小,外界必需克服气体的压力移动其边界,因而无论过程可逆与 否都要外界对气体作功； 道尔顿分压定律和亚美格分体积定律是否适用于实际气体混合物？答：不适用；所说的两个定律都是依据抱负气体状态方程导出的,应而不适用于实际气体

30、混合物；混合气体中假如已知两种组分A 和 B 的摩尔分数xA xB ,能否确定质量分数也是wA wB ？答：不能；由于质量分数份额与摩尔分数的关系为x iMeqwiRg, iwiMiR g,eq可见两种组分的质量成分之比除与摩尔成分有关外,仍与它们的摩尔质量或气体常数的大小有关；第 4 章 抱负气体的热力过程7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工程热力学复习摸索题解答 1. 分析气体的热力过程要解决哪些问题？用什么方法解决？试以抱负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

31、态参数变化规律和能量转换的情形,进而找出影响这种转换的主要因素；分析气体热力过程的详细方法是：将气体视同抱负气体；将详细过程视为可逆过程,并突出详细过程的主要特点,抱负化为某种简洁过程；利用热力学基本原理、状态方程、过程方程,以及热力学状态坐标图进行分析和表示；对于抱负气体的定温过程 从略2. 对于抱负气体的任何一种过程 ,以下两组公式是否都适用：u c v t 2 t 1 q u c v t 2 t 1 h c p t 2 t 1 q h c p t 2 t 1 答：由于抱负气体的热力学能和焓为温度的单值函数,只要温度变化相同,不管经受任何过程其热力学能和焓的变化都会相同,因此,所给第一组公

32、式对抱负气体的任何过程都是适用的；但是其次组公式是分别由热力学第肯定律的第一和其次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就仅适用于抱负气体；3. 在定容过程和定压过程中,气体的热量可依据过程中气体的比热容乘以温差来运算；定温过程气体的温度不变,在定温膨胀过程中是否需对气体加入热量？假如加入的话应如何运算？答：在气体定温膨胀过程中实际上是需要加入热量的；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,最基本的求解关系应是热力学第肯定律的基本表达式：q = u

33、+ w ；4. 过程热量 q 和过程功都是过程量,都和过程的途径有关；由定温过程热量公式 q P 1 v 1 ln v 2,可见,只要状态参数v 1P1、v1和 v2确定了, q 的数值也确定了,是否 q 与途径无关？答：否；所说的定温过程热量运算公式利用抱负气体状态方程、气体可逆过程的过程功 d w P d v,以及过程的定温条件获得,因此仅适用于抱负气体的定温过程；式中的状态 1 和状态 2,都是指定温路径上的状态,并非任意状态,这本身就确定无疑地说明热量是过程量,而非与过程路径无关的状态量；5. 在闭口热力系的定容过程中,外界对系统施以搅拌功w,问这时Q = mcvdT 是否成立？答：不

34、成立；只是在内部可逆的单纯加热过程中即无不行逆模式功存在时才可以通过热容与温度变化的乘积来运算热量,或者原就地讲,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量运算公式运算热量；对工质施以搅拌功时是典型的不行逆过程；6. 试说明绝热过程的过程功 w 和技术功 wt 的运算式w u 1 u 2；w t h 1 h 2是否只限于抱负气体？是否只限于可逆绝热过程？为什么？答：以上两式仅依据绝热条件即可由热力学第肯定律的第一表达式quw及其次表达式qhwt导出,与何种工质无关,与过程是否可逆无关；7. 试判定以下各种说法是否正确：1定容过程即无膨胀 或压缩 功的过程；8 名师归纳总

35、结 - - - - - - -第 8 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工程热力学复习摸索题解答 2绝热过程即定熵过程；3多变过程即任意过程；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,对掌握质量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；系统在过程中不与外界交换热量,这仅说明过程中系统与外界间无绝热过程指的是系统不与外界交换热量的过程；相伴热流的熵流存在,但假设为不行逆过程,由于过程中存在熵产,就系统经受该过程后会因有熵的产生而发生熵的额外增加,实际上只是可逆的绝热过程才是定熵过程,而不行逆的绝热过程就为熵增大的过

36、程,故此说法不正确；多边过程是指遵循方程 Pvn = 常数 n 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；8. 参照图 4-15,试证明： q1-2-3 q1-4-3 ；图中 1-2、4-3 为定容过程, 1-4、2-3 为定压过程；答：由于w 123w 12w23；w 143w 14w 43Pv；其中 w1-2、w4-3 为定容过程功,等于零；w2-3、w1-4 为定压过程功,等于由于P 2P 1；v 23v 14故w 123w 143v 之间所夹的面积代表过程功,显见w1-2 = w4-3 = 0； w2-3 w4-

37、3,即 w1-2-3 w1-4-3；另一方面, P-v 图上过程曲线与横轴依据热力学第肯定律：quw43u13对热力学状态参数u,应有u123u 1可见q 1 2 3 q 1 4 39. 如图 4-16 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 uab 与 uac 哪个大？假设 b、 c 在同一条定温线上,结果又如何？答：由于b、c 在同一条绝热线上,过程b-c 为绝热膨胀过程,由热力学第一定律,有w bc u bc u b u c过程中系统对外作膨胀功,wbc 0,故有 ub uc9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 15

38、页精选学习资料 - - - - - - - - - 工程热力学复习摸索题解答 因此,应有uabuac假设 b、c 在同一条定温线上,依据抱负气体的热力性质,就有u b u cu ab u ac10. 在 T-s 图上如何表示绝热过程的技术功 wt 和膨胀功 w？答：依据热力学第肯定律,绝热过程的技术功 wt 和过程功 w 分别应等于过程的焓增量和热力学能增量的负值,因此,在T-s 图上绝热过程技术功 wt 和膨胀功 w 的表示,实际上就是过程的焓增量和热力学能增量的表示；详细方法为：见第 3章摸索题 1111. 在 P-v 图和 T-s 图上如何判定过程中 q、 w、 u、 h 的正负？答：当

39、过程曲线分别指向绝热线、定容线、定温线的右侧时 q、 w、 u、 h 值为正；反之为负；第 5 章 热力学其次定律1. 热力学其次定律能否表达为：“ 机械能可以全部变为热能,而热能不行能全部变为机械能；” 这种说法有什么不妥当？答：热力学其次定律的正确表述应是：热不行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；2. 自发过程是不行逆过程,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；自发过程具有方向性,因而必定是不行逆的；非自发过程是在肯定补充条件下发生和进行的过程,虽然从理论上说来或许可以做到可逆,但事实上实际过程都不行逆,由于

40、不行逆因素总是防止不了的；3. 请给“ 不行逆过程” 一个恰当的定义；热力过程中有哪几种不行逆因素？答：所谓不行逆过程是指那种系统完成逆向变化回复到原先状态后,与其发生过相互作用的外界不能一一回复到原先状态,结果在外界遗留下了某种变化的过程；简洁地讲,不行逆过程就是那种客观上会造成某种不行复原的变化的过程；典型的不行逆因素有：机械摩擦、有限温差下的传热、电阻、自发的化学反应、扩散、混合、物质从一相溶入另一相的过程等；4. 试证明热力学其次定律各种说法的等效性：假设克劳修斯说法不成立,就开尔文说法也不成立；证：热力学其次定律的克劳修斯表述是：热高温热源W0 Q2 高温热源W0 不行能自发地、不付

41、代价地从高温物体传至Q1 Q1 低温物体；开尔文表述就为：不行能从单一热源取热使之全部变为功而不产生其它影热机热机Q2 Q2 响；依据开尔文说法,遵循热力学其次定律的热力发动机其原就性工作系统应有如图低温热源低温热源4A 所示的情形；假设克劳修斯说法可以违背,热量Q2 可以自发地不付代价地从地温图 4A 热机循环图 4B 不行能的热机循环物体传至高温物体,就应有如图4B 所示的情形；在这种情形下,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是放出了热量Q1 Q2,同时,热力发动机就将该热量全部转变为功而不产生其它影响,

42、名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工程热力学复习摸索题解答 即热力学其次定律的开尔文说法不成立；5. 下述说法是否有错误： 循环净功 Wnet 愈大就循环热效率愈高； 不行逆循环的热效率肯定小于可逆循环的热效率； 可逆循环的热效率都相等,t1T2；tW net,循环的热效率除与循环净功有关外,尚与循环吸热量Q1的大T 1答：说法不对；循环热效率的基本定义为：Q1小有关；说法不对；依据卡诺定理,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” 的条件下才能确定不行逆循环的热效率肯定小于可逆循环,离开了这一条件结论就不正确；说法也不正确；依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” 的条件下才能肯定全部可逆循环的热效率都相等,t 1 T 2,而且与工质的性质与关,与循环的种类无关；假如式中的温度分别采