高等机械工程学-习题及答案 ch02 工程热力学.docx

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1、第2章工程热力学1 .简述热力系、边界 外界。1）热力系在热力学中，把研究对象用某种边界包围起来，边界内的特定物质称为热力学系统，简称热 力系或系统。热力系可以是定量的一种物质或几种物质的组合体，也可以是空间一定区域内 的物质。取一定量物质集合体为研究对象的热力系称为封闭系或闭口系，取一定体积内物质 集合体为研究对象的热力系称为开口系，与外界无任何热交换的热力系称为绝热系，与外界 无任何交换的热力系称为孤立系。2）边界包围热力系的控制面称为边界。边界以方便研究的原则进行划定。闭口系边界不允许工质进 出，而开口系边界允许工质进出：闭口系边界和开口系边界都允许系统与外界有热交换和功 交换绝热系边界

2、只允许系统与外界有功交换;透热系边界只允许系统与外界有热交换。3）外界边界外的一切物质和空间称为外界。闭口系或开口系内的物质通常称为工质。研究热力系的 物质状态变化及其与外界的热和功的作用，是热力学的研究任务。2 .简述作用的含义。热力学中所讨论的作用，是指发生在系统与外界之间，会造成系统状态变化的相互作用。这 种相互作用的本质是能量交换。作用有两层含义:是作用的结果导致系统内状态参数发生改 变二是作用发生在边界上，对作用的考察只能在边界上进行。作用发生的条件是，系统与外 界的势强度参数不相等。可以发生能量交换的基本形式有三种:做功、传热和传质。运动是 物质存在的形式，能量是对物质运动的度量，

3、因此一切物质都有能量，物质运动必然伴随着 能量的迁移。3 .解释过程的含义。热力系的状态随时间发生变化的过程称为热力过程，简称过程。热力系的状态发生变化的原 因有二:其一，当系统本身未达到平衡状态时，系统会发生由不平衡状态趋于平衡状态的状 态变化;其二，当系统本身已处于平衡状态时，系统受到外界的影响与外界发生相互作用而 逐渐趋于一个新的平衡状态，这时系统状态也要发生变化。总之，系统状态要发生变化，必 须破坏其原有的平衡，只有这样才能达到另一个平衡状态。从一个平衡状态过渡到另一个平 衡状态可以有许多过程，而每个过程中均存在一系列的非平衡状态。在经历不同过程时，系 统与外界的功、热交换不相同。在热

4、力学中，要研究热力系与外界的功、热交换，就必须研 究过程，而经典热力学不能描写非平衡状态，因此只能定义一些理想的过程，如准静态过程 和可逆过程，以便描述过程始末的系统状态。4 .简述热力学第二定律的两种表述。热力学第二定律是反映自发过程具有方向性与不可逆性规律的定律，其实质是指出了能量的 品质属性。热力学第二定律有多种表述方法，常见的有以下两种。克劳修斯表述:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。开尔文表述:不可能从单一热源吸取热量使之完全变为功而不引起其他变化。5 .简述热辐射的性质。 太阳的能量是依靠辐射方式传输的，故只有深入理解热辐射的最大做功能力，才能进行有关 有效或经济

5、地利用太阳能的讨论。为了介绍相关概念及澄清经常使用的专门名词的含义，有 必要从热力学的角度来讨论传热的问题。从热力学的观点分析传热，涉及两个概念的变化: 第一，通常传热研究注意具有不同温度的两个或更多表面之间的净能量交换，而经典热力学 的分析却是某于热力平衡概念的，即各表面彼此之间处于平衡状态，这种平衡包含这些表面 之间的辐射平衡;第二，通常传热把热辐射作为电磁波来解释，而经典热力学则把热辐射作 为不连续微粒(光子)来解释，这使得我们能定义热辐射的热力学性质，并能将热辐射系统的 热力学性质归结为吉布斯基本关系式，即U=U(S)。热力学的光子模型中所谓的光子气体， 就是通过聚集光子的空间场与充满理想气体的空间场假说的类比而得名的，当然光子气体与 理想气体是近似的。