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3 第二章第二章 思考題參考答案思考題參考答案 1 1 工質(zhì)膨脹時是否必須對工質(zhì)加熱 工質(zhì)邊膨脹邊放熱可能否 工質(zhì)邊被壓工質(zhì)膨脹時是否必須對工質(zhì)加熱 工質(zhì)邊膨脹邊放熱可能否 工質(zhì)邊被壓 縮邊吸入熱量可以否 工質(zhì)吸熱后內(nèi)能一定增加 對工質(zhì)加熱 其溫度反縮邊吸入熱量可以否 工質(zhì)吸熱后內(nèi)能一定增加 對工質(zhì)加熱 其溫度反 而降低 有否可能 而降低 有否可能 答 由閉口系統(tǒng)熱力學第一定律關系式 QUW 規(guī)定吸熱0Q 對外做功0W 1 不一定 工質(zhì)膨脹對外做功 0W 由于可以使0U 因此可能出現(xiàn) 0Q 即對外放熱 2 能 如 1 中所示 3 能 工質(zhì)被壓縮 對內(nèi)做功 0W 由于可以使0U 因此可能出現(xiàn) 0Q 即吸入熱量 4 不一定 工質(zhì)吸熱 0Q 由于可以使0W 即工質(zhì)對外做功 因此 可能出現(xiàn)0U 即工質(zhì)內(nèi)能減小 5 可能 對工質(zhì)加熱 0Q 由于可以使0W 即工質(zhì)對外做功 因此 可能出現(xiàn)0U 對于理想氣體 其內(nèi)能僅為溫度的單值函數(shù) 因此對于 理想氣體來說溫度可能降低 2 2 一絕熱剛體容器 用隔板分成兩個部分 左邊貯有高壓氣體 右邊為真空 一絕熱剛體容器 用隔板分成兩個部分 左邊貯有高壓氣體 右邊為真空 抽去隔板時 氣體立即充滿整個容器 問工質(zhì)內(nèi)能 溫抽去隔板時 氣體立即充滿整個容器 問工質(zhì)內(nèi)能 溫度將如何變化 如度將如何變化 如 該剛體容器為絕對導熱的 則工質(zhì)內(nèi)能 溫度又如何變化 該剛體容器為絕對導熱的 則工質(zhì)內(nèi)能 溫度又如何變化 答 對于絕熱剛體容器 對于絕熱剛體容器 以高壓氣體為對象 由閉口系統(tǒng)熱力學第一定律 Q U W 式 1 其中容器絕熱 則 Q 0 且右邊為真空 高壓氣體沒有對外 做功對象 即自由膨脹 有0W 所以 U 0 即工質(zhì)的內(nèi)能不發(fā)生變化 如果工質(zhì)為理想氣體 那么其溫度也不變 如果工質(zhì)為實際氣體 則溫度未必不變 如果該剛體容器為絕對導熱 如果該剛體容器為絕對導熱 那么初始狀態(tài)下容器內(nèi)工質(zhì)與外界環(huán)境等溫 而自 由膨脹過程終了時容器內(nèi)工質(zhì)仍舊與外界環(huán)境等溫 當外界環(huán)境溫度不發(fā)生變化 時 容器內(nèi)工質(zhì)溫度在整個自由膨脹過程中溫度不變 自由膨脹0W 所以 Q U 如果工質(zhì)為理想氣體 其溫度不變則內(nèi)能也不變 U 0 所以 Q 0 如果工質(zhì)為實際氣體 Q U 無法進一步推斷 4 3 3 圖圖 2 2 9 9 中 過程中 過程 1 1 2 2 與過程與過程 1 1 a a 2 2 有相同的初 終點 試比較 有相同的初 終點 試比較 12 W與 1 2a W 12 U 與 1 2a U 12 Q與 1 2a Q 答 根據(jù)圖 2 9 由于是 p v 圖 因此有 0 12 W 1 2a W 對外做功 12 U 1 2a U 由閉口系統(tǒng)熱力學第一定律 QUW 有 0 12 Q 1 2a Q 吸熱 4 4 推進功與過程有無關系 推進功與過程有無關系 答 推進功是因工質(zhì)出 入開口系統(tǒng)而傳遞的功 推進功是工質(zhì)在流動中向前方 傳遞的功 并且只有在工質(zhì)的流動過程中才出現(xiàn) 當系統(tǒng)出口處工質(zhì)狀態(tài)為 out p out v 時 1kg 工質(zhì)流出系統(tǒng) 系統(tǒng)所需要做出的推進功為 outout pv 推進功的大小僅與選取出口處的壓力和比容數(shù)值的乘積有關 因此是狀態(tài)參數(shù) 且為廣延參數(shù) 5 5 你認為 任何沒有體積變化的過程就一定不對外做功 的說法是否正確 你認為 任何沒有體積變化的過程就一定不對外做功 的說法是否正確 答 錯誤 體積變化僅產(chǎn)生容積變化功 除了容積變化功外 還有電功 推進功 等等 這些功不需要體積發(fā)生變化 6 6 說明下述說法是否正確 說明下述說法是否正確 1 氣體膨脹時一定對外做功 2 氣體壓縮時一定消耗外功 答 對 功 的理解 功可以分為有用功和無用功 有用功是指有目的且產(chǎn)生有 用效果的功 1 氣體膨脹時不一定對外做功 如氣體的自由膨脹 由于氣體沒 有做功對象 因此氣體對外做功為零 2 不一定 當熱氣體冷卻時 如果外界 大氣做的功為有用功 則 成立 但是如果外界大氣做的功為無用功 則 不成立 7 7 下列各式是否正確 下列各式是否正確 qduw qdupdv qdud pv 各式的適用條件是什么 各式的適用條件是什么 5 答 三個式子都針對 1kg 工質(zhì) 式是針對閉口系的能量方程 且忽略閉口 系的位能和動能變化 w 為閉口系統(tǒng)與外界交換的凈功 2 式是針對簡單可 壓縮系統(tǒng)準靜態(tài)過程 或可逆過程 的能量方程 pdv為系統(tǒng)與外界交換的容 積 變 化 功 3 式 是 針 對 技 術 功 為 零 的 穩(wěn) 定 流 動 能 量 方 程 即 qdhdud pv 且0 t w 8 8 試寫出表試寫出表 2 2 1 1 內(nèi)所列四種過程的各種功計算式 內(nèi)所列四種過程的各種功計算式 過程種類 w pv t w 液體的流動過程 constv 0 t w v p 氣體的定壓流動過程 constp qu p v qup v 液體的定壓流動過程 constp constv 0 0 0 低 壓 氣 體 的 定 溫 流 動

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