工程熱力學(xué)簡答題

1、第 1 章 基本概念閉口系與外界無物質(zhì)交換, 系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量將保持恒定, 那么 , 系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量保持恒定的熱力系一定是閉口系統(tǒng)嗎?答 : 否。當(dāng)一個(gè)控制質(zhì)量的質(zhì)量入流率與質(zhì)量出流率相等時(shí) ( 如穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng) ) , 系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)量將保持恒定不變。 有人認(rèn)為 , 開口系統(tǒng)中系統(tǒng)與外界有物質(zhì)交換 , 而物質(zhì)又與能量不可分割 , 因此開口系不可能是絕熱系。 這種觀點(diǎn)對不對 , 為什么 ?答: 不對?！苯^熱系”指的是過程中與外界無熱量交換的系統(tǒng)。熱量是指過程中系統(tǒng)與外界間以熱的方式交換的能量, 是過程量 ,過程一旦結(jié)束就無所謂”熱量” 。物質(zhì)并不”擁有”熱量。一個(gè)系統(tǒng)能否絕熱與其邊界是否對物質(zhì)流開放無關(guān)。 平

2、衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何區(qū)別和聯(lián)系 , 平衡狀態(tài)與均勻狀態(tài)有何區(qū)別和聯(lián)系 ?答 : ”平衡狀態(tài)”與”穩(wěn)定狀態(tài)”的概念均指系統(tǒng)的狀態(tài)不隨時(shí)間而變化 , 這是它們的共同點(diǎn) ; 但平衡狀態(tài)要求的是在沒有外界作用下保持不變; 而穩(wěn)定狀態(tài)則一般指在外界作用下保持不變,這是它們的區(qū)別所在。,資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。力表的讀數(shù)會(huì)改變嗎? 在絕對壓力計(jì)算公式PPbPe( PPb )；PPbPv( PPb )中, 當(dāng)?shù)卮髿鈮菏欠癖囟ㄊ黔h(huán)境大氣壓?答 : 可能會(huì)的。 因?yàn)閴毫Ρ砩系淖x數(shù)為表壓力 , 是工質(zhì)真實(shí)壓力與環(huán)境介質(zhì)壓力之差。 環(huán)境介質(zhì)壓力 , 譬如大氣壓力 , 是地面以上

3、空氣柱的重量所造成的 , 它隨著各地的緯度、 高度和氣候條件不同而有所變化 , 因此 , 即使工質(zhì)的絕對壓力不變 , 表壓力和真空度仍有可能變化?！碑?dāng)?shù)卮髿鈮骸?并非就是環(huán)境大氣壓。 準(zhǔn)確地說 , 計(jì)算式中的Pb 應(yīng)是”當(dāng)?shù)丨h(huán)境介質(zhì)” 的壓力 , 而不是隨便任何其它意義上的” 大氣壓力” , 或被視為不變的”環(huán)境大氣壓力” 。溫度計(jì)測溫的基本原理是什么?答 : 溫度計(jì)對溫度的測量建立在熱力學(xué)第零定律原理之上。它利用了”溫度是相互熱平衡的系統(tǒng)所具有的一種同一熱力性質(zhì)” , 這一性質(zhì)就是”溫度”的概念。 經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)是什么 ?為什么 ?答 : 由選定的任意一種測溫物質(zhì)的某種物理性質(zhì) , 采用任意

4、一種溫度標(biāo)定規(guī)則所得到的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。由于經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)依賴于測溫物質(zhì)的性質(zhì) , 當(dāng)選用不同測溫物質(zhì)制作溫度計(jì)、采用不同的資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。物理性質(zhì)作為溫度的標(biāo)志來測量溫度時(shí), 除選定的基準(zhǔn)點(diǎn)外, 在其它溫度上, 不同的溫度計(jì)對同一溫度可能會(huì)給出不同測定值( 盡管差值可能是微小的) , 因而任何一種經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)都不能作為度量溫度的標(biāo)準(zhǔn)。這便是經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的根本缺點(diǎn)。促使系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因是什么?舉例說明。答: 分兩種不同情況: 若系統(tǒng)原本不處于平衡狀態(tài), 系統(tǒng)內(nèi)各部分間存在著不平衡勢差 , 則在不平衡勢差的作用下 , 各個(gè)部分發(fā)生相互作用 , 系統(tǒng)的狀態(tài)將發(fā)生

5、變化。 例如 , 將一塊燒熱了的鐵扔進(jìn)一盆水中 , 對于水和該鐵塊構(gòu)成的系統(tǒng)說來 , 由于水和鐵塊之間存在著溫度差別, 起初系統(tǒng)處于熱不平衡的狀態(tài)。這種情況下 , 無需外界給予系統(tǒng)任何作用 , 系統(tǒng)也會(huì)因鐵塊對水放出熱量而發(fā)生狀態(tài)變化 : 鐵塊的溫度逐漸降低 , 水的溫度逐漸升高 , 最終系統(tǒng)從熱不平衡的狀態(tài)過渡到一種新的熱平衡狀態(tài) ; 若系統(tǒng)原處于平衡狀態(tài) , 則只有在外界的作用下 (作功或傳熱 )系統(tǒng)的狀態(tài)才會(huì)發(fā)生變。 圖 1-16a、 b 所示容器為剛性容器 :將容器分成兩部分。一部分裝氣體,(a)(b)一部分抽成真空 , 中間是隔板。若突然圖 1-16思考題 8資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，

6、如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。抽去隔板 , 氣體 (系統(tǒng) )是否作功 ?設(shè)真空部分裝有許多隔板, 每抽去一塊隔板讓氣體先恢復(fù)平衡再抽去一塊 , 問氣體 (系統(tǒng) )是否作功 ?上述兩種情況從初態(tài)變化到終態(tài), 其過程是否都可在P-v 圖上表示 ?答: ; 受剛性容器的約束, 氣體與外界間無任何力的作用 , 氣體 ( 系統(tǒng) ) 不對外界作功 ; b 情況下系統(tǒng)也與外界無力的作用 , 因此系統(tǒng)不對外界作功 ; a 中所示的情況為氣體向真空膨脹 (自由膨脹 )的過程 , 是典型的不可逆過程。 過程中氣體不可能處于平衡狀態(tài) , 因此該過程不能在 P-v 圖上示出 ; b 中的情況與 a 有所不同

7、, 若隔板數(shù)量足夠多 ,每當(dāng)抽去一塊隔板時(shí), 氣體只作極微小的膨脹, 因而可認(rèn)為過程中氣體始終處在一種無限接近平衡的狀態(tài)中 , 即氣體經(jīng)歷的是一種準(zhǔn)靜過程 , 這種過程能夠在 P-v 圖上用實(shí)線表示出來。 經(jīng)歷一個(gè)不可逆過程后 , 系統(tǒng)能否恢復(fù)原來狀態(tài) ? 包括系統(tǒng)和外界的整個(gè)系統(tǒng)能否恢復(fù)原來狀態(tài) ?答 : 所謂過程不可逆 , 是指一并完成該過程的逆過程后 , 系統(tǒng)和它的外界不可能同時(shí)恢復(fù)到她們的原來狀態(tài) , 并非簡單地指系統(tǒng)不可能回復(fù)到原態(tài)。同理 , 系統(tǒng)經(jīng)歷正、 逆過程后恢復(fù)到了原態(tài)也并不就意味著過程是可逆的 ; 過程是否可逆 , 還得看與之發(fā)生過資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，

8、請聯(lián)系改正或者刪除。相互作用的所有外界是否也全都回復(fù)到了原來的狀態(tài),沒有遺留下任何變化。原則上說來經(jīng)歷一個(gè)不可逆過程后系統(tǒng)是可能恢復(fù)到原來狀態(tài)的 , 只是包括系統(tǒng)和外界在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)則一定不能恢復(fù)原來狀態(tài)。 系統(tǒng)經(jīng)歷一可逆正向循環(huán)及其逆向可逆循環(huán)后, 系統(tǒng)和外界有什么變化 ? 若上述正向及逆向循環(huán)中有不可逆因素, 則系統(tǒng)及外界有什么變化 ?答 : 系統(tǒng)完成一個(gè)循環(huán)后接著又完成其逆向循環(huán)時(shí), 無論循環(huán)可逆與否 , 系統(tǒng)的狀態(tài)都不會(huì)有什么變化。根據(jù)可逆的概念 , 當(dāng)系統(tǒng)完成可逆過程 ( 包括循環(huán) ) 后接著又完成其逆向過程時(shí),與之發(fā)生相互作用的外界也應(yīng)一一回復(fù)到原來的狀態(tài), 不遺留下任何變化 ;若

9、循環(huán)中存在著不可逆因素, 系統(tǒng)完成的是不可逆循環(huán)時(shí), 雖然系統(tǒng)回復(fù)到原來狀態(tài), 但在外界一定會(huì)遺留下某種永遠(yuǎn)無法復(fù)原的變化。( 注意 : 系統(tǒng)完成任何一個(gè)循環(huán)后都恢復(fù)到原來的狀態(tài), 但并沒有完成其”逆過程”, 因此不存在其外界是否”也恢復(fù)到原來狀態(tài)”的問題。一般說來 , 系統(tǒng)進(jìn)行任何一種循環(huán)后都必然會(huì)在外界產(chǎn)生某種效應(yīng) , 如熱變功 , 制冷等 , 從而使外界有了變化。)工質(zhì)及氣缸、活塞組成的系統(tǒng)經(jīng)循環(huán)后, 系統(tǒng)輸出的功中是資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。否要減去活塞排斥大氣功才是有用功?答 : 不需要。由于活塞也包含在系統(tǒng)內(nèi) , 既然系統(tǒng)完成的是循環(huán)過程 , 從

10、總的結(jié)果看來活塞并未改變其位置 , 實(shí)際上不存在排斥大氣的作用。第 2 章 熱力學(xué)第一定律 剛性絕熱容器中間用隔板分為兩部分, A 中存有隔高壓空氣 , B 中保持真空 , 如圖 2-11 所示。若將隔板AB抽去 , 分析容器中空氣的熱力學(xué)能如何變化? 若隔自 由 膨板上有一小孔 , 氣體泄漏人 B 中, 分析 A、B 兩部分壓力相同時(shí)A、B 兩部分氣體的比熱力學(xué)能如何變化?答: 定義容器內(nèi)的氣體為系統(tǒng) ,這是一個(gè)控制質(zhì)量。由于氣體向真空作無阻自由膨脹, 不對外界作功 ,過程功 W 0 ;容器又是絕熱的 , 過程的熱量 Q0 , 因此 , 根據(jù)熱力學(xué)第一定律Q U W , 應(yīng)有 U 0 , 即

11、容器中氣體的總熱力學(xué)能不變, 膨脹后當(dāng)氣體重新回復(fù)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)時(shí) , 其比熱力學(xué)能亦與原來一樣, 沒有變化 ; 若為理想氣體 , 則其溫度不變。 當(dāng)隔板上有一小孔 , 氣體從 A 泄漏人 B 中, 若隔板為良好導(dǎo)熱體 , A、B 兩部分氣體時(shí)刻應(yīng)有相同的溫度, 當(dāng)A 、B 兩部分氣, AB,資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。述作自由膨脹時(shí)一樣, 兩部分氣體將有相同的比熱力學(xué)能, 按其容積比分配氣體的總熱力學(xué)能; 若隔板為絕熱體, 則過程為 A 對 B的充氣過程 , 由于 A 部分氣體需對進(jìn)入B 的那一部分氣體作推進(jìn)功, 充氣的結(jié)果其比熱力學(xué)能將比原來減少, B 部分氣體的比熱力學(xué)能則會(huì)比原來升高, 最終兩部分氣體的壓力會(huì)達(dá)到平衡, 但 A部分氣體的溫度將比B 部分的低 ( 見習(xí)題 4-22) 。熱力學(xué)第一定律的能量方程式是否可寫成quPvq 2q1( u2u1 )(w2w1 )的形式 , 為什么 ?答: 熱力學(xué)第一定律的基本表示式是:過程熱量