工程熱力學思考題及答案

1、工程熱力學思考題及答案第一章 基本概念1. 閉口系與外界無物質交換，系統(tǒng)內質量保持恒定，那么系統(tǒng)內質量保持恒定的熱力系一定是閉口系統(tǒng)嗎？答：不一定。穩(wěn)定流動開口系統(tǒng)內質量也可以保持恒定。2. 有人認為，開口系統(tǒng)中系統(tǒng)與外界有物質交換，而物質又與能量不可分割，所以開口系統(tǒng)不可能是絕熱系。對不對，為什么？答：這種說法是不對的。工質在越過邊界時，其熱力學能也越過了邊界。但熱力學能不是熱量，只要系統(tǒng)和外界沒有熱量的交換就是絕熱系。3. 平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何區(qū)別和聯系，平衡狀態(tài)與均勻狀態(tài)有何區(qū)別和聯系？答：只有在沒有外界影響的條件下，工質的狀態(tài)不隨時間變化，這種狀態(tài)稱之為平衡狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)只要其工質的

2、狀態(tài)不隨時間變化，就稱之為穩(wěn)定狀態(tài)，不考慮是否在外界的影響下，這是它們的本質區(qū)別。平衡狀態(tài)并非穩(wěn)定狀態(tài)之必要條件。物系內部各處的性質均勻一致的狀態(tài)為均勻狀態(tài)。平衡狀態(tài)不一定為均勻狀態(tài)，均勻并非系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)之必要條件。4. 假如容器中氣體的壓力沒有改變，試問安裝在該容器上的壓力表的讀數會改變嗎？絕對壓力計算公式p = pb +p e (p >p b)，p v=p bp (p b <p)中，當地大氣壓是否必定是環(huán)境大氣壓？答：壓力表的讀數可能會改變，根據壓力儀表所處的環(huán)境壓力的改變而改變。當地大氣壓不一定是環(huán)境大氣壓。環(huán)境大氣壓是指壓力儀表所處的環(huán)境的壓力。5. 溫度計測溫的基本原

3、理是什么？答：溫度計隨物體的冷熱程度不同有顯著的變化。6. 經驗溫標的缺點是什么？為什么？答：任何一種經驗溫標不能作為度量溫度的標準。由于經驗溫標依賴于測溫物質的性質，當選用不同測溫物質的溫度計、采用不同的物理量作為溫度的標志來測量溫度時，除選定為基準點的溫度，其他溫度的測定值可能有微小的差異。7. 促使系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因是什么？答：系統(tǒng)內部各部分之間的傳熱和位移或系統(tǒng)與外界之間的熱量的交換與功的交換都是促使系統(tǒng)狀態(tài)變化。8. (1)將容器分成兩部分，一部分裝氣體，一部分抽成真空，中間是隔板。若突然抽去隔板，氣體（系統(tǒng)）是否做功？(2)設真空部分裝有許多隔板，每抽去一塊隔板讓氣體先恢復平衡再抽

4、去一塊，問氣體（系統(tǒng)）是否做功？(3)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：（1）第一種情況不作功；（2）第二種情況作功；（3）第一種情況為不可逆過程不可以在p-v 圖上表示出來，第二種情況為可逆過程可以在p-v 圖上表示出來。9. 經歷一個不可逆過程后，系統(tǒng)能否恢復原來狀態(tài)？包括系統(tǒng)和外界的整個系統(tǒng)能否恢復原來狀態(tài)？答：經歷一個不可逆過程后系統(tǒng)可以恢復為原來狀態(tài)。系統(tǒng)和外界整個系統(tǒng)不能恢復原來狀態(tài)。10. 系統(tǒng)經歷一可逆正向循環(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)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)經歷一可逆正向循環(huán)及其逆向

5、可逆循環(huán)后，系統(tǒng)恢復到原來狀態(tài)，外界沒有變化；若存在不可逆因素，系統(tǒng)恢復到原狀態(tài)，外界產生變化。11. 工質及氣缸、活塞組成的系統(tǒng)經循環(huán)后，系統(tǒng)輸出的功中是否要減去活塞排斥大氣功才是有用功？答：不一定。主要看輸出功的主要作用是什么，排斥大氣功是否有用。第二章 熱力學第一定律1. 剛性絕熱容器中間用隔板分為兩部分，A 中存有高壓空氣，B 中保持真空。若將隔板抽去，分析容器中空氣的熱力學能如何變化？若隔板上有一小孔，氣體泄漏入B 中，分析A、B 兩部分壓力相同時A、B 兩部分氣體的熱力學能如何變化？答：將隔板抽去，根據熱力學第一定律其中所以容器中空氣的熱力學能不變。若有一小孔，以B為熱力系進行分析

6、只有流體的流入沒有流出，忽略動能、勢能B部分氣體的熱力學能增量為，A部分氣體的熱力學能減少量為2. 熱力學第一定律能量方程式是否可以寫成下列兩種形式：、 q = u + pv的形式，為什么？答: 熱力學第一定律能量方程式不可以寫成題中所述的形式。對于只有在特殊情況下，功可以寫成。熱力學第一定律是一個針對任何情況的定律，不具有=這樣一個必需條件。對于公式，功和熱量不是狀態(tài)參數所以不能寫成該式的形式。3. 熱力學第一定律解析式有時寫成下列兩種形式：q = u + w分別討論上述兩式的適用范圍.答： 適用于任何過程，任何工質 可逆過程，任何工質4. 為什么流動功出現在開口系能量方

7、程式中，而不出現在閉口系能量方程式中？答：流動功是由流進（出）系統(tǒng)的工質傳遞而由工質后面的物質系統(tǒng)作出的。對于閉口系統(tǒng)，不存在工質的流進（出）所以不存在這樣進行傳遞的功。5. 穩(wěn)定流動能量方程式是否可應用于活塞式壓氣機這種機械的穩(wěn)定工況運行的能量分析？為什么？答：可以。穩(wěn)定流動能量方程式可應用于任何穩(wěn)定流動過程，對于連續(xù)工作的周期性動作的能量轉換裝置，只要在平均單位時間所作的軸功、吸熱量以及工質的平均流量為常量，雖然它內部工質的狀態(tài)及流動情況是變化的，但這種周期性的變化規(guī)律不隨時間而變，所以仍然可以利用穩(wěn)定流動能量方程式分析其能量轉換關系。第三章 熱力學第二定律1 熱力學第二定律能否表達為：“

8、機械能可以全部變?yōu)闊崮?，而熱能不可能全部變?yōu)闄C械能?！边@種說法有什么不妥當?答：不能這樣表述。表述不正確，對于可逆的定溫過程，所吸收的熱量可以全部轉化為機械能，但是自身狀態(tài)發(fā)生了變化。所以這種表述不正確。2 自發(fā)過程是不可逆過程，非自發(fā)過程必為可逆過程，這一說法是否正確？答：不正確。自發(fā)過程是不可逆過程是正確的。非自發(fā)過程卻不一定為可逆過程。3 請給“不可逆過程”一個恰當的定義。熱力過程中有哪幾種不可逆因素？答：一切非準靜態(tài)過程都是不可逆過程。不可逆因素有：摩擦、不等溫傳熱和不等壓做功。4 試證明熱力學第二定律各種說法的等效性：若克勞修斯說法不成立，則開爾文說也不成立。答：熱力學第二定律的兩種

9、說法反映的是同一客觀規(guī)律自然過程的方向性是一致的，只要一種表述可能，則另一種也可能。假設熱量Q2能夠從溫度T2的低溫熱源自動傳給溫度為T1的高溫熱源?，F有一循環(huán)熱機在兩熱源間工作，并且它放給低溫熱源的熱量恰好等于Q2。整個系統(tǒng)在完成一個循環(huán)時，所產生的唯一效果是熱機從單一熱源（T1）取得熱量Q1-Q2，并全部轉變?yōu)閷ν廨敵龅墓。低溫熱源的自動傳熱Q2給高溫熱源，又從熱機處接受Q2，故并未受任何影響。這就成了第二類永動機。違反了克勞修斯說法，必須違反了開爾文說法。反之，承認了開爾文說法，克勞修斯說法也就必然成立。5 （1）循環(huán)凈功Wnet 愈大則循環(huán)效率愈高；（×） （2）不可逆循環(huán)

10、的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率；（ ×） （3）可逆循環(huán)的熱效率都相等； （× ）6 循環(huán)熱效率公式 是否完全相同？各適用于哪些場合？答：這兩個公式不相同。適用于任何工質，任何循環(huán)。適用于任何工質，卡諾循環(huán)7 與大氣溫度相同的壓縮空氣可以膨脹做功，此事實是否違反了熱力學第二定律？答：不違反熱力學第二定律，對于理想氣體的定溫過程，從單一熱源吸熱并膨脹做功，工質的狀態(tài)發(fā)生了變化，所以不違反熱力學第二定律。8 下列說法是否正確：（1）熵增大的過程必定為吸熱過程 （×）；（2）熵減小的過程必為放熱過程 （×）；（3）定熵過程必為逆絕熱過程 （×）。9

11、 下列說法是否有錯誤：（1） 熵增大的過程必為不可逆過程（×）（2） 使系統(tǒng)熵增大的過程必為不可逆過程（×）（3） 熵產sg > 0 的過程必為不可逆過程（）（4） 不可逆過程的熵變s無法計算（×）（5） 如果從同一初始態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑，一為可逆，另一為不可逆，則，是否正確？答：、（6） 不可逆絕熱膨脹的終態(tài)熵大于初態(tài)熵，S2>S1，不可逆絕熱壓縮的終態(tài)熵小于初態(tài)熵S2<S1?答：不可逆絕熱膨脹的終態(tài)熵大于初態(tài)熵S2>S1 不可逆絕熱壓縮的終態(tài)熵也大于初態(tài)熵S2>S1。（7） 工質經過不可逆循環(huán)有？答：工質經過不可逆循環(huán)有10

12、從點a開始有兩個可逆過程：定容過程a-b和定壓過程a-c，b、c兩點在同一條絕熱線上，問qa b和qac 哪個大？并在T-s上表示過程a-b、a-c及qab、qac答：由圖可知為1-a-b-2-1的面積；為1-a-c -2-1的面積                              

13、0;          11 某種理想氣體由同一初態(tài)經可逆絕熱壓縮和不可逆絕熱壓縮兩種過程將氣體壓縮到相同的終壓，在p-v 圖和T-s 圖上畫出兩過程，并在T-s 圖上畫出兩過程的技術功及不可逆過程的用損失。答：由同一初態(tài)經可逆絕熱壓縮和不可逆絕熱壓縮兩種過程到相同終壓如圖所示。   由圖可知，可逆絕熱壓縮過程的技術功為面積1-2T-j-m-1，不可逆絕熱壓縮過程的技術功為面積1-2T-f-m-1,不可逆過程的用損失為面積1-g-n-m-112 對于一個孤立系統(tǒng)，其內部若進行

14、了可逆過程則孤立系統(tǒng)的總能不變，總熵不變總火用也不變？答：若系統(tǒng)內進行的是不可逆過程則系統(tǒng)的總能不變，總熵增加，總火用減小。第四章 理想氣體的性質1. 怎樣正確看待“理想氣體”這個概念？在進行實際計算是如何決定是否可采用理想氣體的一些公式？答：理想氣體：分子為不占體積的彈性質點，除碰撞外分子間無作用力。理想氣體是實際氣體在低壓高溫時的抽象，是一種實際并不存在的假想氣體。判斷所使用氣體是否為理想氣體（1）依據氣體所處的狀態(tài)（如：氣體的密度是否足夠?。┕烙嬜鳛槔硐霘怏w處理時可能引起的誤差；（2）應考慮計算所要求的精度。若為理想氣體則可使用理想氣體的公式。2. 氣體的摩爾體積是否因氣體的種類而異？是

15、否因所處狀態(tài)不同而異？任何氣體在任意狀態(tài)下摩爾體積是否都是0.022414m3/mol?答：氣體的摩爾體積在同溫同壓下的情況下不會因氣體的種類而異；但因所處狀態(tài)不同而變化。只有在標準狀態(tài)下摩爾體積為0.022414 m3/mol3. 摩爾氣體常數R值是否隨氣體的種類不同或狀態(tài)不同而異？答：摩爾氣體常數不因氣體的種類及狀態(tài)的不同而變化。4. 如果某種工質的狀態(tài)方程式為pv = RgT ，那么這種工質的比熱容、熱力學能、焓都僅僅是溫度的函數嗎？答：一種氣體滿足理想氣體狀態(tài)方程則為理想氣體，那么其比熱容、熱力學能、焓都僅僅是溫度的函數。5. 對于一種確定的理想氣體， 是否等于定值？ 是否為定值？在不

16、同溫度下、是否總是同一定值？答：對于確定的理想氣體在同一溫度下為定值，為定值。在不同溫度下為定值，不是定值6. 邁耶公式是否適用于理想氣體混合物？是否適用于實際氣體？答：邁耶公式的推導用到理想氣體方程，因此適用于理想氣體混合物不適合實際氣體。7. 試論證熱力學能和焓是狀態(tài)參數，理想氣體熱力學能和焓有何特點？答：在工程熱力學里，在無化學反應及原子核反應的過程中，化學能、原子核能都不變化，可以不考慮，因此熱力學能包括內動能和內位能。內動能由溫度決定，內位能由v 決定。這樣熱力學能由兩個狀態(tài)參數決定。所以熱力學能是狀態(tài)參數。由公式h = u + pv可以看到，焓也是由狀態(tài)參數決定，所以也是狀態(tài)參數。

17、對于理想氣體熱力學能和焓只是溫度的函數。8. 氣體有兩個獨立的參數，u(或 h)可以表示為p 和v 的函數，即u= f ( p, v)。但又曾得出結論，理想氣體的熱力學能、焓、熵只取決于溫度，這兩點是否矛盾？為什么？答：不矛盾。實際氣體有兩個獨立的參數。理想氣體忽略了分子間的作用力，所以只取決于溫度。9. 為什么工質的熱力學能、焓、熵為零的基準可以任選？理想氣體的熱力學能或焓的參照狀態(tài)通常選定哪個或哪些個狀態(tài)參數值？對理想氣體的熵又如何？答：在工程熱力學里需要的是過程中熱力學能、焓、熵的變化量。熱力學能、焓、熵都只是溫度的單值函數，變化量的計算與基準的選取無關。熱力學能或焓的參照狀態(tài)通常取0K

18、 或0時焓時為0，熱力學能值為0。熵的基準狀態(tài)取p0 =101325Pa、T0 =0K 熵值為010. 氣體熱力性質表中的u、h及s0 的基準是什么狀態(tài)？答：氣體熱力性質表中的及基準是態(tài)是，=101325Pa11. 在如圖3-1 所示的T-s 圖上任意可逆過程1-2 的熱量如何表示？理想氣體在1 和2 狀態(tài)間的熱力學能變化量、焓變化量如何表示？若在1-2 經過的是不可逆過程又如何？答：圖3-2中陰影部分面積為多變過程1-2的熱量。對于多變過程其熱力學能變化量及焓變化量可由下面兩式計算得到：過初始狀態(tài)點，做定容線2-2，圖3-3中陰影部分面積為多變過程1-2的熱力學能變化量；過初始狀態(tài)點，做定壓

19、線2-2，圖3-4中陰影部分面積為多變過程1-2的焓變化量 ；若為不可逆過程，熱力學能、焓不變如上圖。熱量無法在圖中表示出來。12. 理想氣體熵變計算式是由可逆過程導出的，這些計算式是否可用于不可逆過程初、終態(tài)的熵變？為什么？答：可以。因為熵是狀態(tài)參數，只與初終狀態(tài)有關，與過程無關。13. 熵的數學定義式為 ，比熱容的定義式為q = cdT ，故Tds = cdT理想氣體的比熱容是溫度的單值函數，所以理想氣體的熵也是溫度的單值函數。這一結論是否正確？若不正確，錯在何處？答： 中，為一微元可逆變化過程中與熱源交換的熱量，而中為工質溫度升高所吸收的熱量，它們是不能等同的所以這一結論是錯誤的。14.

20、 （1）氣體吸熱后熵一定增大（ ）。（2）氣體吸熱后溫度一定升高（ ）。（3）氣體吸熱后熱力學能一定升高（ ）。（4）氣體膨脹時一定對外做功（ ）（5）氣體壓縮時一定耗功（ ）答：（1）（×） （2）（×） （3）（×） （4）（×） （5）（）15. 道爾頓分壓定律和亞美格分體積定律是否適用于實際氣體混合物？答：不適用。16. 混合氣體中如果已知兩種組分A 和B 摩爾分數xA>xB ，能否斷定質量分數也是wA>wB？答：因為,，混合氣體的折合摩爾質量相同，但是組分A和B摩爾的摩爾質量大小關系不能確定。所以不能斷定第五章 實際氣體的性質及熱力

21、學一般關系式1. 實際氣體性質與理想氣體性質差異產生的原因是什么？在什么條件下才可以把實際氣體作為理想氣體處理？答：理想氣體模型中忽略了氣體分子間的作用力和氣體分子所占據的體積。實際氣體只有在高溫低壓狀態(tài)下，其性質和理想氣體相近。或者在常溫常壓下，那些不易液化的氣體，如氧氣、氦氣、空氣等的性質與理想氣體相似，可以將它們看作理想氣體，使研究的問題簡化。2. 壓縮因子Z 的物理意義怎么理解？能否將Z 當作常數處理？答：壓縮因子為溫度、壓力相同時的實際氣體比體積與理想氣體比體積之比。壓縮因子不僅隨氣體的種類而且隨其狀態(tài)而異，故每種氣體應有不同的Z = f ( p,T )曲線。因此不能取常數。3. 范

22、德瓦爾方程的精度不高，但在實際氣體狀態(tài)方程的研究中范德瓦爾方程的地位卻很高，為什么？答：范德瓦爾方程其計算精度雖然不高，但范德瓦爾方程式的價值在于能近似地反映實際氣體性質方面的特征，并為實際氣體狀態(tài)方程式的研究開拓了道路，因此具有較高的地位。4. 范德瓦爾方程中的物性常數a和b可以由試驗數據擬合得到，也可以由物質的 Tcr 、pcr 、vcr 計算得到，需要較高的精度時應采用哪種方法，為什么？答：當需要較高的精度時應采用實驗數據擬和得到a、b。利用臨界壓力和臨界溫度計算得到的a、b 值是近似的。5. 什么叫對應態(tài)原理？為什么要引入對應態(tài)原理？什么是對比參數？答：在相同的壓力與溫度下，不同氣體的

23、比體積是不同的，但是只要它們的p r 和Tr 分別相同，它們的vr 必定相同，這就是對應態(tài)原理。對應態(tài)原理并不是十分精確，但大致是正確的。它可以使我們在缺乏詳細資料的情況下，能借助某一資料充分的參考流體的熱力性質來估算其他流體的性質。相對于臨界參數的對比值叫做對比參數。6. 什么是特性函數？試說明 u = u(s, p)是否是特性函數。答：對簡單可壓縮的系統(tǒng)，任意一個狀態(tài)參數都可以表示成另外兩個獨立參數的函數。其中，某些狀態(tài)參數若表示成特定的兩個獨立參數的函數時，只需一個狀態(tài)函數就可以確定系統(tǒng)的其它參數，這樣的函數就稱為“特性函數”。但是對于比容無法用該函數表示出來，所以此函數不是特性函數。7

24、. 如何利用狀態(tài)方程和熱力學一般關系求取實際氣體的 u、h、s？答：將狀態(tài)方程進行求導，然后帶入熱力學能、焓或熵的一般關系式，在進行積分。8. 本章導出的關于熱力學能、焓、熵的一般關系式是否可用于不可逆過程？答：熱力學能、焓、熵都是狀態(tài)參數，計算兩個平衡狀態(tài)之間的變量可任意選擇其過程。所以同樣適用于不可逆過程。9. 水的相圖和一般物質的相圖區(qū)別在哪里？為什么？答：與水的相圖比較，顯著的差別是固液二相平衡線的傾斜方向不同，由于液態(tài)水凝固時容積增大，依據克拉貝隆-克勞修斯方程固液相平衡曲線的斜率為負。而其它物質則相反。第六章 水蒸氣與濕空氣1. 水的三相點的狀態(tài)參數是不是唯一確定的？三相點與臨界點

25、有什么差異？答：水的三相點狀態(tài)參數不是唯一的，其中溫度、壓力是定值而比體積不是定值；臨界點是唯一的，其比體積、溫度、壓力都是確定的；三相點是三相共存的點，臨界點是飽和水線與飽和蒸汽線的交點，在該點飽和水線與飽和蒸汽線不再有分別。2. 剛性絕熱的密閉容器內水的壓力為4MPa,測得容器內溫度為200，試問容器內的水是什么集態(tài)？因意外事故容器上產生了一不大的裂縫，試分析其后果？答：水的集態(tài)為高壓水，若有裂縫則會產生爆裂事故。3. 水的定壓汽化過程中溫度維持不變，因此有人認為過程中熱量等于膨脹功，即q = w，對不對？為什么？答：這種說法是不對的。因為溫度不變不表示熱力學能不變。這里分析的是水，定壓汽

26、化有相變， 不能作為理想氣體來處理，所以u 0。不能得到q = w這樣的結果。4. 為何陰雨天曬衣服不易干，而晴天則容易干？答：陰雨天空氣的濕度大，吸取水蒸氣的能力差，所以曬衣服不易干。晴天則恰恰相反，所以容易干。5. 為何冬季人在室外呼出的氣是白色霧狀?冬季室內有供暖裝置時，為什么會感到空氣干燥？用火爐取暖時，經常在火爐上放壺水，目的何在?答：人呼出的氣體是未飽和濕空氣。當進入外界環(huán)境時，外界環(huán)境的溫度很低使得呼出的氣體得到冷卻。在冷卻過程中，濕空氣保持含濕量不變，溫度降低。當低于露點溫度時就有水蒸氣不斷凝結析出，這就形成了白色霧狀氣體。冬季室內有供暖裝置時，溫度較高，使空氣含濕量減小。因此

27、會覺得干燥。放一壺水的目的就是使水加熱變成水蒸氣散發(fā)到空氣中增加空氣的含濕量。6. 何謂濕空氣的露點溫度?解釋降霧、結露、結霜現象，并說明它們發(fā)生的條件。答：露點：濕空氣中水蒸氣的分壓力所對應的飽和溫度稱為濕空氣的露點溫度，或簡稱露點。a) 霧是近地面空氣中的水蒸氣發(fā)生的凝結現象。 白天溫度比較高，空氣中可容納較多的水汽。但是到了夜間，地面溫度較低，空氣把自身的熱量傳給地面，空氣溫度下降，這時濕空氣隨溫度降低呈現出過飽和狀態(tài)，就會發(fā)生凝結，當足夠多的水分子與空氣中微小的灰塵顆粒結合在一起，同時水分子本身也會相互粘結，就變成小水滴或冰晶，這就形成了霧。霧的形成基本條件，一是近地面空氣中的水蒸氣含

28、量充沛，二是地面氣溫低。三是在凝結時必須有一個凝聚核，如塵埃等。b) 露是水蒸氣遇到冷的物體凝結成的水珠。露的形成有兩個基本條件：一是水汽條件好，二是溫度比較低的物體（低，指與露點溫度比較）。，溫度逐漸降低且保持含濕量不變，。當溫度低于露點溫度時就有水珠析出，這就形成露。c) 霜是近地面空氣中的水蒸氣在物體上的凝華現象。霜的形成有兩個基本條件，一是空氣中含有較多的水蒸氣，二是有冷(O以下)的物體。，濕空氣與溫度較低物體接觸達到水汽過飽和的時候多余的水汽就會析出。如果溫度在0°C 以下，則多余的水汽就在物體表面上凝華為冰晶，形成霜。7. 對于未飽和空氣，濕球溫度、干球溫度以及露點三者哪

29、個大?對于飽和空氣，三者的大小又將如何？答：對于未飽和空氣，干球溫度數值較大。對于飽和空氣三者的大小相等。8. 何謂濕空氣的含濕量？相對濕度愈大含濕量愈高，這樣說對嗎？答：含濕量d：1 千克干空氣所帶有的的水蒸氣的質量。相對濕度是濕空氣中實際包含的水蒸氣量與同溫度下最多能包含的水蒸氣量的百分比。相對濕度是一個比值，不能簡單的地說相對濕度愈大含濕量愈高，他與同溫度下最多能包含的水蒸氣量是相關的。9. 剛性容器內濕空氣溫度保持不變而充入干空氣，問容器內濕空氣的 、 d 、 p v 如何變化？答： 減小， d 減小， p v 減小。10. 若封閉汽缸內的濕空氣定壓升溫，問濕空氣的 、 d 、 h 如

30、何變化？答： 減小， d 不變， h 變大。第七章 理想氣體的熱力過程1. 分析氣體的熱力過程要解決哪些問題？用什么方法解決？試以理想氣體的定溫過程為例說明之。答：主答：主要解決的問題及方法：    1根據過程特點（及狀態(tài)方程）過程方程    2根據過程方程始、終狀態(tài)參數之間的關系    3由熱力學第一定律等4分析能量轉換關系（用PV圖及TS圖）（根據需要可以定性也可以定量）例：1）  過程方程式： （特征）     （方程）2)  初

31、、終狀態(tài)參數之間的關系：3)  計算各量：                  4)  上工質狀態(tài)參數的變化規(guī)律及能量轉換情況閉口系：12過程    q 開口系：12過程    q  2. 對于理想氣體的任何一種過程，下列兩組公式是否都適用： 答：不是都適用。第一組公式適用于任何一種過程。第二組公式適用于定容過程，適用于

32、定壓過程。3. 在定容過程和定壓過程中，氣體的熱量可根據過程中氣體的比熱容乘以溫差來計算。定溫過程氣體的溫度不變，在定溫過程中是否需對氣體加入熱量？如果加入的話應如何計算？答：定溫過程對氣體應加入熱量。4. 過程熱量 q 和過程功w都是過程量，都和過程的途徑有關。由定溫過程熱量公式 故，只要狀態(tài)參數p1、v1 和v2 確定了，q的數值也確定了，是否q與途徑無關？答：對于一個定溫過程，過程途徑就已經確定了。所以說q 是與途徑有關的。5. 在閉口熱力系的定容過程中，外界對系統(tǒng)施以攪拌功w，問這時Q= mc v dT 是否成立？答：成立6. 絕熱過程的過程功w和技術功wt 的計算式w=u1u2，wt

33、=h1h2是否只限于理想氣體？是否只限于可逆絕熱過程？為什么？答：不只限于理想氣體和可逆的絕熱過程。因為q = u + w和q t = h + w 是通用公式，適用于任何工質任何過程，只要是絕熱過程q = 0無論是可逆還是不可逆。所以w =u1 u2， w t = h1 h2不只限于可逆絕熱過程。7. 試判斷下列說法對嗎：（1）定容過程既無膨脹（或壓縮）功的過程；（2）絕熱過程即定熵過程；（3）多變過程即任意過程。答：（1）（×）； （2）（×）； （3）（×）8. 如圖：試證明：q1-2-3>q1-4-3。途中1-2、4-3 為定容過程，1-4、2-3 為

34、定壓過程。答：q1-2-3=u1-2-3+w1-2-3 ,q1-4-3=u1-4-3+w1-4-3u1-2-3=u1-4-3, w1-2-3 >w1-4-3q1-2-3> q1-4-39. 如圖所示。今有兩個任意過程a-b 及a-c，b、c 在同一條絕熱線上，試問uab 與uac 哪個大？若b、c 在同一條定溫線上，結果又如何？答：b、c 在同一條絕熱線上uab < uac ，若b、c 在同一條定溫線上，二者相等。10. 在T-s 圖上如何表示絕熱過程的技術功和膨脹功？答：絕熱過程，不管是否是可逆過程都有所以在T-S 圖上的表示方法與第三章相同。11. 在p-v 圖和T-s

35、圖上如何判斷過程中q、w、u、h的正負？答：1）的判別：以（V）為界：                 2），的判別：以（T）為界：                             

36、               3）的判別：以（T）為界：                    第八章 氣體和蒸汽的流動1. 改變氣流速度起主要作用的是通道的形狀，還是氣流本身的狀態(tài)變化？答：改變氣流速度主要是氣流本身狀態(tài)變化。2. 當氣流速度分別為亞聲速和超聲速時，下

37、列形狀的管道宜于作噴管還是宜于作擴壓管？答：氣流速度為亞聲速時圖中的1 圖宜于作噴管，2 圖宜于作擴壓管，3 圖宜于作噴管。當聲速達到超聲速時時1 圖宜于作擴壓管，2 圖宜于作噴管，3 圖宜于作擴壓管。4 圖不改變聲速也不改變壓強。3. 當有摩擦損耗時，噴管的流出速度同樣計算，似乎與無摩擦損耗時相同，那么摩擦損耗表現在哪里呢？答：摩擦損耗包含在流體出口的焓值里。摩擦引起出口速度變小，出口動能的減小引起出口焓值的增大。4. 在圖中圖a 為漸縮噴管,圖b 為縮放噴管。設兩噴管的工作背壓均為0.1MPa，進口截面壓力均為1 MPa，進口流速可忽略不計。1）若兩噴管的最小截面面積相等，問兩噴管的流量、

38、出口截面流速和壓力是否相同？2) 假如沿截面2-2切去一段，將產生哪些后果？出口截面上的壓力、流速和流量起什么變化？答：1）若兩噴管的最小截面面積相等，兩噴管的流量相等，漸縮噴管出口截面流速小于縮放噴管出口截面流速，漸縮噴管出口截面壓力大于縮放噴管出口截面壓力。2) 若截取一段，漸縮噴管最小截面面積大于縮放噴管最小截面面積，則漸縮噴管的流量小于縮放噴管的流量，漸縮噴管出口截面流速小于縮放噴管出口截面流速，漸縮噴管出口截面壓力大于縮放噴管出口截面壓力。5. 圖中定焓線是否是節(jié)流過程線？既然節(jié)流過程不可逆，為何在推導節(jié)流微分效應J 時可利用dh =0？答：定焓線并不是節(jié)流過程線。在節(jié)流口附近流體發(fā)

39、生強烈的擾動及渦流，不能用平衡態(tài)熱力學方法分析，不能確定各截面的焓值。但是在距孔口較遠的地方流體仍處于平衡態(tài)，忽略速度影響后節(jié)流前和節(jié)流后焓值相等。盡管節(jié)流前和節(jié)流后焓值相等，但不能把節(jié)流過程看作定焓過程。距孔口較遠的地方屬于焓值不變的過程所以dh =0。第 九 章 壓氣機的熱力過程1. 如果由于應用汽缸冷卻水套以及其他冷卻方法，氣體在壓氣機氣缸中已經能夠按定溫過程進行壓縮，這時是否還需要采用分級壓縮？為什么？答：分級壓縮主要是減小余隙容積對產氣量的影響，冷卻作用只是減小消耗功。所以仍然需要采用分級壓縮。2. 壓氣機按定溫壓縮時氣體對外放出熱量，而按絕熱壓縮時不向外放熱，為什么定溫壓縮反較絕熱

40、壓縮更為經濟？答：絕熱壓縮時壓氣機不向外放熱，熱量完全轉化為工質的內能，使工質的溫度升高不利于進一步壓縮容易對壓氣機造成損傷，耗功大。等溫壓縮壓氣機向外放熱，工質的溫度不變，有利于進一步壓縮耗功小，所以等溫壓縮更為經濟。3. 壓氣機所需要的功也可以由第一定律能量方程式導出，試導出定溫、多變、絕熱壓縮壓氣機所需要的功，并用T-s 圖上面積表示其值。答：由第一定律能量方程式，定溫過程，所以，同時則有多變過程絕熱壓縮過程，所以等溫過程所作的功為圖7-1中面積1-2T-m-n-1，絕熱過程所作的功為圖中面積1-f-n-1 多變過程所作的功為圖中面積1-2n-j-g-2n-. 4. 葉輪是壓氣

41、機不可逆絕熱壓縮比可逆絕熱壓縮多耗功可用圖7-2 中的面積m2s2nm 表示，這是否即是此不可逆過程的做功能力損失？為什么？答：多消耗的功量并不就是損失的做功能力損失。因為 為圖9-2上面積1-7-n-m所示。5. 如圖所示的壓縮過程1-2，若是可逆的，則這一過程是什么過程？它與不可逆絕熱壓縮過程1-2 的區(qū)別何在？兩者之中哪一過程消耗的功大？大多少？答：若壓縮過程1-2 是可逆的，則為升溫升壓吸熱過程。它與不可逆絕熱壓縮過程的區(qū)別是：該過程沒有不可逆因素的影響，所消耗的功是最小的，且可以在T-s 圖上把該過程的吸熱量表示出來。對于不可逆絕熱壓縮過程q = u + w，w = u，而可逆絕熱壓

42、縮過程q = u + w，w = q u所以不可逆過程消耗的功大，數值為第十章 氣體動力循環(huán)1. 以活塞式內燃機和定壓加熱燃氣輪機裝置為例，總結分析動力循環(huán)的一般方法。答：分析動力循環(huán)的一般方法：首先把實際過程的不可逆過程簡化為可逆過程。找到影響熱效率的主要因素和提高熱效率的可能措施。然后分析實際循環(huán)與理論循環(huán)的偏離程度，找出實際損失的部位、大小、原因以及改進辦法。2. 內燃機定容加熱理想循環(huán)和燃氣輪機裝置定壓加熱理想循環(huán)的熱效率。若兩者初態(tài)相同，壓縮比相同，他們的熱效率是否相同？為什么？若卡諾循環(huán)的壓縮比與他們相同，則熱效率如何？為什么？答：若兩者初態(tài)相同，壓縮比相同，它們的熱效率相等。因為

43、而對于定壓加熱理想循環(huán)帶入效率公式可知二者相等。若卡諾循環(huán)的壓縮比與他們相同，則有，它們的效率都相等。3. 活塞式內燃機循環(huán)理論上能否利用回熱來提高熱效率？實際中是否采用？為什么？答：理論上可以利用回熱來提高熱效率。在實際中也得到適當的應用。如果采用極限回熱，可以提高熱效率但所需的回熱器換熱面積趨于無窮大，無法實現。4. 燃氣輪機裝置循環(huán)中，壓縮過程若采用定溫壓縮可減少壓縮所消耗的功，因而增加了循環(huán)凈功，但在沒有回熱的情況下循環(huán)熱效率為什么反而降低，試分析之。答：采用定溫壓縮增加了循環(huán)凈功。而在此過程中不變，變小，所以其熱效率降低。5. 燃氣輪機裝置循環(huán)中，膨脹過程在理想極限情況下采用定溫膨脹

44、，可增大膨脹過程作出的功，因而增加了循環(huán)凈功，但在沒有回熱的情況下循環(huán)熱效率反而降低，為什么？答：定溫膨脹增大膨脹過程作出的功，增加循環(huán)凈功，但在此過程中變大，不變，所以其熱效率降低。6. 加力燃燒渦輪噴氣式發(fā)動機是在噴氣式發(fā)動機尾噴管入口前裝有加力燃燒用的噴油嘴的噴氣發(fā)動機，需要突然提高飛行速度是此噴油嘴噴出燃油，進行加力燃燒，增大推力。其理論循環(huán)（的熱效率比定壓燃燒噴氣式發(fā)動機循環(huán)的熱效率提高還是降低？為什么？答：該理論循環(huán)熱效率比定壓燃燒噴氣式發(fā)動機循環(huán)的熱效率降低。因為當利用噴油嘴噴出燃油進行加力燃燒時，雖然多做了功增大了推力，但是功的增加是在吸收了大量的熱的基礎上獲得的。由圖可知獲得

45、的功與需要的熱的比值小于定壓燃燒噴氣式發(fā)動機循環(huán)的比值，導致整體的理論循環(huán)的熱效率比定壓燃燒噴氣式發(fā)動機循環(huán)的熱效率降低。7. 有一燃氣輪機裝置，它由一臺壓氣機產生壓縮空氣，而后分兩路進入兩個燃燒室燃燒。燃氣分別進入兩臺燃氣輪機，其中燃氣輪機發(fā)出的動力全部供給壓氣機，另一臺燃氣輪機發(fā)出的動力則為輸出的凈功率。設氣體工質進入讓汽輪機和時狀態(tài)相同，兩臺燃氣輪機的效率也相同，試問這樣的方案和圖8-5、圖8-6所示的方案相比較（壓氣機的c,s 和燃氣輪機的t都相同）在熱力學效果上有何差別？裝置的熱效率有何區(qū)別？答：原方案：循環(huán)吸熱量：Q1=cmt，循環(huán)凈功：w0=wT-wc=m(h3-h4)-(h2-

46、h1) (1)第2 方案：循環(huán)吸熱量：Q1=cmAt+ cm Bt=cmt (2)循環(huán)凈功：w0=wTB=mB(h3-h4) (3)對于第2 方案，wTA=wc，即：mA(h3-h4)=m(h2-h1)或(m-mB)(h3-h4)=m(h2-h1) (4)由(3)、(4)解得：w0=m(h3-h4)-(h2-h1)結論：兩種方案循環(huán)吸熱量與循環(huán)凈功均相同，因而熱力學效果相同，熱效率w0/Q1 必相同。第十一章 蒸汽動力裝置循環(huán)1. 干飽和蒸汽朗肯循環(huán)與同樣初壓力下的過熱蒸汽朗肯循環(huán)相比較，前者更接近卡諾循環(huán)，但熱效率卻比后者低，如何解釋此結果？答：干飽和蒸汽朗肯循環(huán)局限于飽和區(qū)，上限溫度受制于

47、臨界溫度，導致其平均吸熱溫度較低，故即使實現卡諾循環(huán)，其熱效率也不高。2. 本世紀二三十年代，金屬材料的耐熱性僅達400，為使蒸汽初壓提高，用再熱循環(huán)很有必要。其后，耐熱合金材料有進展，加之其他一些原因，在很長一段時期內不再設計制造按再熱循環(huán)工作的設備。但近年來隨著初壓提高再熱循環(huán)再次受到注意。請分析其原因。答：通過對熱機的效率進行分析后知道，提高蒸汽的過熱溫度和蒸汽的壓力，都能使熱機效率提高。在本世紀二三十年代，材料的耐熱性較差，通過提高蒸汽的溫度而提高熱機的效率比較困難，因此采用再熱循環(huán)來提高蒸汽初壓。隨著耐熱材料的研究通過提高蒸汽的溫度而提高熱機的效率就可以滿足工業(yè)要求。因此很長一段時期

48、不再設計制造再熱循環(huán)工作設備。近年來要求使用的蒸汽初壓提高，由于初壓的提高使得乏氣干度迅速降低，引起氣輪機內部效率降低，另外還會侵蝕汽輪機葉片縮短汽輪機壽命，所以乏氣干度不宜太低，必須提高乏氣溫度，就要使用再熱循環(huán)。3. 各種實際循環(huán)的熱效率無論是內燃機循環(huán)，燃氣輪機循環(huán)，或是蒸汽循環(huán)都肯定地與工質性質有關，這些事實是否與卡諾定理相矛盾？答：這與卡諾定理并不矛盾。卡諾定理當中的可逆循環(huán)忽略了循環(huán)當中所有的不可逆因素，不存在任何不可逆損失，所以這時熱能向機械能轉化只由熱源的條件所決定。而實際循環(huán)中存在各種不可逆損失，由于工質性質不同，不可逆因素和不可逆程度是各不相同的，因此其熱效率與工質性質有關

49、。4. 蒸汽動力循環(huán)中，在動力機中膨脹作功后的乏汽被排入冷凝器中，向冷卻水放出大量的熱量q2，如果將乏汽直接送入汽鍋中使其再吸熱變?yōu)樾抡羝皇强梢员苊庠诶淠髦蟹抛叽罅繜崃?，從而減少對新汽的加熱量q1 大大提高熱效率嗎？這樣想法對不對?為什么？答：這樣的想法是不對的。因為從熱力學第二定律來講一個非自發(fā)過程的進行必定要有一個自發(fā)過程的進行來作為補充條件。乏氣向冷卻水排熱就是這樣一個補充條件，是不可缺少的。5. 用蒸汽作為循環(huán)工質，其吸熱和放熱接近定溫過程，而我們又常說以定溫吸熱和定溫放熱最為有利，可是為什么在大多數情況下蒸汽循環(huán)反較柴油機循環(huán)的熱效率低?答：柴油機的汽缸壁因為有冷卻水和進入氣缸

50、的空氣冷卻，燃燒室和葉片都可以冷卻，其材料可以承受較高燃氣溫度，燃氣溫度通?？筛哌_1800-2300K，而蒸汽循環(huán)蒸汽過熱器外面是高溫燃氣里面是蒸汽，所以過熱器壁面溫度必定高于蒸汽溫度，這與柴油機是不同的，蒸汽循環(huán)的最高蒸汽溫度很少超過600K.。因此蒸汽循環(huán)的熱效率較低。6. 應用熱泵來供給中等溫度(例如100上下)的熱量是比直接利用高溫熱源的熱量來得濟，因此有人設想將乏汽在冷凝器中放出熱量的一部分用熱泵提高溫度，用以加熱低溫段(100以下)的鍋爐給水，這樣雖然需要增添熱泵設備。但卻可以取消低溫段的抽汽回熱，使抽汽回熱設備得以簡化，而對循環(huán)熱效率也能有所補益。這樣的想法在理論上是否正確?答：這種想法是不正確的?；責嵫h(huán)是是通過減少了溫差傳熱不可