工程熱力學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)及簡答題202

1、工 程 熱 力 學(xué) 復(fù) 習(xí) 重 點(diǎn) 2 0 1 2 . 3緒論1 理解和掌握工程熱力學(xué)的研究對象、主要研究內(nèi)容和研究方法2 理解熱能利用的兩種主要方式及其特點(diǎn)3 了解常用的熱能動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置的工作過程1什么是工程熱力學(xué) 從工程技術(shù)觀點(diǎn)出發(fā)，研究物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)，熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的規(guī)律和方法，以及有效、 合理地利用熱 能的途徑。2能源的地位與作用及我國能源面臨的主要問題3. 熱能及其利用1 熱能：能量的一種形式2 來源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。如風(fēng)能 ,水力能 ,太陽能、地?zé)崮?、化學(xué)能和核能等。 二次能源：由一次能源轉(zhuǎn)換而來的能源，如機(jī)械能、機(jī)械 能等。3 利用形式： 直接利用：將

2、熱能利用來直接加熱物體。如烘干、采暖、熔煉能源消耗比例大 間接利用：各種熱能動(dòng)力裝置，將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或者再轉(zhuǎn)換成電能，4.熱能動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置的工作過程5熱能利用的方向性及能量的兩種屬性1 過程的方向性：如：由高溫傳向低溫2 能量屬性：數(shù)量屬性、 ,質(zhì)量屬性 即做功能力 3 數(shù)量守衡、質(zhì)量不守衡4 提高熱能利用率：能源消耗量與國民生產(chǎn)總值成正比。第 1 章 根本概念及定義1. 1 熱力系統(tǒng) 一、熱力系統(tǒng)系統(tǒng)： 用界面從周圍的環(huán)境中分割出來的研究對象，或空間內(nèi)物體的總和 外界： 與系統(tǒng)相互作用的環(huán)境界面： 假想的、實(shí)際的、固定的、運(yùn)動(dòng)的、變形的。依據(jù):系統(tǒng)與外界的關(guān)系系統(tǒng)與外界的作用:熱交換、功

3、交換、質(zhì)交換、閉口系統(tǒng)和開口系統(tǒng)st立系絨聲四、根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部狀況劃分 可壓縮系統(tǒng)：由可壓縮流體組成的系統(tǒng)。簡單可壓縮系統(tǒng)：與外界只有熱量及準(zhǔn)靜態(tài)容積變化 均勻系統(tǒng)：內(nèi)部各局部化學(xué)成分和物理 '性質(zhì)都均勻一致的系統(tǒng)，是由單相組成的 非均勻系統(tǒng)：由兩個(gè) 或兩個(gè)以上的相所組成的系統(tǒng)。 單元系統(tǒng)：一種均勻的和化學(xué)成分不變的物質(zhì)組成的系統(tǒng)。多元系統(tǒng)：由兩種或兩種以上物質(zhì)組成的系統(tǒng)。單相系：系統(tǒng)中工質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)都均勻一致的系統(tǒng)稱為單相系。復(fù)相系:由兩個(gè)相以上組成的系統(tǒng)稱為復(fù)相系，如固、液、氣組成的三相系統(tǒng)。思考題：孤立系統(tǒng)一定是閉口系統(tǒng)嗎 ？反之怎樣？孤立系統(tǒng)一定不是開口的嗎、孤立系統(tǒng)是否一

4、定絕熱？1 .2工質(zhì)的熱力狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)、狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)：熱力系統(tǒng)中某瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況。狀態(tài)參數(shù)：描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種狀態(tài)的宏觀物理量。女口：溫度T、壓力P、比容U或密度p、內(nèi)能u、焓h 、熵s、自由能f、 自由焓g。狀態(tài)參數(shù)的數(shù)學(xué)特性:21. dx X2 xii說明：狀態(tài)的路徑積分僅與初、終狀態(tài)有關(guān)，而與狀態(tài)變化的途徑無關(guān)。2. dx=0說明：狀態(tài)參數(shù)的循環(huán)積分為零根本狀態(tài)參數(shù)：可直接或間接地用儀表測量出來的狀態(tài)參數(shù)：溫度、壓力、比容或密度溫度：宏觀上，是描述系統(tǒng)熱力平衡狀況時(shí)冷熱程度的物理量。微觀上，是大量分子熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈程度的量度2 .壓力：垂直作用于器壁單位面積上的力

5、，稱為壓力，也稱壓強(qiáng)。F Pf式中：F 整個(gè)容器壁受到的力，單位為牛頓 N ;f 容器壁的總面積m2 。微觀上：分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的垂直作用于容器壁上單位面積的力。壓力測量依據(jù)：力平衡原理 壓力單位：MPa相對壓力：相對于大氣環(huán)境所測得的壓力。工程上常用測壓儀表測定的壓力 以大氣 壓力為計(jì)算起點(diǎn)，也稱表壓力。pBHP<B P B P gP>B 式中B 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫g 高于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫r(shí)的相對壓力，稱表壓力； H 低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫r(shí)的相對壓力，稱為真空值。注意：只有絕對壓力才能代表工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)3 .比容:比容：單位質(zhì)量工質(zhì)所具有的容積。密度：單位容積的工質(zhì)所具有的質(zhì)量。vVm3/kg

6、關(guān)系：v 1式中：一工質(zhì)的密度 kg/m3 , v 工質(zhì)的比容 m3/kg例:表壓力或真空度為什么不能當(dāng)作工質(zhì)的壓力？工質(zhì)的壓力不變化，測量它的壓力表或真空表的讀數(shù)是否會變化？解：作為工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的壓力是絕對壓力， 測得的表壓力或真空度都是工質(zhì)的絕對壓力與大氣壓力的相對值， 因 此不能作為工質(zhì)的壓力；因?yàn)闇y得的是工質(zhì)絕對壓力與大氣壓力的相對值，即使工質(zhì)的壓力不變，當(dāng)大氣壓力改變時(shí)也會引起壓力表或真空表讀數(shù)的變化。1 .3準(zhǔn)靜態(tài)過程與可逆過程熱力過程：系統(tǒng)狀態(tài)的連續(xù)變化稱系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)熱力過程。一、 準(zhǔn)靜過程：如果造成系統(tǒng)狀態(tài)改變的不平衡勢差無限小，以致該系統(tǒng)在任意時(shí)刻均無限接近于某個(gè)平衡態(tài),

7、這樣的過程稱為準(zhǔn)靜態(tài)過程。注意:準(zhǔn)靜態(tài)過程是一種理想化的過程，實(shí)際過程只能接近準(zhǔn)靜態(tài)過程。二、 可逆過程：系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)過程后，如令過程逆行而使系統(tǒng)與外界同時(shí)恢復(fù)到初始狀態(tài)，而不留下任何痕跡, 那么此過程稱為可逆過程。實(shí)現(xiàn)可逆過程的條件:過程無勢差 傳熱無溫差，作功無力差 過程無耗散效應(yīng)。三、可逆過程的膨脹功 容積功系統(tǒng)容積發(fā)生變化而通過界面向外傳遞的機(jī)械功2W pdv J/kgi規(guī)定:系統(tǒng)對外做功為正，外界對系統(tǒng)作功為負(fù)四、可逆過程的熱量:問題：比擬不可逆過程的膨脹功與可逆過程膨脹功系統(tǒng)與外界之間依靠溫差傳遞的能量稱為熱量2可逆過程傳熱量:q TdS q J/kgi規(guī)定：系統(tǒng)吸熱為正，放熱為負(fù)

8、1 .4熱力循環(huán):定義：工質(zhì)從某一初態(tài)開始，經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，最后由回復(fù)到初態(tài)的過程一、正循環(huán)正循環(huán)中的熱轉(zhuǎn)換功的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)用循環(huán)熱效率:w0 qi q2 1 q2 tq1q1qi式中q1 工質(zhì)從熱源吸熱；q2 工質(zhì)向冷源放熱；w0 循環(huán)所作的凈功二、逆循環(huán)以獲取制冷量為目的。q2q2制冷系數(shù)：1 2 20 q1 q2QiC2 式中：q1 工質(zhì)向熱源放出熱量；q2 工質(zhì)從冷源吸取熱量；w0 循環(huán)所作的凈功式中：q1 工質(zhì)向熱源放出熱量，q2 工質(zhì)從冷源吸取熱量，w0 循環(huán)所作的凈功 思考題：冰水混合1. 溫度為100 C的熱源，非常緩慢地把熱量加給處于平衡狀態(tài)下的0 C的冰水混合物，試問：1

9、、物經(jīng)歷的是準(zhǔn)靜態(tài)過程嗎？2、加熱過程是否可逆？2 .平衡態(tài)與穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)即系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)均不隨時(shí)間而變有何異同？熱力學(xué)中討論平衡態(tài)有什么 義？3 .外界條件變化時(shí)系統(tǒng)有無到達(dá)平衡的可能？在外界條件不變時(shí)，系統(tǒng)是否一定處于平衡態(tài)？4 .判斷以下過程是否為可逆過程：1對剛性容器內(nèi)的水加熱使其在恒溫下蒸發(fā)。2對剛性容器內(nèi)的水作功使其在恒溫下蒸發(fā)。3對剛性容器中的空氣緩慢加熱使其從 50 C升溫到100 C4定質(zhì)量的空氣在無摩擦、不導(dǎo)熱的氣缸和活塞中被慢慢壓縮5100 C的蒸汽流與25 C的水流絕熱混合。6 鍋爐中的水蒸汽定壓發(fā)生過程溫度、壓力保持不變。7高壓氣體突然膨脹至低壓。8摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸

10、中的熱燃?xì)怆S活塞迅速移動(dòng)而膨脹。9氣缸中充有水，水上面有無摩擦的活塞，緩慢地對水加熱使之蒸發(fā)第2章熱力學(xué)第一定律21 系統(tǒng)的儲存能 系統(tǒng)的儲存能的構(gòu)成：內(nèi)部儲存能 + 外部儲存能一內(nèi)能熱力系處于宏觀靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)所有微觀粒子所具有的能量之和，單位質(zhì)量工質(zhì)所具有的內(nèi)能，稱為比 內(nèi) 能，簡稱內(nèi)能。 U=mu內(nèi)能 = 分子動(dòng)能 + 分子位能分子動(dòng)能包括：1分子的移動(dòng)動(dòng)能 2.分子的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能 3. 分子內(nèi)部原子振動(dòng)動(dòng)能和位能 分子位能：克服分子間的作用力所形成u=f (T,V) 或 u=f (T,P) u=f (P,V) 注意 : 內(nèi)能是狀態(tài)參數(shù) .特別的 : 對理想氣體 u=f (T) 問題思考

11、: 為什么 ?二 外儲存能：系統(tǒng)工質(zhì)與外力場的相互作用 (如重力位能 ) 及以外界為參考坐標(biāo)的系統(tǒng)宏觀運(yùn)動(dòng)所具有的能量 (宏觀動(dòng)能 ) 12 宏觀動(dòng)能： Ekmc 軸功 W s2重力位能：Ep mgz式中g(shù)重力加速度。三 系統(tǒng)總儲存能 ：E U Ek E p1 2 1 2或 E U mc 2mgz e uc2 gz222 2 系統(tǒng)與外界傳遞的能量與外界熱源 ,功源 ,質(zhì)源之間進(jìn)行的能量傳遞一、熱量 在溫差作用下 ,系統(tǒng)與外界通過界面?zhèn)鬟f的能量。 系統(tǒng)吸熱熱量為正，系統(tǒng)放熱熱量為負(fù)。 單位： kJ kcall kcal=4.1868kJ 特點(diǎn) : 熱量是傳遞過程中能量的一種形式，熱量與熱力過程有

12、關(guān),或與過程的路徑有關(guān)二、功除溫差以外的其它不平衡勢差所引起的系統(tǒng)與外界傳遞的能量 .1膨脹功 W ：在力差作用下，通過系統(tǒng)容積變化與外界傳遞的能量。單位： l J=l Nm 規(guī)定 : 系統(tǒng)對外作功為正，外界對系統(tǒng)作功為負(fù)。膨脹功是熱變功的源泉通過軸系統(tǒng)與外界傳遞的機(jī)械功注意 : 剛性閉口系統(tǒng)軸功不可能為正，軸功來源于能量轉(zhuǎn)換三、隨物質(zhì)傳遞的能量1流開工質(zhì)本身具有的能量12E U mc mgz2 流動(dòng)功 ( 或推動(dòng)功 ) ： 維持流體正常流動(dòng)所必須傳遞量，是為推動(dòng)流體通過控制體界面而傳遞的機(jī)械功推動(dòng)1kg工質(zhì)進(jìn)、出控制體所必須的功WfP2V2piv1注意:流動(dòng)功僅取決于控制體進(jìn)出口界面工質(zhì)的熱

13、力狀態(tài)。流動(dòng)功是由泵風(fēng)機(jī)等提供思考：與其它功區(qū)別四、焓的定義：焓二內(nèi)能+流動(dòng)功對于m千克工質(zhì):H U pV對于 1千克工質(zhì)： h=u+ p v五、焓的物理意義:對流開工質(zhì)開口系統(tǒng)，表示沿流動(dòng)方向傳遞的總能量中， 取決于熱力狀態(tài)的那局部能量 對不流開工質(zhì)閉口系統(tǒng)，焓只是一個(gè)復(fù)合狀態(tài)參數(shù)思考為什么：特別的對理想氣體h=f (T)2 .3閉口系統(tǒng)能量方程一、能量方程表達(dá)式uqw適用于mkg質(zhì)量工質(zhì)1kg質(zhì)量工質(zhì)注意:該方程適用于閉口系統(tǒng)、任何工質(zhì)、任何過程。由于反映的是熱量、內(nèi)能、膨脹功三者關(guān)系，因而該方程也適用于開口系統(tǒng)、任何工質(zhì)、任何過程 特別的:對可逆過程u q pdv思考為什么?.循環(huán)過程第

14、一定律表達(dá)式qw結(jié)論:第一類永動(dòng)機(jī)不可能制造出來思考：為什么三、理想氣體內(nèi)能變化計(jì)算 由qv du v cv dT得:du c vdTu CvdT適用于理想氣體一切過程或者實(shí)際氣體定容過程或: u Cv (T2 T1)用定值比熱計(jì)算t2ucvdtt1t2cvdtt1t tCvdt c vm t0212 cvm t01 t10用平均比熱計(jì)算2 cvf T的經(jīng)驗(yàn)公式代入 u cvdT積分。nn理想氣體組成的混合氣體的內(nèi)能：U U1 U 2U imiuii 1 i 1由質(zhì)量守恒原理： 進(jìn)入控制體的質(zhì)量一離開控制體的質(zhì)量 = 控制體中質(zhì)量的增量 能量守恒原理： 進(jìn)入控制體的能量一控制體輸出的能量 =

15、控制體中儲存能的增量設(shè)控制體在 d 時(shí)間內(nèi) :12進(jìn)入控制體的能量 = Q (h 1c12 gz1) m12離開控制體的能量 = WS (h2 1c22 gz2 ) m22控制體儲存能的變化 dEcv (E dE) cv Ecv代入后得到 :Q WS (h2 1c22gz2) m2 (h1 1c12gz1) m1 + dEcv22注意 :本方程適用于任何工質(zhì)，穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、不穩(wěn)定流動(dòng)的一切過程 ,也適用于閉口系統(tǒng)2 5 開口系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程一 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流工況 工質(zhì)以恒定的流量連續(xù)不斷地進(jìn)出系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部及界面上各點(diǎn)工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)和宏觀運(yùn)動(dòng)參數(shù) 都保持一 定，不隨時(shí)間變化，稱穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流工況。條件：

16、1. 符合連續(xù)性方程2. 系統(tǒng)與外界傳遞能量，收入 = 支出，且不隨時(shí)間變化12q dh dc 2 gdz w s2適用于任何工質(zhì)，穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流熱力過程二 技術(shù)功 在熱力過程中可被直接利用來作功的能量，稱為技術(shù)功。 技術(shù)功 = 膨脹功 + 流動(dòng)功wt w p1v1 p2v2特別的：對可逆過程：2 wt vdp1思考： 為什么？注意：技術(shù)功是過程量公式： dh q w s適用于任何工質(zhì)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，忽略工質(zhì)動(dòng)能和位能的變化。三、理想氣體焓的計(jì)算 對于理想氣體 h u RT f T2dh c pdT ， h cpdT1適用于理想氣體的一切熱力過程或者實(shí)際氣體的定壓過程h cp (T2 T1)適用于理想

17、氣體的一切熱力過程或者實(shí)際氣體的定壓過程，用定值比熱計(jì)算t2t 2t1t thcpdtcpdtcpdtc pmt02 t2c pmt01 t1t100用平均比熱計(jì)算2 把 c p f T 的經(jīng)驗(yàn)公式代入 h cpdT 積分。1思考題：1門窗緊閉的房間內(nèi)有一臺電冰箱正在運(yùn)行 , 假設(shè)敞開冰箱的大門就有一股涼氣撲面 , 感到?jīng)鏊Ｓ谑怯腥司拖胪?過敞開冰箱大門到達(dá)降低室內(nèi)溫度的目的 , 你認(rèn)為這種想法可行嗎 ?2. 既然敞開冰箱大門不能降溫，為什么在門窗緊閉的房間內(nèi)安裝空調(diào)器后卻能使溫度降低呢 ?3對工質(zhì)加熱，其溫度反而降低，有否可能？4對空氣邊壓縮邊進(jìn)行冷卻，如空氣的放熱量為1kJ ，對空氣的壓

18、縮功為 6kJ ，那么此過程中空氣的溫度是升高，還是降低。5.空氣邊吸熱邊膨脹，如吸熱量 Q=膨脹功，那么空氣的溫度如何變化。6討論以下問題：1) 氣體吸熱的過程是否一定是升溫的過程。2) 氣體放熱的過程是否一定是降溫的過程。3) 能否以氣體溫度的變化量來判斷過程中氣體是吸熱還是放熱。7.試分析以下過程中氣體是吸熱還是放熱( 按理想氣體可逆過程考慮 )1) 壓力遞降的定溫過程。2) 容積遞減的定壓過程。3) 壓力和容積均增大兩倍的過程。第 3 章氣體和蒸汽的性質(zhì)3. 1 理想氣體狀態(tài)方程一、理想氣體與實(shí)際氣體 定義：氣體分子是一些彈性的，忽略分子相互作用力，不占有體積的質(zhì)點(diǎn), 注意：當(dāng)實(shí)際氣體

19、pi 0 vt的極限狀態(tài)時(shí)，氣體為理想氣體。二、理想氣體狀態(tài)方程的導(dǎo)出 狀態(tài)方程的幾種形式 1. pv RT 適用于 1 千克理想氣體。式中：p絕對壓力Pa比容m3/kg ， T 熱力學(xué)溫度 K式中 VM二Mv 氣體的摩爾容積，m3/kmol ; RO二MR 通用氣體常數(shù)，J/kmol K 4. pvnR0T適用于n 千摩爾理想氣體。P1v1 P2 v2T1T2式中 V nKmol 氣體所占有的容積，m2 3； n氣體的摩爾數(shù)，n m , kmolM6.P1V1 P2V2僅適用于閉口系統(tǒng)T1 T21K (C)所吸收或放出的熱量，稱為該物3. 2 理想氣體的比熱 一、比熱的定義與單位 定義：單位

20、物量的物體，溫度升高或降低體比熱。q c dT單位：式中C質(zhì)量比熱，kJ/Kg kc'容積比熱，kJ/m3 kMc 摩爾比熱， kJ/Kmol kMcc' c 0 換算關(guān)系： 22.4 注意：比熱不僅取決于氣體的性質(zhì)，還于氣體的熱力過程及所處的狀態(tài)有關(guān)。、定容比熱和定壓比熱定容比熱:cvdT dT T V表示：明單位物量的氣體在定容情況下升高或降1K所吸收或放出的熱量.低定壓比熱：qp dh cp dT dT邁耶公式：c p Cv Rc' p c'voR表示：單位物量的氣體在定壓情況下升高或降低1K所吸收或放出的熱量。Mc p Mc v MR R onRcp1c

21、p c' p Mcp cv c' vcvMcv比熱比：三、定值比熱、真實(shí)比熱與平均比熱1、 定值比熱：凡分子中原子數(shù)目相同因而其運(yùn)動(dòng)自由度也相同的氣體，它們的摩爾比熱值都相等，稱為定值比熱。2、真實(shí)比熱：相應(yīng)于每一溫度下的比熱值稱為氣體的真實(shí)比熱。常將比熱與溫度的函數(shù)關(guān)系表示為溫度的三次多項(xiàng)式Mcp ao aiT a2T 2a3T33 .平均比熱思考題:1 .某內(nèi)徑為15.24cm的金屬球抽空后放后在一精密的天平上稱重，當(dāng)填充某種氣體至7.6bar后又進(jìn)行了 稱重，兩次稱重的重量差的 2.25g，當(dāng)時(shí)的室溫為27 C,試確定這里何種理想氣體。2 .通用氣體常數(shù)和氣體常數(shù)有何不同

22、？3 .混合氣體處于平衡狀態(tài)時(shí)，各組成氣體的溫度是否相同，分壓力是否相同。4 .混合氣體中某組成氣體的千摩爾質(zhì)量小于混合氣體的千摩爾質(zhì)量，問該組成氣體在混合氣體中的質(zhì)量成分是否一定小于容積成分，為什么第4章氣體和蒸汽的根本熱力過程一、定壓過程q h h2 h1h1p&2v1)wtvdp 0、定容過程w pdv 0 q uu h2 h1 v(p2 p1)三、定溫過程四、絕熱過程wt v dp v(p 1 p2)q T(s 2 s1)w q uwt q h u h 2 h1 (p2v2 p1v1)q=0 w uwthu h 2 h1 (p2v2 p1v1) 第 5 章 熱力學(xué)第二定律5 1

23、 自然過程的方向性 一、磨擦過程功可以自發(fā)轉(zhuǎn)為熱 ,但熱不能自發(fā)轉(zhuǎn)為功、傳熱過程熱量只能自發(fā)從高溫傳向低溫三、自由膨脹過程絕熱自由膨脹為無阻膨脹 ,但壓縮過程卻不能自發(fā)進(jìn)行四、混合過程兩種氣體混合為混合氣體是常見的自發(fā)過程五、燃燒過程燃料燃燒變?yōu)槿紵a(chǎn)物 (煙氣等 ),只要到達(dá)燃燒條件即可自發(fā)進(jìn)行 結(jié)論 :自然的過程是不可逆的開爾文說法：5 2 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì) 克勞修斯說法：熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體而不引起其它變化 不可能制造只從一個(gè)熱源取熱使之完全變?yōu)闄C(jī)械能，而不引起其它變化的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。5.3 卡諾循環(huán)與卡諾定理意義：解決了熱變功最大限度的轉(zhuǎn)換效率的問題一 .卡諾循環(huán) : 一

24、 正循環(huán)組成：兩個(gè)可逆定溫過程、兩個(gè)可逆絕熱過程過程a-b :工質(zhì)從熱源T1可逆定溫吸熱b-c :工質(zhì)可逆絕熱定'熵膨脹c-d :工質(zhì)向冷源T2可逆定溫放熱d-a :工質(zhì)可逆絕熱定熵壓縮回復(fù)到初始狀態(tài)。循環(huán)熱效率：w0t1qi T1 Sb Sa =面積 abefa因?yàn)镾b SaS c Sd 註 t 1分析：1、熱效率取決于兩熱源溫度,2q1q2 T2Sc Sd =面積 cdfecT1T1、T2，與工質(zhì)性質(zhì)無關(guān)。2、由于T1 T2 0，因此熱效率不能為假設(shè)T1=T2，熱效率為零，即單一熱源，熱機(jī)不能實(shí)現(xiàn)。二逆循環(huán)：包括：絕熱壓縮、定溫放熱。定溫吸熱、絕熱膨脹。制冷系數(shù):1c q2q2T2

25、wo q1 q2 t1 t2 q 1q1 T1供熱系數(shù)2c 1 1 1 w0 q1 q2 T1 t2關(guān)系:2c 1c 1分析：通常T2>T1-T2所以：1c 1二 卡諾定理:1、所有工作于同溫?zé)嵩?、同溫冷源之間的一切熱機(jī)，以可逆熱機(jī)的熱效率為最高2.在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切可逆熱機(jī)，其熱效率均相等思考題1.自發(fā)過程為不可逆過程，那么非自發(fā)過程即為可逆過程。此說法對嗎?為什么？2.自然界中一切過程都是不可逆過程，那么研究可逆過程又有什么意義呢3.以下說法是否正確？ 工質(zhì)經(jīng)歷一不可逆循環(huán)過程，因t<0，故<0 不可逆過程的熵變無法計(jì)算 假設(shè)從某一初態(tài)沿可逆和不可逆過程到達(dá)同

26、一終態(tài)，那么不可逆過程中的熵變必定大于可逆過程中的熵變。4 .某熱力系統(tǒng)經(jīng)歷一熵增的可逆過程，問該熱力系統(tǒng)能否經(jīng)一絕熱過程回復(fù)到初態(tài)。5 .假設(shè)工質(zhì)經(jīng)歷一可逆過程和一不可逆過程，均從同一初始狀態(tài)出發(fā)，且兩過程中工質(zhì)的吸熱量相同，問工質(zhì) 終態(tài)的熵是否相同？6絕熱過程是否一定是定熵過程？定熵過程是否一定滿足PvK= 定值的方程？答案：可逆絕熱過程才是 定熵。否，必須為理想氣體，可逆絕熱，定值比熱容。 7工質(zhì)經(jīng)歷一個(gè)不可逆循環(huán)能否回復(fù)到初態(tài)？ 8用孤立系統(tǒng)熵增原理證明：熱量從高溫物體傳向低溫物體的過程是不可逆過程。第8章壓氣機(jī)的熱力過程8.1壓氣機(jī)的理論壓縮功 壓氣機(jī):用來壓縮氣體的設(shè)備一、單機(jī)活塞

27、式壓氣機(jī)工作過程 吸氣過程、壓縮過程、排氣過程。理想化為可逆過程、無阻力損失1溫壓縮軸功的計(jì)算p2Wst = Wtvdp pivi Inpii按穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程，壓氣機(jī)所消耗的功，一局部用于增加氣體的焓，一局部轉(zhuǎn)化為熱能向外放出對理想氣體定溫壓縮，表示消耗的軸功全部轉(zhuǎn)化成熱能向外放出Wst = Qt2 .定熵壓縮軸功的計(jì)算，7 kRT I r p2Wt = _ | vdp = 1 -1k<Pi按穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程，絕熱壓縮消耗的軸功全部用于增加氣體的焓，使氣體溫度升高，該式也適用于 不可逆過程3.多變壓縮軸功的計(jì)算ni2n RT iP2 nwtvdp1nws1n 1P1按穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程，

28、多變壓縮消耗的軸功局部用于增加氣體的焓，局部對外放熱，該式同樣適用于T2s Tsnt2T可見定溫過程耗功最少，絕熱過程耗功最多8.2多級壓縮及中間冷卻k1 p2 k pi即：壓力比越大，其壓縮終了溫度越高，較高壓縮氣體常采用中間冷卻設(shè)備，稱多級壓氣機(jī) 最正確增壓比：使 多級壓縮中間冷卻壓氣機(jī)耗功最小時(shí)，各級的增壓比稱為最正確增壓比。壓氣機(jī)的效率：在相同的初態(tài)及增壓比條件下， 可逆壓縮過程中壓氣機(jī)所消耗的功與實(shí)際不可逆壓縮過程中壓氣機(jī)所消耗的功之比，稱為壓氣機(jī)的效率。特點(diǎn):1 .減小功的消耗，由p-v圖可知2 .降低氣體的排氣溫度，減少氣體比容3 .每一級壓縮比降低，壓氣機(jī)容積效率增高中間壓力確

29、實(shí)定:原那么：消耗功最小。以兩級壓縮為例,得到：p2 / p 1 p3 / p2結(jié)論：兩級壓力比相等，耗功最小。推廣為Z級壓縮1 2 zpz 1 / pi推理:1 .每級進(jìn)口、出口溫度相等.2 .各級壓氣機(jī)消耗功相等3 .各級氣缸及各中間冷卻放出和吸收熱量相等8.5活塞式壓氣機(jī)余隙影響一、余隙對排氣量的影響余隙：為了安置進(jìn)、排氣閥以及防止活塞與汽缸端蓋間的碰撞， 在汽缸端蓋與活塞行程終點(diǎn)間留有一定的余 隙, 稱為余隙容積，簡稱余隙活塞式壓氣機(jī)的容積效率：活塞式壓氣機(jī)的有效容積和活塞排量之比，V V1V3nlpp2 nn1ns nlPV1 V21pi結(jié)論：余隙使一局部汽缸容積不能被有效利用，壓力

30、比越大越不利余隙對理論壓縮軸功的影響式中： V V1 V4 為實(shí)際吸入的氣體體積。結(jié)論： 不管壓氣機(jī)有無余隙，壓縮每 kg 氣體所需的理論壓縮軸功都相同，所以應(yīng)減少余隙容積。 思考題： 1在 p-v 圖上， T 和 s 減小的方向分別在哪個(gè)方向，在 T-s 圖上 p 和 v 減小的方向分別在哪個(gè)方向。2工質(zhì)為空氣， 試在 p-v 和 T-s 圖上畫出 n=1.5 的膨脹過程和 n=1.2 的壓縮過程的大概位置， 并分析二過 程 中 q 、 w 、 u 的正負(fù)。c/ p3如果氣體按規(guī)律膨脹，其中 c 為常數(shù)，那么此過程中理想氣體被加熱還是被冷4在多變過程中熱量和功量之間的關(guān)系等于什么，卻即。wn

31、 /qn =?5試在 T-s 圖上用過程線和橫坐標(biāo)之間的面積來分析相同初態(tài)和相同終態(tài)壓力下的定溫、多變、絕熱壓縮中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，比擬哪種壓縮時(shí)耗功量最小。6如果氣體壓縮機(jī)在汽缸中采取各種冷卻方法后， 已能按定溫過程進(jìn)行壓縮， 這時(shí)是否還要采用分級壓縮， 為 什么。第 9 章 氣體動(dòng)力循環(huán)9 2 活塞式內(nèi)燃機(jī)實(shí)際循環(huán)的簡化開式循環(huán) (open cycle) ； 燃燒、傳熱、排氣、膨脹、壓縮均為不可逆； 各環(huán)節(jié)中工質(zhì)質(zhì)量、成分稍有變化 9 3 活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán) 一、混合加熱理想循環(huán)01吸氣12壓縮2 3 噴油、燃燒34燃燒4 5膨脹作功5 0排氣二、定壓加熱理想循環(huán) 三、定容加熱理想循環(huán)第

32、10章蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)動(dòng)力循環(huán)可分：蒸熱機(jī)：將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備叫做熱力原動(dòng)機(jī)。熱機(jī)的工作循環(huán)稱為動(dòng)力循環(huán)汽動(dòng)力循環(huán)和燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)兩大類10.1蒸汽動(dòng)力根本循環(huán)一朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)是最簡單的蒸汽動(dòng)力理想循環(huán)，熱力發(fā)電廠的各種較復(fù)雜的蒸汽動(dòng)力循環(huán)都是在朗肯循環(huán)的基礎(chǔ)上予以改良而得到的。一、裝置與流程 蒸汽動(dòng)力裝置：鍋爐、汽輪機(jī)、凝汽器和給水泵等四局部主要設(shè)備。工作原理：p-v、 T-s和h-s朗肯循環(huán)可理想化為：兩個(gè)定壓過程和兩個(gè)定熵過程。、朗肯循環(huán)的能量分析及熱效率o 仁 十宀76M m圖取汽輪機(jī)為控制體，建立能量方程 :h1 h2 h1 h3三、提高朗肯循環(huán)熱效率的根本途徑依據(jù)：卡諾循環(huán)熱

33、效率1、提高平均吸熱溫度直接方法式提高蒸汽壓力和溫度。2、降低排氣溫度第11章制冷循環(huán)11.1空氣壓縮制冷循環(huán) 空氣壓縮式制冷：將常溫下較高壓力的空氣進(jìn)行絕熱膨脹， 會獲得低溫低壓的空氣。 原那么：實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)工作原理如圖:注意：空氣的熱物性決定了空氣壓縮致冷循環(huán)的致冷系數(shù)低和單位工質(zhì)的致冷能力小。t2 1P2 k 11 p11或:T1T2 T111 . 2蒸汽壓縮制冷循環(huán)一、實(shí)際壓縮式制冷循環(huán)蒸氣壓縮致冷裝置：壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥及蒸發(fā)器組成。原理：由蒸發(fā)器出來的致冷劑的干飽和蒸氣被吸入壓縮機(jī)，絕熱壓縮后成為過熱蒸過程1-2，蒸氣進(jìn)氣冷凝器，在定壓下冷卻過程2-3，進(jìn)一步在定壓定溫下凝結(jié)

34、成飽和液體程 3-4。"過飽和液體繼而通過一個(gè)膨 脹閥又稱節(jié)流閥或減壓閥經(jīng)絕熱節(jié)流降壓降溫而變成低干度的濕蒸氣注意：工業(yè)上，用節(jié)流閥取代膨脹機(jī)。二、制冷劑的壓焓圖lgp-h圖原理：以致冷劑焓作為橫坐標(biāo)，以壓力對數(shù)為縱坐標(biāo)，共繪出致冷劑的六種狀態(tài)參數(shù)線簇:定焓h、定壓力p、定溫度T、定比容111 川1h(v)、蒸氣壓縮式致冷循環(huán)各熱力過程在lgp-h圖上的表示:1-2表示壓縮機(jī)中的絕熱壓縮過程2-3-4是冷凝器中的定壓冷卻過程4-5為膨脹閥中的絕熱節(jié)流過程。5-1表示蒸發(fā)器內(nèi)的定壓蒸發(fā)過程三、制冷循環(huán)能量分析及致冷系擻實(shí)際蒸氣壓縮致冷循環(huán)整個(gè)裝置的能量分析。其致冷系數(shù)為12=收獲/消耗

35、w0Q2制冷劑質(zhì)量流量：m 2q2 mwo壓縮機(jī)所需功率：p 03600冷凝器熱負(fù)荷：Qi M h2 hi四、影響制冷系數(shù)的主要因素 降低制冷劑的冷凝溫度提高蒸發(fā)溫度五、蒸汽噴射制冷循環(huán)簡答題第1章根本概念1. 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。2. 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，所以開口系不可能是絕熱系。這種觀 點(diǎn)對不對，為什么？答：不對。“絕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

36、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)。3. 平衡狀態(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；而平衡狀態(tài)那么一般指在外界作用下保持不變，這是它們的區(qū)別所在。4倘使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(shù)會改變嗎？在絕對壓力計(jì)算公式P Pb Pe P Pb ； P Pb Pv P Pb 中，當(dāng)?shù)卮髿鈮菏欠癖囟ㄊ黔h(huán)境大氣壓 ？答：

37、可能會的。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?！爱?dāng)?shù)卮髿鈮翰⒎蔷褪黔h(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。5.溫度計(jì)測溫的根本原理是什么 ？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

38、？答：由選定的任意一種測溫物質(zhì)的某種物理性質(zhì)，采用任意一種溫度標(biāo)定規(guī)那么 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)，中選用不同測溫物質(zhì)制作溫度計(jì)、采用不同的 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)。7. 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： 假設(shè)系統(tǒng)原本不處于平衡狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)各局部間存在著不平衡勢差，那么在不平衡勢差的作用下，各個(gè)局部發(fā)生相互作用，系統(tǒng)的狀態(tài)將發(fā)生變化。例如，將一

39、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異，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)； 假設(shè)系統(tǒng)原處于平衡狀態(tài)，那么只有在外界的作用下作功或傳熱系統(tǒng)的狀態(tài)才會發(fā)生變8.圖1-16a、b所示容器為剛性容器：將容器分成兩局部。裝氣體，一局部抽成真空，中間是隔板。假設(shè)突然抽去隔 板，氣體是否作功？設(shè)真空局部裝有許多隔板，每抽去一塊隔板讓氣體先恢復(fù)平系(b)圖1-16思考題8附圖局部統(tǒng)衡再抽去一塊，問氣體

40、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P- v圖上表示？答：；受剛性容器的約束，氣體與外b在情況下系統(tǒng)也與外界無力的作用，因此系統(tǒng)不對外界作 界間無任何力的作用，氣體系統(tǒng)不對外界作功；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，假設(shè)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，這種過程可以在 P-v圖上用實(shí)線表示出來。9. 經(jīng)歷一個(gè)不可逆過程后，系統(tǒng)能否恢復(fù)原來

41、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)到他們的原來狀態(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。 原那么 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)那么一定不 能恢復(fù) 原來狀態(tài)。10. 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？假設(shè)上述正向及逆向循環(huán)中有不可逆因素，那么系統(tǒng)及外界有

42、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；假設(shè)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。11. 工質(zhì)

43、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1. 剛性絕熱容器中間用隔板分為兩局部，A中存有高壓空氣，B中保持真空， 如圖隔板2-11所示。假設(shè)將隔板抽去，分析容器中空氣的熱力學(xué)能如何變化？假設(shè)隔板上有一 小孔，氣體泄漏人B中，分析A、B兩局部壓力相同時(shí)A、B兩局部氣體的比熱力學(xué) 能如何變化？答:Ab 定義自由膨脹容器內(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

44、又是絕熱的，過程的熱量Q 0,因此，根據(jù)熱力學(xué)第一定律 Q U W ,應(yīng)有U 0 ,即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；假設(shè)為理想氣體，那么其溫度不變。當(dāng)隔板上有一小孔，氣體從A泄漏人B中，假設(shè)隔板為良好導(dǎo)熱體，A、B兩局部氣體時(shí)刻應(yīng)有相同的溫度，當(dāng)A、B兩局部氣體壓力相同時(shí)，A、B兩局部氣體處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，情況像上述作自由膨脹時(shí)一樣，兩局部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； 假設(shè)隔板為絕熱體，那么過程為A對B的充氣過程, 由于A局部氣體需對進(jìn)入B的那一局部氣體作推進(jìn)功，充氣的結(jié)果其比熱力學(xué)能將

45、比原來減少， B局部氣體的比 熱力學(xué)能那么會比原來升高，最終兩局部氣體的壓力會到達(dá)平衡，但A局部氣體的溫度將比B局部的低見習(xí)題4-22 2. 熱力學(xué)第一定律的能量方程式是否可寫成q u Pvq2 qi U2 uiW2 wi的形式，為什么？ 答：熱力學(xué)第一定律的根本表達(dá)式是:過程熱量二工質(zhì)的熱力學(xué)能變化+過程功第一個(gè)公式中的Pv并非過程功的正確表達(dá)，因此該式是不成立的；熱量和功過程功都是過程的函數(shù)，并非狀態(tài)的函數(shù)，對應(yīng)于狀態(tài)1和2并不存在什么 qi、q2和 wi、W2； 對于過程1_2并不存在過程熱量q q2 qi和過程功W W2 wi，因此第二個(gè)公式也是不成立的3. 熱力學(xué)第一定律解析式有時(shí)寫

46、成以下兩種形式:q u w2q u i Pdv分別討論上述兩式的適用范圍。答：第一個(gè)公式為熱力學(xué)第一定律的最普遍表達(dá)，原那么上適用于不作宏觀運(yùn)動(dòng)的一切系統(tǒng)的所有過程；第二個(gè)表2達(dá)式中由于將過程功表達(dá)成 Pdv，這只是對簡單可壓縮物質(zhì)的可逆過程才正確，因此該公式僅適用于簡單可壓縮物質(zhì)的可逆過程。4. 為什么推動(dòng)功出現(xiàn)在開口系能量方程式中，而不出現(xiàn)在閉口系能量方程式中？答：當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，上游流體為了在下游占有一個(gè)位置，必須將相應(yīng)的下游流體推擠開去，當(dāng)有流體流進(jìn)或流出系統(tǒng)時(shí)，上、下游流體間的這種推擠關(guān)系，就會在系統(tǒng)與外界之間形成一種特有的推動(dòng)功推進(jìn)功或推出功相互作用。反之，閉口系統(tǒng)由于不存在流體的宏

47、觀流動(dòng)現(xiàn)象，不存在上游流體推擠下游流體的作用，也就沒有系統(tǒng)與外間的推動(dòng)功作用，所以在閉口系統(tǒng)的能量方程式中不會出現(xiàn)推動(dòng)功項(xiàng)。5. 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式2-16 是否可應(yīng)用于活塞式壓氣機(jī)這種機(jī)械的穩(wěn)定工況運(yùn)行的能量分析？為什么？答:可以。就活塞式壓氣機(jī)這種機(jī)械的一個(gè)工作周期而言，其工作過程雖是不連續(xù)的，但就一段足夠長的時(shí)間而言機(jī)器的每一工作周期所占的時(shí)間相對很短 ，機(jī)器是在不斷地進(jìn)氣和排氣，因此，對于這種機(jī)器的穩(wěn)定工作 情況，穩(wěn) 態(tài)穩(wěn)流的能量方程是適用的。& 開口系實(shí)施穩(wěn)定流動(dòng)過程，是否同時(shí)滿足以下三式：m2Q dH dc f2 mgdz W上述三式中 W、Wt和 Wi的相互關(guān)系是什么？答

48、：是的，同時(shí)滿足該三個(gè)公式。第一個(gè)公式中dU指的是流體流過系統(tǒng)時(shí)的熱力學(xué)能變化，W是流體流過系統(tǒng)的過程中對外所作的過程功；第二個(gè)公式中的 Wt指的是系統(tǒng)的技術(shù)功；第三個(gè)公式中的Wi指的是流體流過系統(tǒng)時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)部對機(jī)器所作的內(nèi)逆出功部功。對通常的熱工裝置說來，所謂“內(nèi)部功與機(jī)器軸功的區(qū)別在于前者不考慮機(jī)器的各種機(jī)械摩擦，當(dāng)為可 機(jī)器設(shè)備時(shí)，兩者是相等的。從根本上說來，技術(shù)功、內(nèi)部功均來源于過程功。過程功是技術(shù)功與流動(dòng)功推與推進(jìn)功之差 的總和；而內(nèi)部功那么是從技術(shù)功中扣除了流體流動(dòng)動(dòng)能和重力位能的增量之后所剩余的局部7.幾股流體集合成一股流體稱為合流，如圖2-12所示。工程上幾臺 壓氣機(jī)同時(shí)向主氣

49、道送氣，以及混合式換熱器等都有合流的問題。通常合流過程都是絕熱的。取1-1、2-2和3-3截面之間的空間為控制體積，列出能量方程式，并導(dǎo)出出口截面上焓值h3的計(jì)算式。圖2-12合流答：認(rèn)為合流過程是絕熱的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，系統(tǒng)不作軸功，并忽略流體的宏觀動(dòng)能和重力位能。對所定義的系統(tǒng)，由式2-28 dEcv1 2(h c gz)m out,ii 12m1 2(h ci 12gz)m in ,i W shaft應(yīng)有能量平衡(mh) in 0(mh)outm1h1 m2h2 m3h3 h3mihi m2h2nmm3第4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

50、體的定溫過程為例說明之。答：分析氣體的熱力過程要解決的問題是：揭示過程中氣體的狀態(tài)參數(shù)變化規(guī)律和能量轉(zhuǎn)換的情況，進(jìn)而找 出影 響這種轉(zhuǎn)換的主要因素。分析氣體熱力過程的具體方法是： 將氣體視同理想氣體； 將具體過程視為可逆過程， 并突出具體過程的主要特征, 理想化為某種簡單過程；利用熱力學(xué)根本原理、狀態(tài)方程、過程方程，以及熱力學(xué)狀態(tài)坐標(biāo)圖進(jìn)行分析和表示。于理想氣體的定溫過程？ ？從略2.對于理想氣體的任何一種過程,以下兩組公式是否都適用:uCv (t2t1)hcp (t2t1)quCv (t2t1)qhcp(t2t1)答：因?yàn)槔硐霘怏w的熱力學(xué)能和焓為溫度的單值函數(shù)，只要溫度變化相同，不管經(jīng)歷任何

51、過程其熱力學(xué)能和焓的化都會相同，因此，所給第一組公式對理想氣體的任何過程都是適用的；但是第二組公式是分別由熱力學(xué)第一定律的第一和第二表達(dá)式在可逆定容和定壓條件下導(dǎo)出，因而僅分別適用于可逆的定容或定壓過程。就該組中的兩個(gè)公式的前一段而言適用于任何工質(zhì)，但對兩公式后一段所表達(dá)的關(guān)系而言那么僅適用于理想氣體。3.在定容過程和定壓過程中，氣體的熱量可根據(jù)過程中氣體的比熱容乘以溫差來計(jì)算。定溫過程氣體的溫度不變,在定溫膨脹過程中是否需對氣體參加熱量？如果參加的話應(yīng)如何計(jì)算?答：在氣體定溫膨脹過程中實(shí)際上是需要加入熱量的。定溫過程中氣體的比熱容應(yīng)為無限大，應(yīng)而不能以比熱容和溫度變化的乘積來求解，最根本的求

52、解關(guān)系應(yīng)是熱力學(xué)第一定律的根本表達(dá)式:=Au + wVQq2q P1V1 ln 2，可見，只要4.過程熱量q和過程功都是過程量，都和過程的途徑有關(guān)。由定溫過程熱量公式狀態(tài)參數(shù)P1、V1和V2確定了， q的數(shù)值也確定了，是否 q與途徑無關(guān)？答：否。所說的定溫過程熱量計(jì)算公式利用理想氣體狀態(tài)方程、氣體可逆過程的過程功dw Pdv，以及過程的定溫條件獲得，因此僅適用于理想氣體的定溫過程。式中的狀態(tài)1和狀態(tài)2,都是指定溫路徑上的狀態(tài)，并非任意狀態(tài)，這本身就確定無疑地說明熱量是過程量，而非與過程路徑無關(guān)的狀態(tài)量5.在閉口熱力系的定容過程中，外界對系統(tǒng)施以攪拌功 5 w，問這時(shí)SQ = mcvdT是否成立

53、？答：不成立。只是在 內(nèi)部可逆的單純加熱過程中即無不可逆模式功存在時(shí)才可以通過熱容與溫度變化的乘積 來計(jì)算熱量，或者原那么地 講，只是在在可逆過程中不存在以非可逆功模式做功的時(shí)候才可以通過上述熱量計(jì) 算公式計(jì)算熱量。對工質(zhì)施以 攪拌功時(shí)是典型的不可逆過程。6.試說明絕熱過程的過程功w和技術(shù)功wt的計(jì)算式w u 1 u2 ； wt h1 h2是否只限于理想氣體？是否只限于可逆絕熱過程？為什么?q u w及第二表達(dá)式q h w t導(dǎo)出，其中W1-2、W4-3為定容過程功，等于零;w2-3、w1-4為定壓過程功，等于 P v答：以上兩式僅根據(jù)絕熱條件即可由熱力學(xué)第一定律的第一表達(dá)式 與何種工質(zhì)無關(guān)，與過程是否可逆無關(guān)7.試判斷以下各種說法是否正確：1 定容過程即無膨脹 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：膨脹功壓縮功都是容積變化功，定容過程是一種系統(tǒng)比體積不變， 對控制質(zhì)量或說系統(tǒng)容積不變 的過程，因此說定容過程即無膨脹或壓縮功的過程是正確的； 絕熱過程指的是系統(tǒng)不