工程熱力學(xué)第四版課后思考題答案講課教案

1、工程熱力學(xué)第四版課后思考題答案壓？就會(huì)改變.當(dāng)?shù)卮髿鈮好?？的誤差,由于測(cè)溫結(jié)果么？舉例說明.4題圖1 .閉口系與外界無物質(zhì)交換,系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量保持恒定,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？不一定,穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量也保持恒定.2 .有人認(rèn)為開口系統(tǒng)內(nèi)系統(tǒng)與外界有物質(zhì)交換,而物質(zhì)又與能量不可分割,所以開口系統(tǒng)不可能是絕熱系.對(duì)不對(duì),為什么？不對(duì),絕熱系的絕熱是指熱能單獨(dú)通過系統(tǒng)邊界進(jìn)行傳遞傳熱量,隨物質(zhì)進(jìn)出的熱能準(zhǔn)確地說是熱力學(xué)能不在其中.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)一定是穩(wěn)定狀態(tài),穩(wěn)定狀態(tài)那么不一定是平衡狀態(tài).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

2、壓力表的讀數(shù)會(huì)改變嗎？絕對(duì)壓力計(jì)算公式中,當(dāng)?shù)卮髿鈮菏欠癖囟ㄊ黔h(huán)境大氣當(dāng)?shù)卮髿鈮簆b改變,壓力表讀數(shù)pb不一定是環(huán)境大氣壓.5 .溫度計(jì)測(cè)溫的根本原理是什么？6 .經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)是什么？為什不同測(cè)溫物質(zhì)的測(cè)溫結(jié)果有較大依賴于測(cè)溫物質(zhì)的性質(zhì).7 .促使系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因是什有勢(shì)差溫度差、壓力差、濃度差、電位差等等存在.8 .分別以圖1-20所示的參加公路自行車賽的運(yùn)發(fā)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)手槍中的壓縮空氣、杯子里的熱水和正在運(yùn)行的電視機(jī)為研究對(duì)象,說明這些是什么系統(tǒng).參加公路自行車賽的運(yùn)發(fā)動(dòng)是開口系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)手槍中的壓縮空氣是閉口絕熱系統(tǒng)、杯子里的熱水是開口系統(tǒng)閉口系統(tǒng)一一忽略蒸發(fā)時(shí)、正在運(yùn)行的電視機(jī)是閉口系統(tǒng)

3、.9 .家用電熱水器是利用電加熱水的家用設(shè)備,通常其外表散熱可忽略.取正在使用的家用電熱水器為控制體但不包括電加熱器,這是什么系統(tǒng)？把電加熱器包括在研究對(duì)象內(nèi),這是什么系統(tǒng)？什么情況下能構(gòu)成孤立系統(tǒng)？不包括電加熱器為開口不絕熱系統(tǒng)a圖.包括電加熱器那么為開口絕熱系統(tǒng)b圖它將導(dǎo)致外界發(fā)生變化.包括系統(tǒng)和外界的整個(gè)大v程1b2的作功量不確定,將能量傳遞和質(zhì)量傳遞冷水源、熱水匯、熱源、電源等全部包括在內(nèi),構(gòu)成孤立系統(tǒng).或者說,孤立系統(tǒng)把所有發(fā)生相互作用的局部均包括在內(nèi).10 .分析汽車動(dòng)力系統(tǒng)圖1-21與外界的質(zhì)能交換情況.吸入空氣,排出煙氣,輸出動(dòng)力機(jī)械能以克服阻力,發(fā)動(dòng)機(jī)水箱還要大量散熱.不考慮

4、燃燒時(shí),燃料燃燒是熱源,燃?xì)夤べ|(zhì)吸熱；系統(tǒng)包括燃燒時(shí),油料發(fā)生減少.11 .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)？經(jīng)歷一個(gè)不可逆過程后,系統(tǒng)可以恢復(fù)原來狀態(tài),系統(tǒng)不能恢復(fù)原來狀態(tài).12 .圖1-22中容器為剛性絕熱容器,分成兩部局部抽成真空,中間是隔板,1忽然抽去隔板,氣體系統(tǒng)是否作功？2設(shè)真空局部裝有許多隔板,逐個(gè)抽去隔先恢復(fù)平衡在抽下一塊,那么又如何？3上述兩種情況從初態(tài)變化到終態(tài),其過程示？13 .過程1a2是可逆過程,過程1b2是不可逆過作功大于過程1b2,你是否同意他的說法？為什不同意.過程1a2的作功量是確定的,而過因而無法比擬14

5、.系統(tǒng)經(jīng)歷一可逆正向循環(huán)和其逆向可逆循環(huán)后,系統(tǒng)和外界有什么變化？假設(shè)上述正向循環(huán)及逆向循環(huán)中有不可逆因素,那么系統(tǒng)及外界有什么變化？系統(tǒng)經(jīng)歷一可逆正向循環(huán)和其逆向可逆循環(huán)后,系統(tǒng)和外界沒有變化.假設(shè)上述正向循環(huán)及逆向循環(huán)中有不可逆因素,那么系統(tǒng)恢復(fù)原來狀態(tài),外界那么留下了變化外界的婿增加15 .工質(zhì)及氣缸、活塞組成的系統(tǒng)經(jīng)循環(huán)后,系統(tǒng)輸出功中是否要減去活塞排斥大氣功才是有用功？不需1.熱力學(xué)能就是熱量嗎？不是.熱力學(xué)能是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù),是工質(zhì)的性質(zhì),是工質(zhì)內(nèi)部?jī)?chǔ)存能量,是與狀態(tài)變化過程無關(guān)的物理量.熱量是工質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)通過系統(tǒng)邊界傳遞的熱能,其大小與變化過程有關(guān),熱量不是狀態(tài)參數(shù).2 .

6、假設(shè)在研究飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中工質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律時(shí)把參考坐標(biāo)建在飛機(jī)上,工質(zhì)的總能中是否包括外部?jī)?chǔ)存能？在以氫、氧為燃料的電池系統(tǒng)中系統(tǒng)的熱力學(xué)能是否應(yīng)包括氫和氧的化學(xué)能？無論參考坐標(biāo)建立在何處,工質(zhì)的總能中始終包括外部?jī)?chǔ)存能,只不過參考坐標(biāo)建立適宜,工質(zhì)的宏觀動(dòng)能、宏觀勢(shì)能的值等于零,便于計(jì)算.氫氧燃料電池中化學(xué)能變化是主要的能量變化,因而不可忽略.3 .能否由根本能量方程式得出功、熱量和熱力學(xué)能是相同性質(zhì)的參數(shù)的結(jié)論？q=u+w不能.根本能量方程式僅僅說明且充分說明功、熱量和熱力學(xué)能都是能量,都是能量存在的一種形式,在能量的數(shù)量上它們是有等價(jià)關(guān)系的.而不涉及功、熱量和熱力學(xué)能的其他屬性,也說明功、

7、熱量和熱力學(xué)能的其他屬性與能量本質(zhì)無關(guān).4 .一剛性容器,中間用絕熱隔板分為兩局部,A中存有高壓空氣,B中保持真空,如圖2-12所示.假設(shè)興隔板抽去,分析容器中空氣的熱力學(xué)能將如何變化？假設(shè)在隔板上有一小孔,氣體泄漏入B中,分析A、兩局部壓力相同時(shí)A、B兩局部氣體熱力學(xué)能如何變化？q=u+w,q=0,u為負(fù)值u減少,轉(zhuǎn)化為氣隔板圖2-12自由膨脹為熱能被氣體重新吸可寫成以下形式？為什量,pv那么是狀態(tài)參數(shù).w2-w1.列兩者形式：q=u+用范圍.體的動(dòng)能,動(dòng)能在B中經(jīng)內(nèi)部摩擦耗散收,熱力學(xué)能增加,最終u=0.5 .熱力學(xué)第一定律的能量方程式是否么？q=u+pv.q2-qi=u2-ui+w2-w

8、1不可以.w不可能等于pv,w是過程q和w都是過程量,所以不會(huì)有q2-qi和6 .熱力學(xué)第一定律解析式有時(shí)寫成下2w.q=u+pdv別討論上述兩式的適1前者適用于任意系統(tǒng)、任意工質(zhì)和任意過程.后者適用于任意系統(tǒng)、任意工質(zhì)和可逆過程.7 .為什么推動(dòng)功出現(xiàn)在開口系能量方程中,而不出現(xiàn)在閉口系能量方程式中？推動(dòng)功的定義為,工質(zhì)在流動(dòng)時(shí),推動(dòng)它下游工質(zhì)時(shí)所作的功.開口系工質(zhì)流動(dòng),而閉口系工質(zhì)不流動(dòng),所以推動(dòng)功出現(xiàn)在開口系能量方程中,而不出現(xiàn)在閉口系能量方程式中.我個(gè)人認(rèn)為推動(dòng)功應(yīng)該定義為由于工質(zhì)在一定狀態(tài)下占有一定空間所具有的能量,它是工質(zhì)本身所固有的性質(zhì),是一個(gè)狀態(tài)參數(shù).推動(dòng)功既可以出現(xiàn)在開口系能

9、量方程中,也可以出現(xiàn)在閉口系能量方程式中需要把w拆開,w=wt+pv.占位能8 .焰是工質(zhì)流入或流出開口系時(shí)傳遞入或傳遞出系統(tǒng)的總能量,那么閉口系工質(zhì)有沒有焰值？比擬正規(guī)的答案是,作為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù),閉口系工質(zhì)也有焰值,但是由于工質(zhì)不流動(dòng),所以其烙值沒有什么意義.焰=熱力學(xué)能+占位能9 .氣體流入真空容器,是否需要推動(dòng)功？推動(dòng)功的定義為,工質(zhì)在流動(dòng)時(shí),推動(dòng)它下游工質(zhì)時(shí)所作的功.下游無工質(zhì),故不需要推動(dòng)功.利用開口系統(tǒng)的一般能量方程式推導(dǎo)的最終結(jié)果也是如此.10 .穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式2-21是否可應(yīng)用于像活塞式壓氣機(jī)這樣的機(jī)械穩(wěn)定工況運(yùn)行的能量分析？為什么？可以.熱力系統(tǒng)的選取有很大的自由度.一

10、般把活塞式壓氣機(jī)取為閉口系統(tǒng),是考察其一個(gè)沖程內(nèi)的熱力變化過程.如果考慮一段時(shí)間內(nèi)活塞式壓氣機(jī)的工作狀況和能量轉(zhuǎn)換情況,就需要把它當(dāng)成穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)處理,包括進(jìn)排氣都認(rèn)為是連續(xù)的.11 .為什么穩(wěn)定流動(dòng)開口系內(nèi)不同局部工質(zhì)的比熱力學(xué)能、比烙、比婿等都會(huì)改變,而整個(gè)系統(tǒng)的Ucv=0、Hcv=0、Scv=0?限制體的Ucv=0、Hcv=0、Scv=0是指過程進(jìn)行時(shí)間前后的變化值,穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)在不同時(shí)間內(nèi)各點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)都不發(fā)生變化,所以Ucv=0、Hcv=0、Scv=0o穩(wěn)定流動(dòng)開口系內(nèi)不同局部工質(zhì)的比熱力學(xué)能、比焰、比燧等的改變僅僅是依坐標(biāo)的改變.12 .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

11、:m,2Q=dU+W.Q=dH+Wt.Q=dH+dCf+mgdz+Wi上述三式中,W、Wt和Wi的相互關(guān)系是什么？2m.2m,2答：都滿足.W=d(pV)+Wt=d(pV)+dCf+mgdz+Wi-Wt=dCf+mgdz+Wi2213 .幾股流體集合成一股流體稱為合流,如圖2-13所示.工程上幾臺(tái)壓氣機(jī)同時(shí)向主氣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截面之間的空間為限制體積,列出能量方程式并導(dǎo)出出口截面上焰值h3的計(jì)算式.進(jìn)入系統(tǒng)的能量-離開系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)貯存能量的變化系統(tǒng)貯存能量的變化：不變.進(jìn)入系統(tǒng)的能量：qm1帶入的和qm2帶入的.沒有

12、熱量輸入.qm1(h1+cf12/2+gz1)+qm2(h2+Cf22/2+gz2)離開系統(tǒng)的能量：qm3帶出的,沒有機(jī)械能(軸功)輸出.qm3(h3+Cf32/2+gz3)如果合流前后流速變化不太大,且勢(shì)能變化一般可以忽略,那么能量方程為：qm1h1+qm2h2=qm3h3出口截面上焰值h3的計(jì)算式h3=(qm1h1+qm2h2)/qm3此題中,如果流體反向流動(dòng)就是分流問題,分流與合流問題的能量方程式是一樣的,一般習(xí)慣前后反過來寫.qm1h1=qm2h2+qm3h31 .怎樣正確看待“理想氣體這個(gè)概念？在進(jìn)行實(shí)際計(jì)算時(shí)如何決定是否可采用理想氣體的一些公式?第一個(gè)問題很含混,關(guān)于“理想氣體可以

13、說很多.可以說理想氣體的定義：理想氣體,是一種假想的實(shí)際上不存在的氣體,其分子是一些彈性的、不占體積的質(zhì)點(diǎn),分子間無相互作用力.也可以說,理想氣體是實(shí)際氣體的壓力趨近于零時(shí)極限狀況.還可以討論什么情況下,把氣體根據(jù)理想氣體處理,這已經(jīng)是后一個(gè)問題了.后一個(gè)問題,當(dāng)氣體距離液態(tài)比擬遠(yuǎn)時(shí)此時(shí)分子間的距離相對(duì)于分子的大小非常大,氣體的性質(zhì)與理想氣體相去不遠(yuǎn),可以當(dāng)作理想氣體.理想氣體是實(shí)際氣體在低壓高溫時(shí)的抽象.2 .氣體的摩爾體積Vm是否因氣體的種類而異？是否因所處狀態(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?氣體的摩爾體積Vm不因氣體的種類而異.所處狀態(tài)發(fā)生變化

14、,氣體的摩爾體積也隨之發(fā)生變化.任彳氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)p=101325Pa,T=273.15K下摩爾體積是0.022414m3/mol.在其它狀態(tài)下,摩爾體積將發(fā)生變化.3 .摩爾氣體常數(shù)R值是否隨氣體的種類而不同或狀態(tài)不同而異？摩爾氣體常數(shù)R是根本物理常數(shù),它與氣體的種類、狀態(tài)等均無關(guān).4 .如果某種工質(zhì)的狀態(tài)方程式為pv=RgT,這種工質(zhì)的比熱容、熱力學(xué)能、焰都僅僅是溫度的函數(shù)嗎？是的.5 .對(duì)于確定的一種理想氣體,cpp是否等于定值？cp/cv是否為定值？cpcp/cv是否隨溫度變化？CpPv=Rg,等于定值,不隨溫度變化.Cp/Cv不是定值,將隨溫度發(fā)生變化.6 .邁耶公式cptv=Rg是

15、否適用于動(dòng)力工程中應(yīng)用的高壓水蒸氣？是否適用于地球大氣中的水蒸氣？不適用于前者,一定條件下近似地適用于后者.7 .氣體有兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù),u或h可以表示為p和v的函數(shù),即u=fp,v.但又曾得出結(jié)論,理想氣體的熱力學(xué)能或焰只取決于溫度,這兩點(diǎn)是否矛盾？為什么？不矛盾.pv=RgTo熱力學(xué)能或焰與溫度已經(jīng)相當(dāng)于一個(gè)狀態(tài)參數(shù),他們都可以表示為獨(dú)立參數(shù)p和v的函數(shù).8 .為什么工質(zhì)的熱力學(xué)能、焰和婿為零的基準(zhǔn)可以任選,所有情況下工質(zhì)的熱力學(xué)能、焰和婿為零的基準(zhǔn)都可以任選？理想氣體的熱力學(xué)能或焰的參照狀態(tài)通常選定哪個(gè)或哪些個(gè)狀態(tài)參數(shù)值？對(duì)理想氣體的燧又如何？我們經(jīng)常關(guān)注的是工質(zhì)的熱力學(xué)能、焰和燧的變化量

16、,熱力學(xué)能、焰和燧的絕對(duì)量對(duì)變化量沒有影響,所以可以任選工質(zhì)的熱力學(xué)能、焰和燧為零的基準(zhǔn).所有情況下工質(zhì)的熱力學(xué)能、焰和燧為零的基準(zhǔn)都可以任選？不那么絕對(duì),但是在工程熱力學(xué)范圍內(nèi),可以這么說.工質(zhì)的熱力學(xué)能、焰和燧的絕對(duì)零點(diǎn)均為絕對(duì)零度0K,但是目前物理學(xué)研究成果說明,即使絕對(duì)零度,工質(zhì)的熱力學(xué)能、焰和婿也不準(zhǔn)確為零,在絕對(duì)零度,物質(zhì)仍有零點(diǎn)能,由海森堡測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系確定.熱力學(xué)第三定律可以表述為,絕對(duì)零度可以無限接近,但永遠(yuǎn)不可能到達(dá).標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)p=101325Pa,T=273.15K.p=101325Pa,T=293.15K、p=101325Pa,T=298.15K,水的三相點(diǎn),等等.9 .氣體

17、熱力性質(zhì)表中的u、h及s0的基準(zhǔn)是什么狀態(tài)？標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)10 .在圖3-15所示的T與圖上任意可逆過程12的熱量如何表示？理想氣體1和2狀態(tài)間熱力學(xué)能變化量、焰變化量能否在圖上用面積表示？假設(shè)12經(jīng)過的是不可逆過程又如何？曲線1-2下的曲邊梯形面積就是任意可逆過程1-2的熱量.dQ=TdS沿過程的積分.Q=U+W,所以U=QWo不可逆過程傳熱量不能用曲邊梯形面積表達(dá),但是熱力學(xué)能和焰還可以用原方式表達(dá),由于熱力學(xué)能和焰都是狀態(tài)參數(shù),其變化與過程路徑無關(guān).11 .理想氣體婿變計(jì)算式3-39、3-41、3-43等是由可逆過程導(dǎo)出,這些計(jì)算式是否可以用于不可逆過程初、終態(tài)的燧變？為什么？可以.燧是狀態(tài)參

18、數(shù),其變化與過程路徑無關(guān).12 .婿的數(shù)學(xué)定義式為ds=dq/T,又dq=cdT,故ds=cdT/T.因理想氣體的比熱容是溫度的單值函數(shù),所以理想氣體的燧也是溫度的單值函數(shù),這一結(jié)論是否正確？假設(shè)不正確,錯(cuò)在何處？不正確.錯(cuò)在c不是狀態(tài)參數(shù),與過程有關(guān).是溫度單值函數(shù)的是定過程比熱.13 .試判斷以下各說法是否正確：1氣體吸熱后婿一定增大；2氣體吸熱后溫度一定升高；3氣體吸熱后熱力學(xué)能一定增加；4氣體膨脹時(shí)一定對(duì)外作功；5氣體壓縮時(shí)一定耗功.1正確；2不正確；3不正確；4正確；5正確.14 .氮、氧、氨這樣的工質(zhì)是否和水一樣也有飽和狀態(tài)的概念,也存在臨界狀態(tài)？是的.幾乎所有的純物質(zhì)非混合物都有

19、飽和狀態(tài)的概念,也存在臨界狀態(tài).此外的物質(zhì)性質(zhì)更為復(fù)雜.15 .水的三相點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)是不是唯一確定的？三相點(diǎn)與臨界點(diǎn)有什么差異？水的三相點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)是唯一確定的,這一點(diǎn)由吉布斯相律確認(rèn)：對(duì)于多元如k個(gè)組元多相如f個(gè)相無化學(xué)反響的熱力系,其獨(dú)立參數(shù),即自由度n=kf+2.三相點(diǎn)：k=1,f=3,故n=0.三相點(diǎn)是三相共存點(diǎn),在該點(diǎn)發(fā)生的相變都具有相變潛熱.臨界點(diǎn)兩相歸一,差異消失,相變是連續(xù)相變,沒有相變潛熱.三相點(diǎn)各相保持各自的物性參數(shù)沒有巨大的變化,臨界點(diǎn)的物性參數(shù)會(huì)產(chǎn)生巨大的峰值變化.三相點(diǎn)和臨界點(diǎn)是蒸汽壓曲線的兩個(gè)端點(diǎn).三相點(diǎn)容易實(shí)現(xiàn),臨界點(diǎn)不容易實(shí)現(xiàn).16 .水的汽化潛熱是否是常數(shù)？有

20、什么變化規(guī)律？水的汽化潛熱不是常數(shù),三相點(diǎn)汽化潛熱最大,隨著溫度和壓力的提升汽化潛熱逐漸縮小,臨界點(diǎn)處汽化潛熱等于零.17 .水在定壓汽化過程中,溫度保持不變,因此,根據(jù)q=u+w,有人認(rèn)為過程中的熱量等于膨脹功,即q=w,對(duì)不對(duì)？為什么？不對(duì).u=cvT是對(duì)單相理想氣體而言的.水既不是理想氣體,汽化又不是單相變化,所以q=w的結(jié)論是錯(cuò)的.qt218 .有人根據(jù)熱力學(xué)第一定律解析式q=dh“dp和比熱容的定義c=上,所以認(rèn)為hpCp丁T是普dTT1一一,一,、,_、一,、一.T2.、遍適用于一切工質(zhì)的.進(jìn)而推論得出水定壓汽化時(shí),溫度不變,因此其焰變量hpCpT=0.這一Ti推論錯(cuò)誤在哪里？c=

21、-q是針對(duì)單相工質(zhì)的,不適用于相變過程133頁思考富1 .試以理想氣體的定溫過程為例,歸納氣體的熱力過程要解決的問題及使用方法.要解決的問題：揭示過程中狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律,揭示熱能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換情況,找出其內(nèi)在規(guī)律及影響轉(zhuǎn)化的因素.在一定工質(zhì)熱力性質(zhì)的根本條件下,研究外界條件對(duì)能量轉(zhuǎn)換的影響,從而加以利用.使用的方法：分析典型的過程.分析理想氣體的定值的可逆過程,即過程進(jìn)行時(shí)限定某一參數(shù)不發(fā)生變化.分析步驟1) 建立過程方程式；2) 找出(根本)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律,確定不同狀態(tài)下參數(shù)之間的關(guān)系；3) 求出能量參數(shù)的變化(過程功、技術(shù)功、熱力學(xué)能、焰、燧、傳熱量等等)；4) 畫出過程變化曲線

22、(在T-s圖、p-v圖上).2 .對(duì)于理想氣體的任何一種過程,以下兩組公式是否都適用？u=cv(t241),h=cp(t211);q=u=cv(t241),q=h=cp(t241)第一組都適用,第二組不適用.第二組第一式只適用于定容過程,第二式只適用于定壓過程.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要對(duì)氣體參加熱量？如果參加的話應(yīng)如何計(jì)算？需要參加熱量.q=u+w,對(duì)于理想氣體,q=w=RT11n里或q=h+wt,對(duì)于理想氣體,qv1v2=wt=RTln.Vi4 .過程熱量q和過程功w都是過程量,都和過程的

23、途徑有關(guān).由理想氣體可逆定溫過程熱量公式q=p1Vllnv2-可知,只要?犬態(tài)參數(shù)p1、vi和V2確定了,q的數(shù)值也確定了,是否可逆定溫過程的熱量qv1與途徑無關(guān)？可逆定溫過程已經(jīng)把途徑規(guī)定好了,此時(shí)談與途徑的關(guān)系沒有意義.再?gòu)?qiáng)調(diào)一遍,過程熱量q和過程功w都是過程量,都和過程的途徑有關(guān).5 .閉口系在定容過程中外界對(duì)系統(tǒng)施以攪拌功w,問這時(shí)Q=mcvdT是否成立？不成立.攪拌功w以機(jī)械能形式通過系統(tǒng)邊界,在工質(zhì)內(nèi)部通過流體內(nèi)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闊?從而導(dǎo)致溫度和熱力學(xué)能升高.Q是通過邊界傳遞的熱能,不包括機(jī)械能.6 .絕熱過程的過程功w和技術(shù)功wt的計(jì)算式w=ui72,wt=hl土是否只適用于理想氣體？

24、是否只限于可逆絕熱過程？為什么？?jī)墒絹碓从跓崃W(xué)第一定律的第一表達(dá)式和第二表達(dá)式,唯一條件就是絕熱q=0,與是否理想氣體無關(guān),且與過程是否可逆也無關(guān),只是必須為絕熱過程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絕熱過程即定婿過程;3多變過程即任意過程答：1定容過程即無膨脹或壓縮功的過程;定燧過程；一一錯(cuò)誤,可逆絕熱過程是定燧過不是定婿過程.3多變過程即任意過程.一一就不是多變過程.8 .參照?qǐng)D4-17,試證實(shí)：qi-2-3qi-4-3o圖中1-程,1W、2T各為定壓過程.證實(shí)：q1-2-3=q1-2+q2-3,q1-4-3=q1-4+q4-3q1-2=cvT2q1,

25、q2-3=CpT3q2=CVT3干2+RT3干2,q4-3=CvT3式4,q1-4=cpT41=cvT4干1+RT4T.程,不可逆絕熱過程錯(cuò)誤,右圖中的過程2、4W各為定容過q1-2-3=q1-2+q2-3=CvT2T1+CvT342+RT3干2=CvT3q1+RT3干2q1-4-3=q1-4+q4-3=CvT4式1+RT4式1+CvT3F=CvT3予+RT4式1于是q1-2-391-4-3=RT3干2HT4干1=RT4-p2力反1T4干1=R-p2TT41>0P1P1P1所以,q1-2-3q1-4-3,證畢9 .如圖4-18所示,今有兩個(gè)任意過程a七及ap,b點(diǎn)及c點(diǎn)在同一條絕熱線上,

26、正確.2絕熱過程即1試問Uab與Uac哪個(gè)大？2假設(shè)b點(diǎn)及c點(diǎn)在同一條定溫線上,結(jié)果又如何?依題意,Tb>Tc,所以Uab>Uac.假設(shè)b點(diǎn)及C點(diǎn)在同一條定溫線上,那么Uab=Uac.10 .理想氣體定溫過程的膨脹功等于技術(shù)功能否推廣到任意氣體?w=q-u和wt=q-h,12.從熱力學(xué)第一定律的第一表達(dá)式和第二表達(dá)式來看,膨脹功和技術(shù)功分別等于非理想氣體的u和h不一定等于零,也不可能相等,所以理想氣體定溫過程的膨脹功等于技術(shù)功不能推廣到任意氣體.11.以下三式的使用條件是什么？p2V2k=piV1k,Tiv1k-1=T2V2k-1,T1p1k=T2p2k.使用條件是：理想氣體,可逆

27、絕熱過程.4-13在pv和Ts圖上如何判斷過程q、w、u、h的正負(fù)通過過程的起點(diǎn)劃等容線定容線,過程指向定容線右側(cè),系統(tǒng)對(duì)外作功,w>0;過程指向定容線左側(cè),系統(tǒng)接收外功,w<0o通過過程的起點(diǎn)劃等壓線定壓線,過程指向定壓線下側(cè),系統(tǒng)對(duì)外輸出技術(shù)功,wt>0；過程指向定壓線上側(cè),系統(tǒng)接收外來技術(shù)功,wt<0o通過過程的起點(diǎn)劃等溫線定溫線,過程指向定溫線下側(cè),u<0、h<0；過程指向定溫線上側(cè),u>0、h>0.通過過程的起點(diǎn)劃等燧線定燧線,過程指向定燧線右側(cè),系統(tǒng)吸收熱量,q>0;過程指向定燧線左側(cè),系統(tǒng)釋放熱量,q<0.4-14試以可

28、逆絕熱過程為例,說明水蒸氣的熱力過程與理想氣體的熱力過程的分析計(jì)算有什么異同？相同點(diǎn)：都是首先確定起始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài),然后在計(jì)算過程的作功量等數(shù)據(jù).計(jì)算過程中,始終要符合熱力學(xué)第一定律.不同點(diǎn)：理想氣體的計(jì)算是依靠理想氣體狀態(tài)方程以及功和熱量的積分計(jì)算式進(jìn)行計(jì)算,而水蒸氣是依靠查圖查表進(jìn)行計(jì)算.4-15實(shí)際過程都是不可逆的,那么本章討論的理想可逆過程有什么意義？理想可逆過程是對(duì)實(shí)際過程的近似和抽象,實(shí)際過程過于復(fù)雜不易于分析,通過理想可逆過程的分析以及根據(jù)實(shí)際過程進(jìn)行適當(dāng)修正,可以了解實(shí)際過程能量轉(zhuǎn)換變化情況,以及如何向理想可逆過程靠近以提升相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo).m貢思考是5-1熱力學(xué)第二定律能否表

29、達(dá)為：“機(jī)械能可以全部變?yōu)闊崮?而熱能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能.這種說法有什么不妥當(dāng)？答：熱能不是不可能全部變成機(jī)械能,如定溫過程就可以.但想要連續(xù)地將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能那么是不可能的.5-2理想氣體進(jìn)行定溫膨脹時(shí),可從單一恒溫?zé)嵩次氲臒崃?將之全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣?duì)外輸出,是否與熱力學(xué)第二定律的開爾文表達(dá)有矛盾？提示：考慮氣體本身是否有變化.答：理想氣體進(jìn)行定溫膨脹時(shí),壓力不斷降低,體積越來越大.當(dāng)壓力低到外界壓力時(shí),就不能再繼續(xù)降低了,過程也就停止了.熱力學(xué)第二定律的開爾文表達(dá)的內(nèi)容是：不可能制造出從單一熱源吸熱,使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下其他任何變化的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制造成功的.一方面壓

30、力降低,體積增大就是變化；另一方面,熱力發(fā)動(dòng)機(jī)要求連續(xù)工作,而定溫過程做不到.所以,這個(gè)過程與熱力學(xué)第二定律無矛盾.5-3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：錯(cuò).“非自發(fā)過程必為可逆過程.的說法完全錯(cuò)誤,非自發(fā)過程需付出代價(jià)更強(qiáng)的自發(fā)過程才能實(shí)現(xiàn),可逆過程那么是一種實(shí)際上不存在的理想過程,兩者之間沒有什么關(guān)系5-4請(qǐng)給“不可逆過程一個(gè)恰當(dāng)?shù)亩x.請(qǐng)歸納熱力過程中有哪幾種不可逆因素?答：各種不可逆因素總可以表示為將機(jī)械能耗散為熱能,例如溫差傳熱,卡諾說：但凡有溫度差的地方都可以產(chǎn)生動(dòng)力.因此,溫差傳熱使得本可以作出的功沒有作出,這就相當(dāng)于將機(jī)械能耗散為熱能.凡熱力

31、過程中的不可逆因素有功熱轉(zhuǎn)是最終效果都可以歸結(jié)為使機(jī)械能耗散為熱能的過程都是不可逆過程.換、有限溫差傳熱、自由膨脹、混合過程、電阻等等.5-5試證實(shí)熱力學(xué)第二定律的各種說法的等效性：假設(shè)克勞修斯說法不成立,那么開爾文說法也不成立答：熱力學(xué)第二定律的各種說法都是等效的,可以證實(shí)它們之間的等效性.T2圖4-1圖4-2如圖41所示,某循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)E自高溫?zé)嵩碩1吸熱Qi,將其中一局部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能W0,其余局部Q2=Q1加0排向低溫?zé)嵩碩2,如果可以違反克勞修斯說法,即熱量Q2可以不花代價(jià)地自低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩?如圖中虛線所示那樣,那么總的結(jié)果為高溫?zé)嵩词崮躋192,循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了相應(yīng)的機(jī)械能W

32、0,而低溫?zé)嵩床o變化,相當(dāng)于一臺(tái)從單一熱源吸熱而作功的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī).所以,違反克勞修斯說法必然違反開爾文說法,類似地,違反開爾文說法也必然違反克勞修斯說法,兩種說法完全等價(jià)圖4-2.5-6以下說法是否有錯(cuò)誤：1循環(huán)凈功Wnet愈大那么循環(huán)熱效率愈高；2不可逆循環(huán)熱效率一定小于丁2可逆循環(huán)熱效率；3可逆循環(huán)熱效率都相等,t1上.1錯(cuò).2錯(cuò).應(yīng)當(dāng)是在同樣的身Ti溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g.否那么沒有比擬根底.3錯(cuò).應(yīng)當(dāng)是在同樣的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g.否那么沒有比擬根底.一CiiCI2-T1T2一一一.一一一5-7循環(huán)熱效率公式：t-一士和t-2是否完全相同？各適用于哪些場(chǎng)合？qiTi答：不同.前者適用

33、于一般的循環(huán)可逆和不可逆循環(huán),后者僅適用于在兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g工作的可逆循環(huán).第三版5-8題不違反.它是依賴于壓力差作功的.5-8下述說法是否正確：1婿增大的過程必定為吸熱過程；2婿減小的過程必為放熱過程；3定婿過程必為可逆絕熱過程；4婿增大的過程必為不可逆過程；5使系統(tǒng)婿增大的過程必為不可逆過程；6婿產(chǎn)Sg>0的過程必為不可逆過程.答：1錯(cuò).不可逆絕熱過程婿也會(huì)增大.2錯(cuò),不準(zhǔn)確.不可逆放熱過程,當(dāng)放熱引起的燧減大于不可逆引起的燧增時(shí)亦即當(dāng)放熱量大于不可逆耗散所產(chǎn)生的熱量時(shí),它也可以表現(xiàn)為燧略微減少,但沒有可逆放熱過程燧減少那么多.3錯(cuò).不可逆放熱過程,當(dāng)放熱引起的燧減等于不可逆引起的燧

34、增時(shí)亦即當(dāng)放熱量等于不可逆耗散所產(chǎn)生的熱量時(shí),它也可以表現(xiàn)為婿沒有發(fā)生變化.4錯(cuò).可逆吸熱過程婿增大.5錯(cuò).理由如上.可以說：“使孤立系統(tǒng)婿增大的過程必為不可逆過程."6對(duì).5-9下述說法是否有錯(cuò)誤：1不可逆過程的婿變S無法計(jì)算；2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,那么S不可逆>S可逆,Sf,不可逆>Sf,可逆,Sg,不可逆>Sg,可逆；3不可逆絕熱膨脹終態(tài)婿大于初態(tài)婿S2>S1,不可逆絕熱壓縮終態(tài)婿小于初態(tài)婿S2<S1；4工質(zhì)經(jīng)過不可逆循環(huán)°ds0,00.答：1錯(cuò).嫡是狀態(tài)參數(shù),只要能夠確定起迄

35、點(diǎn),就可以確定婿變SoT2錯(cuò).應(yīng)為S不可逆=S可逆、Sf,不可逆<Sf,可逆、Sg,不可逆>Sg,可逆.由于1W是狀態(tài)參數(shù),同一初始狀態(tài)和同一終了狀態(tài)之間的燧差保持同一數(shù)值,與路徑無關(guān)3錯(cuò).不可逆絕熱壓縮過程的終態(tài)燧也大于初態(tài)燧,S2>S1o4錯(cuò).ds0,由于婿是狀態(tài)參數(shù).圖5W4at,b、c兩點(diǎn)在同一圖上表示過程a6和a以及可逆絕熱線即定燧作功量,過程a-b吸5-10從點(diǎn)a開始有兩個(gè)可逆過程：定容過程a七和定壓過程條絕熱線上見圖5W4,問qa一b和qa,哪個(gè)大？并在T與c及qa七和qaco答：可逆定容過程a-b和可逆定壓過程a-c的逆過程c-a線上過程b-c構(gòu)成一可逆循環(huán),

36、它們圍成的面積代表了對(duì)外熱,過程c-a放熱,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,必然有qa-b>qc-a,才能對(duì)外輸出凈功.也就是,qa-b>qa-c圖中,qa-b為absbsaa圍成的面積,qa-c為5-11某種理想氣體由同一初態(tài)經(jīng)可逆絕熱壓縮和程,將氣體壓縮到相同的終壓,在py圖上和TsTCSaSbacssaa圍成的面積.不可逆絕熱壓縮兩種過圖上畫出兩過程,并在失.Ts圖上示出兩過程的技術(shù)功及不可逆過程的如11題圖5-12孤立系統(tǒng)中進(jìn)行了1可逆過程；2不可逆過程,問孤立系統(tǒng)的總能、總嫡、總燦各如何變化？答：1孤立系統(tǒng)中進(jìn)行了可逆過程后,總能、總:W、總州都不變.2孤立系統(tǒng)中進(jìn)行了不可逆過程后,

37、總能不變,總婿、總州都發(fā)生變化.5-13例512中氮?dú)庥?.45MPa、310K可逆定溫膨脹變化到0.11MPa、310K,w12,max=w=129.71kJ/kg,但根據(jù)最大有用功的概念,膨脹功減去排斥大氣功無用功才等于有用功,這里是否有矛盾？答：沒有5-14以下命題是否正確？假設(shè)正確,說明理由；假設(shè)錯(cuò)誤,請(qǐng)改正.1成熟的蘋果從樹枝上掉下,通過與大氣、地面的摩擦、碰撞,蘋果的勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)境介質(zhì)的熱力學(xué)能,勢(shì)能全部是媚1,全部轉(zhuǎn)變?yōu)槿?在水壺中燒水,必有熱量散發(fā)到環(huán)境大氣中,這就是燦而使水升溫的那局部稱之為火用3一杯熱水含有一定的熱量燦,冷卻到環(huán)境溫度,這時(shí)的熱量就已沒有叫直.4系統(tǒng)的那只能

38、減少不能增加.5任一使系統(tǒng)屈蹭加的過程必然同時(shí)發(fā)生一個(gè)或多個(gè)使時(shí)減少的過程.5-15閉口系統(tǒng)絕熱過程中,系統(tǒng)由初態(tài)1變化到終態(tài)2,那么w=u1山2.考慮排斥大氣作功,有用功為wu=U1P2卞0V1X2,但據(jù)用的概念系統(tǒng)由初態(tài)1變化到終態(tài)2可以得到的最大有用功即為熱力學(xué)能挺差：wu,max=ex,U1WxU2=U1力2寸0S1£卞0V1W2.為什么系統(tǒng)由初態(tài)1可逆變化到終態(tài)2得到的最大有用功反而小于系統(tǒng)由初態(tài)1不可逆變化到終態(tài)2得到的有用功小？?jī)烧邽槭裁床灰恢?P1705-1t=-TiT2273.1520293.15268.15=11.726t1-11.7261“Q2=Q112.5104=228