工程熱力學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)及簡(jiǎn)答題

1、緒論理解和掌握工程熱力字的研究對(duì)象、主要硏究?jī)?nèi)容和研究方法理解熱能利用的兩種主要方式及具特點(diǎn)了解常用的熱能動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程.什么是工程熱力字從工程技術(shù)觀點(diǎn)出發(fā)，硏究物質(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。能源的地位與作用及我國(guó)能源面臨的主要問(wèn)題熱能及其利用熱能：能量的一種形式來(lái)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(yáng)能、地?zé)崮?、化學(xué)能和核能等。二欠能源：由一次能源轉(zhuǎn)換而來(lái)的能源，如機(jī)械能、機(jī)械能等。利用形式：直接利用：將熱能利用來(lái)直接加熱物休。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

2、或者再轉(zhuǎn)換成電能，4.熱能動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程熱能利用的方向性及能量的兩種雇性過(guò)程的方向性：如：由高溫傳向低溫能呈雇性：數(shù)量屬性、，質(zhì)量雇性（即做功能力）數(shù)呈守衡、質(zhì)呈不守衡提高熱能用率：能源消耗量與國(guó)民生產(chǎn)總值成正比。第1章基本概念及定義1熱力系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)系統(tǒng):用界面從周圍的環(huán)境中分割出來(lái)的硏究對(duì)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、回走的、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、功交換、質(zhì)交換。二、閉口系統(tǒng)和開(kāi)口系統(tǒng)閉口系統(tǒng):系統(tǒng)內(nèi)外無(wú)物質(zhì)交換，稱控制質(zhì)呈。開(kāi)口系統(tǒng):系統(tǒng)內(nèi)夕KW物質(zhì)交換,稱控制休積。三、絕熱系統(tǒng)與孤立系統(tǒng)絕熱

3、系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)外無(wú)熱量交換（系統(tǒng)傳遞的熱星可忽略不計(jì)時(shí)，可認(rèn)為絕熱）孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界既無(wú)能量傳遞也無(wú)物質(zhì)交換=系統(tǒng)+相關(guān)外界二各相互作用的子系統(tǒng)之和=一切熱力系統(tǒng)連同相互作用的外界四、抿據(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(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)：與外界只有熱星及準(zhǔn)靜態(tài)容積變化均勻系統(tǒng)：內(nèi)部各部分化學(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

4、系，如回、液、氣組成的三相系統(tǒng)。思考題：孤立系統(tǒng)一走是閉口系統(tǒng)嗎?反之怎樣？孤立系統(tǒng)一走不是開(kāi)口的嗎、孤立系統(tǒng)是否一走絕熱？1.2工質(zhì)的熱力狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù)一、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)蔘數(shù)：描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種狀態(tài)的宏觀物理量。如：溫度（TX壓力（PX比容（u）或密度（pL內(nèi)能（u焙（H爛（s自由能（fX自由熔（g）等。狀態(tài)參數(shù)的數(shù)學(xué)特性：1dx=x2-x1表明：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(wú)關(guān)。表明：狀態(tài)參數(shù)的循環(huán)積分為零基本狀態(tài)參數(shù)：可直接或間接地用儀表測(cè)呈出來(lái)的狀態(tài)參數(shù)：溫度、壓力、比容或密度溫度:宏觀上,是癇述系統(tǒng)熱力

5、平衡狀況時(shí)冷熱程度的物理呈。微觀上是大量分子熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈程度的量度壓力：垂直作用于器壁單位面積上的力，稱為壓力，也稱壓強(qiáng)。/?=y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（m2L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(cè)量依據(jù)：力平衡原理壓力單位:MPa相對(duì)壓力:相對(duì)于大氣環(huán)境所測(cè)得的壓力。工程上常用測(cè)壓儀表測(cè)走的壓力。以大氣壓力為計(jì)算起點(diǎn),也稱表壓力。P=B+pg(PB)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(duì)壓力，稱表壓力；Hj氐于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫r(shí)的相對(duì)壓力，稱為真空值。注意:只有絕對(duì)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)星工質(zhì)所具有

6、的容積。密度:單位容積的工質(zhì)所具有的質(zhì)量。V：v=m3/kgm關(guān)系：pv=1式中：工的密度kg/m3,v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(cè)量它的壓力表或真空表的讀數(shù)是否會(huì)變化？解：作為工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的壓力是絕對(duì)壓力，測(cè)得的表壓力或真空度都是工質(zhì)的絕對(duì)壓力與大氣壓力的相對(duì)值，因此不能作為工質(zhì)的壓力;因?yàn)闇y(cè)得的是工質(zhì)絕對(duì)壓力與大氣壓力的相對(duì)值,即使工質(zhì)的壓力不變，當(dāng)大氣壓力改變時(shí)也會(huì)引起壓力表或真空表讀數(shù)的變化。1.3準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程與可連過(guò)程熱力過(guò)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(guò)程。一、準(zhǔn)靜過(guò)程:如果造成系統(tǒng)狀態(tài)改變的不平衡勢(shì)差無(wú)限小，以致該系統(tǒng)

7、在任意時(shí)刻均無(wú)限接近于某個(gè)平衡態(tài)，這樣的過(guò)程稱為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。注意:準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程是一種理想化的過(guò)程，實(shí)際過(guò)程只能接近準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。二、可連過(guò)程：系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)過(guò)程后，如令過(guò)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，則此過(guò)程稱為可逆過(guò)程。實(shí)現(xiàn)可逆過(guò)程的條件：過(guò)程無(wú)勢(shì)差（傳熱無(wú)溫差，作功無(wú)力差）過(guò)程無(wú)耗散效應(yīng)。三、可連過(guò)程的膨脹功（容積功）系統(tǒng)容積發(fā)生變化而通過(guò)界面向夕M專遞的機(jī)械功。w=Jpdv1J/kg規(guī)走：系統(tǒng)對(duì)外做功為正，外界對(duì)系統(tǒng)作功為員。問(wèn)題：比較不可連過(guò)程的膨脹功與可逆過(guò)程膨脹功四、可連過(guò)程的熱量：系統(tǒng)與外界之間依靠溫差傳遞的能量稱為熱量。可逆過(guò)程傳熱量:q=jTdsqJ/k

8、g規(guī)走:系統(tǒng)吸熱為正，放熱為負(fù)。1.4熱力循環(huán)：走義：工質(zhì)從某一初態(tài)開(kāi)始，經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，最后由回復(fù)到初態(tài)的過(guò)程。，、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：式中ql工質(zhì)從熱源吸熱；q2工質(zhì)向;令源放熱；wO循環(huán)所作的凈功。二、逆循環(huán)以獲取制冷量為目的。制冷系數(shù):式中：ql工質(zhì)向熱源放出熱星；q2工質(zhì)從冷源吸取熱量;wO循環(huán)所作的凈功。供熱系數(shù)：&=厶=71叫佈一式中：ql工質(zhì)向熱源放出熱星，q2工質(zhì)從冷源吸取熱量，wO循環(huán)所作的凈功思考題：I.溫度為100C的熱源，非常緩慢地把熱量加給處于平衡狀態(tài)下的0C的冰水混合物，試問(wèn)：1、冰水混合物經(jīng)歷的是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程嗎？2、加熱過(guò)程是否可

9、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？熱力字中討論平衡態(tài)有什么意義？外界條件變化時(shí)系統(tǒng)有無(wú)達(dá)到平衡的可能？在外界條件不變時(shí)，系統(tǒng)是否一走處于平衡態(tài)？判斷下列過(guò)程是否為可逆過(guò)程：1）對(duì)剛性容器內(nèi)的水加熱使具在恒溫下蒸發(fā)。2）對(duì)剛性容器內(nèi)的水作功使具在恒溫下蒸發(fā)。3）對(duì)剛性容器中的空氣緩慢加熱使其從50C升溫到100aC4）走質(zhì)呈的空氣在無(wú)摩擦、不導(dǎo)熱的氣缸和活塞中被慢慢壓縮5）100C的蒸汽流與25C的水流絕熱混合。6）鍋爐中的水蒸汽走壓發(fā)生過(guò)程（溫度、壓力保持不變X7）高壓氣體突然膨脹至彳砸。8）摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的熱燃?xì)怆S活塞迅速移動(dòng)而膨脹。9）氣缸中充有

10、水,水上面有無(wú)摩擦的活塞，緩慢地對(duì)水加熱使之蒸發(fā)。第2章熱力學(xué)第一定律2.1系統(tǒng)的儲(chǔ)存能系統(tǒng)的儲(chǔ)存能的構(gòu)成：內(nèi)部?jī)?chǔ)存能+外部?jī)?chǔ)存能.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呈之和，單位質(zhì)量工質(zhì)所具有的內(nèi)能,稱為比內(nèi)能,簡(jiǎn)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)注盍：內(nèi)能是狀態(tài)參數(shù).特別的：對(duì)理想氣體u=f仃)問(wèn)題思考：為什么？二外儲(chǔ)存能：系統(tǒng)工質(zhì)與外力場(chǎng)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

11、量(宏觀動(dòng)能1宏觀動(dòng)能：Ek=me2A2重力位能：式中g(shù)重力加速度。三系統(tǒng)總儲(chǔ)存能：!.E=U+me2+mgze=u+c2+gz2.2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(guò)界面?zhèn)鬟f的能呈。系統(tǒng)吸熱熱量為正，系統(tǒng)放熱熱量為負(fù)。單位:kJkcalIkcal=4.1868kJ持點(diǎn)：熱星是傳遞過(guò)程中能呈的一種形式,熱量與熱力過(guò)程有關(guān)，或與過(guò)程的路徑有關(guān).二功除溫差以外的冥它不平衡勢(shì)差所引起的系統(tǒng)與外界傳遞的能星.1.膨脹功W:在力差作用下，通過(guò)系統(tǒng)容積變化與外界傳遞的能量。單位:IJ=lNm規(guī)走：系統(tǒng)對(duì)夕M乍功為正，外界對(duì)系統(tǒng)作功為負(fù)。膨脹功是

12、熱變功的源泉2軸功W，:通過(guò)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f軸功來(lái)源于能量轉(zhuǎn)換三、隨物質(zhì)傳遞的能量流動(dòng)工質(zhì)本身具有的能量2.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(guò)控制休界面而傳遞的機(jī)械功.推動(dòng)1kg工質(zhì)進(jìn)、出控制體所必須的功注聲流動(dòng)功僅取決于控制體進(jìn)出口界面工質(zhì)的熱力狀態(tài)。流動(dòng)功是由泵風(fēng)機(jī)等提供思考：與其它功區(qū)別焙的定義：焙二內(nèi)能+流動(dòng)功對(duì)于m千克工質(zhì)：H=U+pV對(duì)于1干克工質(zhì):h=u+pv五、熔的物理童義：對(duì)流動(dòng)工質(zhì)（開(kāi)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)的那部分能呈.對(duì)不流動(dòng)工閉系統(tǒng)）,焙只是一個(gè)復(fù)合狀態(tài)參數(shù)思考為什

13、么：持別的對(duì)理想氣休h=f（T）2.3閉口系統(tǒng)能量方程、能量方程表達(dá)式U=Q-W適用于mkg質(zhì)量工質(zhì)“=q-wlkg質(zhì)星工質(zhì)注意：該方程適用于閉口系統(tǒng)、彳北可工質(zhì)、任可過(guò)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(kāi)口系統(tǒng)、田可工任何過(guò)程.特別的：對(duì)可逆過(guò)程u=q-pdvi思考為什么？二、循環(huán)過(guò)程第一定律表達(dá)式結(jié)論：第一類永動(dòng)機(jī)不可能制造出來(lái)思考：為什么三、理想氣體內(nèi)能變化計(jì)算til=duv=cvdT得：2du=C.dT,Am=fcvdT1適用于理想氣體一切過(guò)程或考實(shí)際氣體走容過(guò)程或：Az/=cv（T2-7）用走值比熱計(jì)算用平均比熱計(jì)算cv=f（T）的經(jīng)驗(yàn)公式代入u=cvdT

14、積分。1理想氣休組成的混合氣體的內(nèi)能：u=u,+u.+匕=f4=丈叫-r=lf=l2.4開(kāi)口系統(tǒng)能量方程由質(zhì)量守恒原理：進(jìn)入控制體的質(zhì)呈一離開(kāi)控制休的質(zhì)呈=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休輸出的能星二控制體中儲(chǔ)存能的墳星設(shè)控制體在dr時(shí)間內(nèi):進(jìn)入控制體的能量=翅+（久+丄c；+gZJ帥2離開(kāi)控制體的能量6WS+（/?2+丄C；+go）跖22控制體儲(chǔ)存能的變化dEcv=（E+dE）ev一Ecv代入后得到：辺=刃他+（心+扌c；+gz2）i2一（九+|cf+gG刑十dEcv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(guò)程也適用于閉口系統(tǒng)25開(kāi)口系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量方程

15、-穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流工況工以恒走的流呈連續(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)都扇一走，不隨時(shí)間變化，稱穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流工況。條件:1符合連續(xù)性方程2系統(tǒng)與外界傳遞能量，收入二支出f且不隨時(shí)間變化適用于任何工質(zhì),穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流熱力過(guò)程二技術(shù)功在熱力過(guò)程中可被直接利用來(lái)作功的能量,稱為技術(shù)功。技術(shù)功=膨脹功+流動(dòng)功持別的：對(duì)可逆過(guò)程：思考：為什么?注意：技術(shù)功是過(guò)程呈公式：dh=&適用于任何工質(zhì)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過(guò)程，忽略工質(zhì)動(dòng)能和位能的變化。三、理想氣體熔的計(jì)算對(duì)于理想氣休h=u+RT=f（T）適用于理想氣體的_切熱力過(guò)程或者實(shí)際氣休的走壓過(guò)程適用于理想氣體的_切熱力過(guò)程或者實(shí)際氣休的走壓過(guò)程,用走

16、值比熱計(jì)算用平均比熱計(jì)算把Cp=/広）的經(jīng)驗(yàn)公式代入M=cpdT積分。1思考題：門(mén)窗緊閉的房間內(nèi)有一臺(tái)電冰箱正在運(yùn)行，若敞開(kāi)冰箱的大門(mén)就有一股涼氣撲而，感到?jīng)鏊?。于是有人就想通過(guò)敞開(kāi)冰箱大門(mén)達(dá)到降低室內(nèi)溫度的目的，你認(rèn)為這種想法可行嗎？既然敞開(kāi)冰箱大門(mén)不能降溫，為什么在門(mén)窗緊閉的房間內(nèi)安裝空調(diào)器后卻能使溫度降低呢？對(duì)工質(zhì)加熱，其溫度反而降低，有否可能？對(duì)空氣邊壓縮邊進(jìn)行冷卻，如空氣的放熱雖為lkj,對(duì)空氣的壓縮功為6kJ,則此過(guò)程中空氣的溫度是升高，還是降低。空氣邊吸熱邊膨脹，如吸熱呈0=膨脹功，則空氣的溫度如何變化。討論下列問(wèn)題：1）氣體吸熱的過(guò)程是否一定是升溫的過(guò)程。2）氣體放熱的過(guò)程是否

17、一定是降溫的過(guò)程。3）能否以氣體溫度的變化雖來(lái)判斷過(guò)程中氣體是吸熱還是放熱。試分析下列過(guò)程中氣體足吸熱還是放熱（按理想氣體可逆過(guò)程考虎）1）壓力遞降的定溫過(guò)程。2）容積遞減的定壓過(guò)程。3）壓力和容積均增大兩倍的過(guò)程。第3章氣體和蒸汽的性質(zhì)1理想氣體狀態(tài)方程一、理想氣體與實(shí)際氣處走義：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)際氣休p-0V-*0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.pV=“適用于1干克理想氣體。式中：p絕對(duì)壓力Pav比容m3/kg,T熱力學(xué)溫度KPV=mRT適用于m千克理想氣體。式中V質(zhì)星為mkg氣休所占的容積.

18、PVm=RoT適用于1干摩爾理想氣休。式中VM=Mv氣體的摩爾容積,m3/kmol;R0=MR通用氣休常數(shù)，J/kmolKpV=，lRr適用于n千摩爾理想氣休。式中HnKmol氣體所占有的容積，m3：n氣體的摩爾數(shù)，n=m=，kinolM7；5.僅適用于閉口系統(tǒng)32理想氣體的比熱一比熱的定義與單位走義：?jiǎn)挝晃镄堑奈镄?溫度升高或降氐ik（rc）所吸收或放出的熱量，稱為該物體比熱。單位:式中c質(zhì)星比熱,kJ/Kgkc，積比熱,kJ/m3kMe摩爾比熱，kJ/Kmolk,Mec=CpQ換算關(guān)系：22.4注奩:比熱不僅取決于氣體的性質(zhì),還于氣休的熱力過(guò)程及所處的狀態(tài)有關(guān)。二.走容比熱和走壓比熱走容比

19、熱十知duYIt表示：明單位物量的氣體在走容情況下升高或降氐1K所吸收或放出的熱星.亠&lpdhZEffl匕,“、：c廠萬(wàn)二萬(wàn)表示:單位物呈的氣休在走壓情況下升高或降低1K所吸收或放出的熱量。邁耶公式：Cp_c、.=Rep-c=pQR比熱比：三、走值比熱、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，稱為走值比執(zhí)八2、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3、平均比熱思考題：.某內(nèi)徑為15.24cm的金雇球抽空后放后在一精密的天平上稱重，當(dāng)填充某種氣休至7.6bar后又進(jìn)行

20、了稱重，兩次稱重的重呈差的2.25g,當(dāng)時(shí)的室溫為27C,試確走這里何種理想氣休。通用氣休常數(shù)和氣體常數(shù)有何不同？混合氣休處于平衡狀態(tài)時(shí)，各組成氣體的溫度是否相同，分壓力是否相同。混合氣體中某組成氣休的干摩爾質(zhì)量小于混合氣休的千摩爾質(zhì)量，問(wèn)該組成氣體在混合氣休中的質(zhì)星成分是否一走小于容積成分，為什么。第4章氣體和蒸汽的基本熱力過(guò)程一、定壓過(guò)程二、定容過(guò)程三、定溫過(guò)程四、絕熱過(guò)程q-0W=Aw=A/?第5章熱力學(xué)第二定律5.1自然過(guò)程的方向性一、磨擦過(guò)程功可以自發(fā)轉(zhuǎn)為熱,但熱不能自發(fā)轉(zhuǎn)為功二、傳熱過(guò)程熱量只能自發(fā)從高溫傳向低溫三、自由膨脹過(guò)程絕熱自由膨脹為無(wú)阻膨脹，蚯縮過(guò)程卻不能自發(fā)進(jìn)行四、混合

21、過(guò)程兩種氣體混合為混合氣體是常見(jiàn)的自發(fā)過(guò)程五、燃燒過(guò)程燃料燃燒變?yōu)槿紵a(chǎn)物（煙氣等）,只要達(dá)到燃燒條件即可自發(fā)進(jìn)行結(jié)論:自然的過(guò)程是不可逆的5.2熱力字第二走律的實(shí)質(zhì)克勞修斯說(shuō)法：熱呈不可能從低溫物體傳到高溫物體而不引起其它變化開(kāi)爾文說(shuō)法：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)與卡諾走理意義：解決了熱變功最大限度的轉(zhuǎn)換效率的問(wèn)題.卡諾循環(huán)：正循環(huán)組成:兩個(gè)可逆走溫過(guò)程、兩個(gè)可逆絕熱過(guò)程過(guò)程a-b:工質(zhì)從熱源（T1）可逆走溫吸熱b-c:工質(zhì)可逆絕熱（走爛）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（走爛）壓縮回復(fù)到初始狀態(tài)。

22、循環(huán)熱效率：q、=T（Sb一）-而積abefa=T2（5c）-而積cdfec因?yàn)椋╯hsa）=（scsd）得到?=1一才分析：1、熱效率取決于兩熱源溫度，Tl、T2,與工質(zhì)性質(zhì)無(wú)關(guān)。2、由于T1工8,丁2工0,因此熱效率不能為13、若TXT2r熱效率為零，即單一熱源，熱機(jī)不能實(shí)現(xiàn)。-逆循環(huán)：包括:絕熱壓縮、走溫放熱。走溫吸熱、絕熱膨脹。制冷系數(shù):供熱系數(shù)耳=魚(yú)=一%弘一弘刁一。關(guān)系：S2c*+1分析:通常T2T1-T2所以：Slc1二卡諾走理: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。在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切可逆熱機(jī)，冥熱效率均相等.思考題1自發(fā)過(guò)程為不可

23、逆過(guò)程，那么非自發(fā)過(guò)程即為可逆過(guò)程。此說(shuō)法對(duì)嗎?為什么？自然界中一切過(guò)程都是不可逆過(guò)程，辦吆硏究可逆過(guò)程又有什么意義呢？以下說(shuō)法是否正確？型ids工質(zhì)經(jīng)歷一不可逆循環(huán)過(guò)程因丁0,故5o不可逆過(guò)程的爛變無(wú)法計(jì)算若從某一初態(tài)沿可逆和不可逆過(guò)程達(dá)到同一終態(tài)，則不可逆過(guò)程中的爛變必走大于可逆過(guò)程中的爛變。某熱力系統(tǒng)經(jīng)歷一爛增的可逆過(guò)程，問(wèn)該熱力系統(tǒng)能否經(jīng)一絕熱過(guò)程回復(fù)到初態(tài)。若工質(zhì)經(jīng)歷一可逆過(guò)程和一不可逆過(guò)程，均從同一初始狀態(tài)出發(fā)，且兩過(guò)程中工質(zhì)的吸熱量相同,問(wèn)工質(zhì)終態(tài)的爛是否相同？6.絕熱過(guò)程是否一定是定爛過(guò)程？走爛過(guò)程是否一走滿足PvK=走值的方程?答案：可逆絕熱過(guò)程才是定爛。否，必須為理想氣體，

24、可逆絕熱，走值比熱容。工質(zhì)經(jīng)歷一個(gè)不可逆循環(huán)能否回復(fù)到初態(tài)？用孤立系統(tǒng)爛增原理證明：熱量從高溫物體傳向低溫物體的過(guò)程是不可逆過(guò)程。第8章壓氣機(jī)的熱力過(guò)程1壓氣機(jī)的理論壓縮功壓氣機(jī)：用來(lái)壓縮氣體的設(shè)備一、單機(jī)活塞式壓氣機(jī)工作過(guò)程吸氣過(guò)程、壓縮過(guò)程、排氣過(guò)程。理想化為可逆過(guò)程、無(wú)阻力損失.走溫莊縮軸功的計(jì)算P，叫wt=ldp_P111-1Pi按穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能星方程，壓氣機(jī)所消耗的功，一部分用于增加氣休的熔，一部分轉(zhuǎn)化為熱能向外放出.對(duì)理想氣體走溫壓縮，表示消耗的軸功全部轉(zhuǎn)化成熱能向外放出.叫僞.走爛壓縮軸功的計(jì)算，按穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能星方程，絕熱壓縮消耗的軸功全部用于增加氣體的焙，使氣體溫度升高，該式也適用于

25、不可逆過(guò)程多變壓縮軸功的計(jì)算按穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能星方程，多變壓縮消耗的軸功部分用于增加氣體的焙，部分對(duì)外放熱，該式同樣適用于不可逆過(guò)程結(jié)論：|叫|一叫TXI,T2T可見(jiàn)走溫過(guò)程耗功最少，絕熱過(guò)程耗功最多.2夢(mèng)級(jí)壓縮及中間冷卻k-lHlP2即：壓力比越大，冥壓縮終了溫度越高，較高壓縮氣休常采用中間冷卻設(shè)備，稱多級(jí)壓氣機(jī).最佳增壓比：使多級(jí)壓縮中間冷卻壓氣機(jī)耗功最小時(shí)，各級(jí)的增壓比稱為最佳堵壓比。壓氣機(jī)的效率：在相同的初態(tài)及墳壓比條件下，可逆壓縮過(guò)程中壓氣機(jī)所消耗的功與實(shí)際不可逆壓縮過(guò)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)：.減小功的消耗，由p-v圖可知.B劉氐氣體的排氣溫度，減少氣休比容.每一

26、級(jí)壓縮比降I氐，壓氣機(jī)容積效率墳高中間壓力的確走：原則：消耗功最小。以兩級(jí)壓縮為例，得到.PJP產(chǎn)PP?結(jié)論:兩級(jí)壓力比相等，耗功最小。推廣為Z級(jí)壓縮推理：.每級(jí)進(jìn)口、出口溫度相等.各級(jí)壓氣機(jī)消耗功相等.各級(jí)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(duì)排氣量的影響余隙：為了安置進(jìn)、排氣閥以及避免活塞與汽缸端蓋間的碰撞，在汽缸端蓋與活塞行程終點(diǎn)間留有一走的余隙，稱為余隙容積，簡(jiǎn)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，結(jié)論：余隙使一部分汽缸容積不能被有效利用,壓力比越大越不利。二余隙對(duì)理論壓縮軸功的影響V=V-V一式中：V1V為實(shí)際吸入的氣體

27、休積。結(jié)論：不論壓氣機(jī)有無(wú)余隙，壓縮每kg氣休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：.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。.工質(zhì)為空氣，試在p-v和T-s圖上畫(huà)出n=1.5的膨脹過(guò)程和n=1.2的壓縮過(guò)程的大概位置，芥分析二過(guò)程中q、w、的正負(fù)。.如果氣休按V=規(guī)律膨脹，其中c為常數(shù),則此過(guò)程中理想氣休被加熱還是被冷卻。在多變過(guò)程中熱量和功量之間的關(guān)系等于什么，即G=?5.試在T-s圖上用過(guò)程線和橫坐標(biāo)之間的面積來(lái)分析相同初態(tài)和相同終態(tài)壓力下的走溫、多變、絕熱壓縮中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系,比較哪種壓縮時(shí)耗功星最小。如果氣體壓縮機(jī)在汽

28、缸中采取各種冷卻方法后，已能按定溫過(guò)程進(jìn)行壓縮,這時(shí)是否還要采用分級(jí)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)際循壞的簡(jiǎn)化開(kāi)式循環(huán)(opencycle);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。.3活塞式內(nèi)燃機(jī)的理想循環(huán)混合加熱理想循壞011吸氣112壓縮213噴油、燃燒314燃燒415膨脹作功510排氣二、定壓加熱理想循壞三、定容加熱理想循壞第10章蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)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)。動(dòng)力循環(huán)可分:蒸汽動(dòng)力循環(huán)和燃?xì)鈩?dòng)力循環(huán)兩大類。.1蒸汽動(dòng)力基本循環(huán)一朗肯循環(huán)朗肯循環(huán)是最簡(jiǎn)單的蒸汽動(dòng)力理想循環(huán)，

29、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)上予以改進(jìn)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部分主要設(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)走壓過(guò)程和兩個(gè)走爛過(guò)程。二、朗肯循環(huán)的能量分析及熱效率取汽輪機(jī)為控制休，建立能星方程：三、提高朗肯循環(huán)熱效率的基本途徑依據(jù):卡諾循環(huán)熱效率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)彳亍絕熱膨脹,會(huì)獲得低溫低壓的空氣。原則：實(shí)現(xiàn)逆卡諾循環(huán)工作原理如圖：注意:空氣的熱物性決走了空氣壓縮致冷循

30、環(huán)的致;令系數(shù)低和單位工質(zhì)的致冷能力小。11.2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(lái)的致冷齊（J的干飽和蒸氣被吸入壓縮機(jī)，絕熱壓縮后成為過(guò)熱蒸氣（過(guò)程1-2），蒸氣進(jìn)入;令凝器,在定壓下冷卻（過(guò)程2-3）,進(jìn)一步在定壓定溫下凝結(jié)成飽和液休（過(guò)程3-4）。泡和液休繼而通過(guò)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（氐干度的濕蒸氣。注意:工業(yè)上，用節(jié)流閥取代膨脹機(jī)。二、制冷劑的壓焙圖(lgph圖)原理：以致冷劑熔作為橫坐標(biāo)，以壓力對(duì)數(shù)為縱坐標(biāo)，共繪出致冷荊的六種狀態(tài)參數(shù)線簇：定熔(h)、走壓力(p)、走溫度(T

31、)、走比容(V)、定爛及走干度(x)線.蒸氣壓縮式致冷循環(huán)各熱力過(guò)程在lgp-h圖上的表示：1-2表示壓縮機(jī)中的絕熱壓縮過(guò)程。2-3-4是;令凝器中的走壓冷卻過(guò)程4-5為膨脹閥中的絕熱節(jié)流過(guò)程。5-1表示蒸發(fā)器內(nèi)的走壓蒸發(fā)過(guò)程。三、制冷循壞能量分析及致冷系擻實(shí)際蒸氣壓縮致冷循環(huán)整個(gè)裝置的能星分析。冥致冷系數(shù)為5=亙二收獲/消耗0制冷劑質(zhì)呈流呈：m=壓縮機(jī)所需功率：p=一-3600冷凝器熱負(fù)荷：2=M(/?2-/?J四、影啊制冷系數(shù)的主要因素B劉氐制冷齊(J的冷凝溫度提高蒸發(fā)溫度五、蒸汽噴射制冷循壞簡(jiǎn)答題第1章基木概念閉口系與外界無(wú)物質(zhì)交換，系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)呈將保持恒定，那么，系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)呈保持恒定的熱力系

32、一定是閉口系統(tǒng)嗎？答：否。當(dāng)一個(gè)控制質(zhì)呈的質(zhì)雖入流率與質(zhì)雖出流率相等時(shí)(如穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng))，系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)雖將保持恒定不變。有人認(rèn)為，開(kāi)口系統(tǒng)中系統(tǒng)與外界有物質(zhì)交換，而物質(zhì)又與能呈不可分割，所以開(kāi)口系不可能是絕熱系。這種觀點(diǎn)對(duì)不對(duì)，為什么？答：不對(duì)。“絕熱系”指的是過(guò)程中與外界無(wú)熱呈交換的系統(tǒng)。熱呈是指過(guò)程中系統(tǒng)與外界間以熱的方式交換的能呈,是過(guò)程雖，過(guò)程一旦結(jié)束就無(wú)所謂“熱呈”。物質(zhì)并不“擁有”熱呈。一個(gè)系統(tǒng)能否絕熱與其邊界是否對(duì)物質(zhì)流開(kāi)放無(wú)關(guān)。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

33、平衡狀態(tài)要求的是在沒(méi)有外界作用下保持不變：而平衡狀態(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。4倘使容器中氣體的壓力沒(méi)有改變，試問(wèn)安裝在該容器上的壓力表的讀數(shù)會(huì)改變嗎？在絕對(duì)壓力計(jì)算公式中，當(dāng)?shù)卮髿鈮菏欠癖囟ㄊ黔h(huán)境大氣壓？答：可能會(huì)的。因?yàn)閳R力表上的讀數(shù)為表壓力，是工質(zhì)真實(shí)壓力與環(huán)境介質(zhì)壓力之左。環(huán)境介質(zhì)壓力，譬如大氣圧力,是地面以上空氣柱的重呈所造成的，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(duì)壓力不變，表壓力和貝空度仍有可能變化?！爱?dāng)?shù)卮髿鈮骸辈⒎蔷妥悱h(huán)境大氣壓。準(zhǔn)確地說(shuō)，計(jì)算式中的R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

34、視為不變的“環(huán)境大氣壓力”。溫度計(jì)測(cè)溫的基本原理是什么？答：溫度計(jì)對(duì)溫度的測(cè)呈建立在熱力學(xué)第零定律原理之上。它利用了“溫度足相互熱平衡的系統(tǒng)所具有的一種同一熱力性質(zhì)”，這一性質(zhì)就是“溫度”的槪念。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)是什么？為什么？答：山選定的任總一種測(cè)溫物質(zhì)的某種物理性質(zhì)，采用任總一種溫度標(biāo)定規(guī)則所得到的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。山于經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)依賴于測(cè)溫物質(zhì)的性質(zhì)，當(dāng)選用不同測(cè)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(lái)測(cè)戢溫度時(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(duì)同一溫度可能會(huì)給出不同測(cè)定值（盡管左值可能足微小的），因而任何一種經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)都不能作為度呈溫度的標(biāo)準(zhǔn)。這便是經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的根木缺點(diǎn)

35、。7促使系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因是什么？舉例說(shuō)明。答：分兩種不同情況：（1）若系統(tǒng)原木不處于平衡狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)各部分間存在著不平衡勢(shì)筮，則在不平衡勢(shì)左的作用下，各個(gè)部分發(fā)生相互作用，系統(tǒng)的狀態(tài)將發(fā)生變化。例如，將一塊燒熱了的鐵扔進(jìn)一盆水中，對(duì)于水和該鐵塊構(gòu)成的系統(tǒng)說(shuō)來(lái)，山于水和鐵塊之間存在著溫度筮別，起初系統(tǒng)處于熱不平衡的狀態(tài)。這種情況下，無(wú)需外界給予系統(tǒng)任何作用，系統(tǒng)也會(huì)因鐵塊對(duì)水放出熱戢而發(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(guò)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。Q）（b）圖1-16思考題8附圖

36、&圖l-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，一部分抽成真空，中間是隔板。若突然抽去隔板，氣體（系統(tǒng)）是否作功？設(shè)賓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(wèn)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(guò)程是否都可在產(chǎn)v圖上表示？答：受剛性容器的約束，氣體與外界間無(wú)任何力的作用，氣體（系統(tǒng)）不對(duì)外界作功；（2）b情況下系統(tǒng)也與外界無(wú)力的作用，因此系統(tǒng)不對(duì)外界作功：a中所示的情況為氣體向真空膨脹（Il山膨脹）的過(guò)程，是典型的不可逆過(guò)程。過(guò)程中氣體不可能處丁平衡狀態(tài)，因此該過(guò)程不能在產(chǎn)卩圖上示出：b中的情況與a有所不同，若隔板數(shù)呈足夠多，每當(dāng)

37、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(guò)程中氣體始終處在一種無(wú)限接近平衡的狀態(tài)中，即氣體經(jīng)歷的是一種準(zhǔn)靜過(guò)程，這種過(guò)程可以在尸圖上用實(shí)線表示出來(lái)。經(jīng)歷一個(gè)不可逆過(guò)程后，系統(tǒng)能否恢復(fù)原來(lái)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(lái)狀態(tài)？答：所謂過(guò)程不可逆，是指一并完成該過(guò)程的逆過(guò)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(lái)狀態(tài)，并非簡(jiǎn)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(guò)程后恢復(fù)到了原態(tài)也并不就意味著過(guò)程是可逆的；過(guò)程是否可逆，還得看與之發(fā)生過(guò)相互作用的所有外界是否也全都回復(fù)到了原來(lái)的狀態(tài)，沒(méi)有遺留下任何變化。原則上說(shuō)來(lái)經(jīng)歷一個(gè)不可逆過(guò)程后系統(tǒng)是可能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的，只是包

38、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(lái)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)中有不可逆因索,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(wú)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(guò)程（包括循環(huán)）后接著又完成其逆向過(guò)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(lái)的狀態(tài)，不遺留下任何變化；若循環(huán)中存在著不可逆因索，系統(tǒng)完成的足不可逆循環(huán)時(shí)，雖然系統(tǒng)回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，但在外界一定會(huì)遺留下某種永遠(yuǎn)無(wú)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(lái)的狀態(tài)，但并沒(méi)有完成其“逆過(guò)程”，

39、因此不存在其外界是否“也恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)”的問(wèn)題。一般說(shuō)來(lái)，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)輸出的功中是否要減去活塞排斥大氣功才是有用功？答：不需要。山于活塞也包介在系統(tǒng)內(nèi)，既然系統(tǒng)完成的足循環(huán)過(guò)程，從總的結(jié)果看來(lái)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)第一定律隔板B自由膨脹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，如圖2-11所示。若將隔板抽去，分析容器中空氣的熱力學(xué)能如何變化？若隔板上有一小孔，氣體池漏人B中，分析A、B兩部分壓力相同時(shí)A、B兩部分氣體

40、的比熱力學(xué)能如何變化？答：（1）定義容器內(nèi)的氣體為系統(tǒng)，這繪一個(gè)控制質(zhì)呈。山于氣體向貞空作無(wú)阻白山膨脹，不對(duì)外界作功，過(guò)程功IV=O：容器又是絕熱的，過(guò)程的熱呈0=0,因此,根據(jù)熱力學(xué)第一定律Q=AU+W,應(yīng)有C/=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(lái)一樣，沒(méi)有變化：若為理想氣體，則其溫度不變。（2）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兩部分氣體壓力相同時(shí)，A、B兩部分氣體處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，情況像上述作白山膨脹時(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

41、總熱力學(xué)能；若隔板為絕熱體，則過(guò)程為A對(duì)B的充氣過(guò)程，山于A部分氣體需對(duì)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(lái)減少，B部分氣體的比熱力學(xué)能則會(huì)比原來(lái)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(jiàn)習(xí)題4-22）o熱力學(xué)第一定律的能雖方程式是否可寫(xiě)成的形式，為什么？答：熱力學(xué)第一定律的基木表達(dá)式是：過(guò)程熱呈=工質(zhì)的熱力學(xué)能變化+過(guò)程功第一個(gè)公式中的/V并非過(guò)程功的正確表達(dá)，因此該式是不成立的：熱呈和功過(guò)程功都是過(guò)程的函數(shù)，并非狀態(tài)的函數(shù)，對(duì)應(yīng)于狀態(tài)1和2并不存在什么個(gè)、彳和肥、血對(duì)于過(guò)程1-2并不存在過(guò)程熱呈q=qq和過(guò)程功w=一，因此第二個(gè)公式也

42、是不成立的。熱力學(xué)第一定律解析式有時(shí)寫(xiě)成下列兩種形式：分別討論上述兩式的適用范甬。答：第一個(gè)公式為熱力學(xué)第一定律的最普遍表達(dá)，原則上適用于不作宏觀運(yùn)動(dòng)的一切系統(tǒng)的所有過(guò)程：第二個(gè)表達(dá)式中山于將過(guò)程功表達(dá)成Pdv,這只是對(duì)簡(jiǎn)單可壓縮物質(zhì)的可逆過(guò)程才正確，因此該公式僅適用于簡(jiǎn)單可壓縮物質(zhì)的可逆過(guò)程。為什么推動(dòng)功出現(xiàn)在開(kāi)口系能呈方程式中，而不出現(xiàn)在閉口系能呈方程式中？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(kāi)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(huì)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)山于不存在流體的宏觀

43、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(méi)有系統(tǒng)與外間的推動(dòng)功作用，所以在閉口系統(tǒng)的能竝方程式中不會(huì)出現(xiàn)推動(dòng)功項(xiàng)。穩(wěn)定流動(dòng)能雖方程式（2-16）足否可應(yīng)用于活塞式壓氣機(jī)這種機(jī)械的穩(wěn)定工況運(yùn)行的能竝分析？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(guò)程雖是不連續(xù)的，但就一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間而肓（機(jī)器的每一工作周期所占的時(shí)間相對(duì)很短），機(jī)器是在不斷地進(jìn)氣和排氣，因此，對(duì)于這種機(jī)器的穩(wěn)定工作情況，穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的能戢方程是適用的。開(kāi)口系實(shí)施穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，是否同時(shí)滿足下列三式：上述三式中仏代和昵的相互關(guān)系是什么？答：是的，同時(shí)滿足該三個(gè)公式。第一個(gè)公式中dF指的是流體流過(guò)系統(tǒng)時(shí)的熱

44、力學(xué)能變化，？是流體流過(guò)系統(tǒng)的過(guò)程中對(duì)外所作的過(guò)程功：第二個(gè)公式中的？閥指的足系統(tǒng)的技術(shù)功：第三個(gè)公式中的。用指的是流體流過(guò)系統(tǒng)時(shí)在系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)機(jī)器所作的內(nèi)部功。對(duì)通常的熱工裝置說(shuō)來(lái)，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)為可逆機(jī)器設(shè)備時(shí),兩者是相等的。從根木上說(shuō)來(lái)，技術(shù)功、內(nèi)部功均來(lái)源于過(guò)程功。過(guò)程功是技術(shù)功與流動(dòng)功（推出功與推進(jìn)功之蔓）的總和：而內(nèi)部功則是從技術(shù)功中扣除了流體流動(dòng)動(dòng)能和重力位能的增雖之后所剩余的部分。幾股流體匯合成一股流體稱為合流，如圖2-12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(wèn)題。通常合流過(guò)程都是絕熱的。取1-1

45、、2-2和3-3截面之間的空間為控制體積，列出能昱方程式，并導(dǎo)出出口截面上焙值也的計(jì)算式。答：認(rèn)為合流過(guò)程是絕熱的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過(guò)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(duì)所定義的系統(tǒng)，山式（2-28）應(yīng)有能戢平衡第4章理想氣體的熱力過(guò)程1.分析氣體的熱力過(guò)程耍解決哪些問(wèn)題？用什么方法解決？試以理想氣體的定溫過(guò)程為例說(shuō)明之。答：分析氣體的熱力過(guò)程要解決的問(wèn)題是：揭示過(guò)程中氣體的狀態(tài)（參數(shù)）變化規(guī)律和能雖轉(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(guò)程的具體方法是：將氣體視同理想氣體：將具體過(guò)程視為可逆過(guò)程，并突出具體過(guò)程的主要特征，理想化為某種簡(jiǎn)單過(guò)程：利用熱力學(xué)基木原理、狀態(tài)

46、方程、過(guò)程方程，以及熱力學(xué)狀態(tài)坐標(biāo)圖進(jìn)行分析和表示。對(duì)于理想氣體的定溫過(guò)程（從略）2.對(duì)于理想氣體的任何一種過(guò)程，下列兩組公式是否都適用：答：因?yàn)槔硐霘怏w的熱力學(xué)能和焙為溫度的單值函數(shù)，只要溫度變化相同，不論經(jīng)歷任何過(guò)程其熱力學(xué)能和焙的變化都會(huì)相同，因此，所給第一組公式對(duì)理想氣體的任何過(guò)程都是適用的：但能第二組公式是分別山熱力學(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(guò)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(duì)兩公式后一段所表達(dá)的關(guān)系而言則僅適用于理想氣體。在定容過(guò)程和定壓過(guò)程中，氣體的熱星可根據(jù)過(guò)程中氣體的比熱容乘以溫左來(lái)計(jì)算。定溫過(guò)

47、程氣體的溫度不變，在定溫膨脹過(guò)程中是否需對(duì)氣體加入熱雖？如果加入的話應(yīng)如何計(jì)算？答：在氣體定溫膨脹過(guò)程中實(shí)際上是需要加入熱雖的。定溫過(guò)程中氣體的比熱容應(yīng)為無(wú)限大，應(yīng)而不能以比熱容和溫度變化的乘積來(lái)求解，最基木的求解關(guān)系應(yīng)是熱力學(xué)第一定律的基木表達(dá)式：q=過(guò)程熱量g和過(guò)程功都是過(guò)程量，都和過(guò)程的途徑有關(guān)。山定溫過(guò)程熱雖公式q=片可見(jiàn)，只要狀態(tài)參vi數(shù)只、刃和嗆確定了，q的數(shù)值也確定了，是否?與途徑無(wú)關(guān)？答：否。所說(shuō)的定溫過(guò)程熱呈計(jì)算公式利用理想氣體狀態(tài)方程、氣體可逆過(guò)程的過(guò)程功dH=Pdv,以及過(guò)程的定溫條件獲得，因此僅適用于理想氣體的定溫過(guò)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

48、任意狀態(tài)，這木身就確定無(wú)疑地說(shuō)明熱雖是過(guò)程雖，而非與過(guò)程路徑無(wú)關(guān)的狀態(tài)雖。在閉口熱力系的定容過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)施以攪拌功&科問(wèn)這時(shí)5Q=否成立?答：不成立。只是在內(nèi)部可逆的單純加熱過(guò)程中（即無(wú)不可逆模式功存在時(shí)）才可以通過(guò)熱容與溫度變化的乘積來(lái)計(jì)算熱雖，或者原則地講，只是在在可逆過(guò)程中（不存在以非可逆功模式做功的時(shí)候）才可以通過(guò)上述熱雖計(jì)算公式計(jì)算熱雖。對(duì)工質(zhì)施以攪拌功時(shí)魁典型的不可逆過(guò)程。試說(shuō)明絕熱過(guò)程的過(guò)程功和技術(shù)功磯的計(jì)算式是否只限于理想氣體？是否只限于可逆絕熱過(guò)程？為什么？答：以上兩式僅根拯絕熱條件即可山熱力學(xué)第一定禪的第一表達(dá)式q=+w及第二表達(dá)式q=力+叫導(dǎo)出，與何種工質(zhì)無(wú)關(guān)，與過(guò)

49、程是否可逆無(wú)關(guān)。試判斷下列各種說(shuō)法處否正確:定容過(guò)程即無(wú)膨脹（或壓縮）功的過(guò)程;（2）絕熱過(guò)程即定埔過(guò)程:（3）多變過(guò)程即任總過(guò)程。答：膨脹功（壓縮功都是容積（變化）功，定容過(guò)程是一種系統(tǒng)比體積不變，對(duì)控制質(zhì)昱或說(shuō)系統(tǒng)容積不變的過(guò)程，因此說(shuō)定容過(guò)程即無(wú)膨脹（或壓縮）功的過(guò)程是正確的;絕熱過(guò)程指的是系統(tǒng)不與外界交換熱雖的過(guò)程。系統(tǒng)在過(guò)程中不與外界交換熱雖，這僅表明過(guò)程中系統(tǒng)與外界間無(wú)伴隨熱流的精流存在，但若為不可逆過(guò)程，山于過(guò)程中存在爛產(chǎn)，則系統(tǒng)經(jīng)歷該過(guò)程后會(huì)因有爛的產(chǎn)生而發(fā)生爛的額外增加，實(shí)際上只是可逆的絕熱過(guò)程才是定焰過(guò)程，而不可逆的絕熱過(guò)程則為爛增大的過(guò)程，故此說(shuō)法不正確:多邊過(guò)程肚指遵循

50、方程/V二常數(shù)（刀為某一確定的實(shí)數(shù)）的那一類熱力過(guò)程，這種變化規(guī)律雖較具普遍性,但并不包括一切過(guò)程，因此說(shuō)多變過(guò)程即任意過(guò)程是不正確的。參照?qǐng)D4-15,試證明:知HG”。圖中一2、4-3為定容過(guò)程,1-4.2-3為定壓過(guò)程。答：山于其中附小叭，為定容過(guò)程功，等于零：肥小“X為定壓過(guò)程功，等于PAv.Ill圖4-15恩考題8附圖（另一方面,產(chǎn)卩圖上過(guò)程曲線與橫軸孑之間所夾的面積代表過(guò)程功，顯見(jiàn)抵二吋=0：知吋，即肌根據(jù)熱力學(xué)第一定律:對(duì)熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)乩應(yīng)有可見(jiàn)如圖4T6所示，今有兩個(gè)任意過(guò)程a-b及a-c,其中b、c在同一條絕熱線上。試問(wèn)血與仏哪個(gè)大？若b、c在同一條定溫線上，結(jié)果又如何？答：I

51、II于b、c在同一條絕熱線上，過(guò)程b-c為絕熱膨脹過(guò)程，山熱力學(xué)第一定律，有過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外作膨脹功，0,故有4a因此,應(yīng)有若b、C在同一條定溫線上，根拯理想氣體的熱力性質(zhì)，則有在Tp圖上如何表示絕熱過(guò)程的技術(shù)功磯和膨脹功r?答：根拯熱力學(xué)第一定律，絕熱過(guò)程的技術(shù)功肌和過(guò)程功疚分別應(yīng)等于過(guò)程的焰增雖和熱力學(xué)能增雖的負(fù)值，因此,在T-S圖上絕熱過(guò)程技術(shù)功肌和膨脹功疚的表示，實(shí)際上就是過(guò)程的焰增雖和熱力學(xué)能增雖的表示。具體方法為：(見(jiàn)第3章思考題11)在Fw圖和Tp圖上如何判斷過(guò)程中6叭Z、力的正負(fù)？答：當(dāng)過(guò)程曲線分別指向絕熱線、定容線、定溫線的右側(cè)時(shí)4、隊(duì)Z力值為正：反之為負(fù)。第5章熱力學(xué)第二定律

52、熱力學(xué)第二定律能否表達(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?！边@種說(shuō)法有什么不妥當(dāng)？答：熱力學(xué)第二定律的正確表述應(yīng)是：熱不可能全部變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響。所給說(shuō)法中略去了“其它影響”的條件，因而是不妥當(dāng)、不正確的。自發(fā)過(guò)程是不可逆過(guò)程，非自發(fā)過(guò)程必為可逆過(guò)程，這一說(shuō)法是否正確？答：此說(shuō)法不正確。Fl發(fā)過(guò)程具有方向性，因而必定能不可逆的；非白發(fā)過(guò)程是在一定補(bǔ)充條件下發(fā)生和進(jìn)行的過(guò)程,雖然從理論上說(shuō)來(lái)也許可以做到可逆，但事實(shí)上實(shí)際過(guò)程都不可逆，因?yàn)椴豢赡嬉蛩乜偸潜苊獠涣说?。?qǐng)給“不可逆過(guò)程”一個(gè)恰當(dāng)?shù)亩x。熱力過(guò)程中有哪幾種不可逆因素？答：所謂不可逆過(guò)程是指那種系統(tǒng)完成逆向變化

53、回復(fù)到原先狀態(tài)后，與其發(fā)生過(guò)相互作用的外界不能一一回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，結(jié)果在外界遺留下了某種變化的過(guò)程。簡(jiǎn)單地講，不可逆過(guò)程就是那種客觀上會(huì)造成某種不可恢復(fù)的變化的過(guò)典型的不可逆因素有：機(jī)械摩擦、有限溫左下的傳熱、電阻、白發(fā)的化學(xué)反應(yīng)、擴(kuò)散、混合、物質(zhì)從一相溶入窮一相的過(guò)程等。則開(kāi)爾文說(shuō)法也不成立。試證明熱力學(xué)第二定律各種說(shuō)法的等效性：若克勞修斯說(shuō)法不成立,Wom4A執(zhí)機(jī)循環(huán)圖4B不可能的熱機(jī)循環(huán)證：熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述是：熱不可能H發(fā)地、不付代價(jià)地從高溫物體傳至低溫物體。開(kāi)爾文表述則為：不可能從單一熱源収熱使之全部變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響。按照開(kāi)爾文說(shuō)法，遵循熱力學(xué)第二定律的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)其原

54、則性工作系統(tǒng)應(yīng)有如圖4A所示的悄況。假設(shè)克勞修斯說(shuō)法可以違背，熱雖0可以|發(fā)地不付代價(jià)地從地溫物體傳至高溫物體，則應(yīng)有如圖怕所示的情況。在這種惜況下，對(duì)于所示的熱機(jī)系統(tǒng)當(dāng)熱機(jī)完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，實(shí)際上低溫?zé)嵩醇炔坏玫绞裁?，也不失去什么，就如同不存在一樣，而高溫?zé)嵩磳?shí)際上只爬放出了熱雖同時(shí)，熱力發(fā)動(dòng)機(jī)則將該熱雖全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響，即熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文說(shuō)法不成立。下述說(shuō)法是否有錯(cuò)誤：循環(huán)凈功瞪.愈大則循環(huán)熱效率愈高：不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率；可逆循環(huán)的熱效率都相等，仏=1一三。W答：說(shuō)法不對(duì)。循環(huán)熱效率的基木定義為：仏循環(huán)的熱效率除與循環(huán)凈功有關(guān)外尚與循環(huán)吸熱雖Q.0的大小有關(guān)：說(shuō)法不對(duì)。根據(jù)卡諾定理，只是在“工作于同樣溫度的高溫?zé)嵩春屯瑯訙囟鹊牡蜏責(zé)嵩撮g”的條件下才能肯定不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)，離開(kāi)了這一條件結(jié)論就不正確:說(shuō)法也不正確。根據(jù)卡諾定理也應(yīng)當(dāng)是在“工作于同樣溫度的高溫?zé)嵩春屯瑯訙囟鹊牡蜏責(zé)嵩撮g”的條件下才能肯定所有可逆循環(huán)的熱效率都相等，一二，而且與工質(zhì)的性質(zhì)與關(guān)，與循環(huán)的種類無(wú)關(guān)。如果式中的溫度分別采用各白的放熱平均溫度和吸熱平均溫度則公式就是正確的，即,不過(guò)這種情況下也不能說(shuō)是“所有可逆循環(huán)的熱效率都相等”，只能說(shuō)所有可逆循環(huán)的熱效率表達(dá)方式相同。答：