工程熱力學(xué)簡(jiǎn)答題

1、1答：否。當(dāng)一個(gè)把握質(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。對(duì)不對(duì)，為什么？關(guān)。 平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何區(qū)分和聯(lián)系，平衡狀態(tài)與均勻狀態(tài)有何區(qū)分和聯(lián)系?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)分所在.倘使容器中氣體的壓力沒(méi)有轉(zhuǎn)變，試問(wèn)安裝在該容器上的壓力表的讀數(shù)會(huì)轉(zhuǎn)變嗎?在確定壓力計(jì)算公式中,當(dāng)?shù)卮髿鈮菏欠癖囟ㄊ黔h(huán)境大氣壓？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)的確定壓 力不變,表壓力和真空度仍有可能變化?！爱?dāng)?shù)卮髿鈮骸辈⒎蔷褪黔h(huán)境大氣壓.精確地說(shuō),計(jì)算式中的 Pb

2、 應(yīng)是“當(dāng)?shù)丨h(huán)境介質(zhì)”的壓力,而不是任憑任何其它意溫度計(jì)測(cè)溫的基本原理是什么?閱歷溫標(biāo)的缺點(diǎn)是什么？為什么？答：由選定的任意一種測(cè)溫物質(zhì)的某種物理性質(zhì)，接受任意一種溫度標(biāo)定規(guī)章所得到的溫標(biāo)稱為閱歷溫標(biāo)。由于閱歷一種閱歷溫標(biāo)都不能作為度量溫度的標(biāo)準(zhǔn).這便是閱歷溫標(biāo)的根本缺點(diǎn)。答：分兩種不同狀況：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)，由于水和鐵水放出熱量而發(fā)生狀態(tài)變化：鐵塊的溫度漸漸降低,水的溫度漸漸上升,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。(a)(b

3、)1-168116a、b(a)(b)1-168一塊,問(wèn)氣體（系統(tǒng)）是否作功？P-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; b a（自由膨脹）的過(guò)程，是典型的不行逆過(guò)程。過(guò)程中氣體不行能處于平衡狀態(tài)，a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)受的是一種準(zhǔn)靜過(guò)程，這種過(guò)程可Pv圖上用實(shí)線表示出來(lái)。經(jīng)受一個(gè)不行逆過(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)程不行逆，是指一并完成該過(guò)程的逆過(guò)程后,系統(tǒng)和它的外界不行能同時(shí)恢復(fù)到他們的原來(lái)狀態(tài)，并非簡(jiǎn)潔還得看與之發(fā)生過(guò)相互作用的全部外

4、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)受一個(gè)不行逆過(guò)程后系統(tǒng)是可能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的，只是包括系統(tǒng)和外界在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)則肯定不能恢復(fù)原來(lái)狀態(tài).系統(tǒng)經(jīng)受一可逆正向循環(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)中有不行逆因素，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(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。依據(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)在外界肯定會(huì)遺留下某種永久無(wú)法復(fù)原的變化。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

5、是否要減去活塞排斥大氣功才是有用功？不存在排斥大氣的作用。2 熱力學(xué)第肯定律隔板ABAB2-11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,氣體泄漏人 BA、B隔板AB由于氣體向真空作無(wú)阻自由膨脹，不對(duì)外界作功，過(guò)程功；容器又是絕熱的，過(guò)程的熱量 ,因自由膨脹力學(xué)能亦與原來(lái)一樣，沒(méi)有變化；若為抱負(fù)氣體，則其溫度不變。ABA、BA、BA、B比熱力學(xué)能，按其容積比安排氣體的總熱力學(xué)能;若隔板為絕熱體，則過(guò)程為ABA,BAB422).熱力學(xué)第肯定律的能量方程式是否可寫成的形式,為什么？答:熱力學(xué)第肯定律的基本表達(dá)式是：Pv并非過(guò)程功的正確表達(dá),因此該式是不成立的；12q、q

6、w、w112122分別爭(zhēng)辯上述兩式的適用范圍。答:第一個(gè)公式為熱力學(xué)第肯定律的最普遍表達(dá),原則上適用于不作宏觀運(yùn)動(dòng)的一切系統(tǒng)的全部過(guò)程；其次個(gè)表達(dá)式中為什么推動(dòng)功消滅在開口系能量方程式中，而不消滅在閉口系能量方程式中?）相互作用.反之，閉口系統(tǒng)由于不存在流體的宏觀流淌現(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)的能量方程式中不會(huì)消滅推動(dòng)功項(xiàng)。穩(wěn)定流淌能量方程式（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(guò)程雖是不連續(xù)的，但就一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間而言（機(jī)器的每一工作周

7、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)定工作狀況，穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的能量方程是適用的。開口系實(shí)施穩(wěn)定流淌過(guò)程,是否同時(shí)滿足下列三式:W、WW的相互關(guān)系是什么？ti答：是的，同時(shí)滿足該三個(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(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)分在于前者不考慮機(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。從根本上說(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)功與流淌功（推出功與推動(dòng)功之差）的總和;而內(nèi)部功則是從技術(shù)功中扣除了流體流淌動(dòng)能和重力位能的增量之后所剩余的部

8、分。2-121-1、2233h的計(jì)算式。32-12 2-12 合流應(yīng)有能量平衡41. 分析氣體的熱力過(guò)程要解決哪些問(wèn)題？用什么方法解決？試以抱負(fù)氣體的定溫過(guò)程為例說(shuō)明之.（參數(shù)）變化規(guī)律和能量轉(zhuǎn)換的狀況，進(jìn)而找出影響這種轉(zhuǎn)換的主要因素?；癁槟撤N簡(jiǎn)潔過(guò)程；利用熱力學(xué)基本原理、狀態(tài)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)于抱負(fù)氣體的定溫過(guò)程（從略)2其次表達(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)系而言則僅適用于抱負(fù)氣體。3定溫膨脹過(guò)程中是否需對(duì)氣體加入熱量？假如加入的話應(yīng)如何計(jì)算?答

9、：在氣體定溫膨脹過(guò)程中實(shí)際上是需要加入熱量的.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,最基本的求解關(guān)系應(yīng)是熱力學(xué)第肯定律的基本表達(dá)式：qu+ w。P、vv確定了，qq與途徑無(wú)關(guān)？112答：否。所說(shuō)的定溫過(guò)程熱量計(jì)算公式利用抱負(fù)氣體狀態(tài)方程、氣體可逆過(guò)程的過(guò)程功，以及過(guò)程的定溫條件獲得，12,疑地說(shuō)明熱量是過(guò)程量，而非與過(guò)程路徑無(wú)關(guān)的狀態(tài)量。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w,問(wèn)這時(shí)Q= mcdT是否成立？v（即無(wú)不行逆模式功存在時(shí)）才可以通過(guò)熱容與溫度變化的乘積來(lái)計(jì)算熱量,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

10、過(guò)上述熱量計(jì)算公式計(jì)算熱量。對(duì)工質(zhì)施以攪拌功時(shí)是典型的不行逆過(guò)程.ww的計(jì)算式是否只限于抱負(fù)氣體？是否只限于可逆絕熱過(guò)程？為什么?t可逆無(wú)關(guān)。7（1)定容過(guò)程即無(wú)膨脹(或壓縮)功的過(guò)程；絕熱過(guò)程即定熵過(guò)程；多變過(guò)程即任意過(guò)程。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)不與外界交換熱量的過(guò)程。系統(tǒng)在過(guò)程中不與外界交換熱量，這僅表明過(guò)程中系統(tǒng)與外界間無(wú)伴隨熱流的熵流存在，但若為不行逆過(guò)程,由于過(guò)程中存在熵產(chǎn),則系統(tǒng)經(jīng)受該過(guò)程后會(huì)因有熵的產(chǎn)生而發(fā)生熵的額外增加，實(shí)際上只是可逆的絕熱過(guò)程才是定熵過(guò)程，而不行逆的絕熱過(guò)程則為熵增大的過(guò)程，故此說(shuō)法不正確;Pvn（n為某一確定的實(shí)數(shù)

11、）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。8。參照?qǐng)D415,試證明:qq。圖中12、4-3為定容過(guò)程,14、2-3為定壓過(guò)程.答：由于1-23143w 、w為定容過(guò)程功，等于零；w 、w為定壓過(guò)程功，等于。由于1-2432-31-4故(另一方面，P-vv之間所夾的面積代表過(guò)程功，顯見(jiàn) w= w=0；ww ,即w w。3依據(jù)熱力學(xué)第肯定律：可見(jiàn)12432-34-312-314ababcuab與uacb、c答：由于 b、c 在同一條絕熱線上，過(guò)程 b-c 為絕熱膨脹過(guò)程，由熱力學(xué)第肯定律,有過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外作膨脹功，wbc0u ubc因此，

12、應(yīng)有b、cT-sww？t答：依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，絕熱過(guò)程的技術(shù)功ww分別應(yīng)等于過(guò)程的焓增量和熱力學(xué)能增量的負(fù)值,因此，在tww的表示，實(shí)際上就是過(guò)程的焓增量和熱力學(xué)能增量的表示。具體方法為:（見(jiàn)t311)P-vT-sq、w、u、h的正負(fù)？q、w、u、h值為正；反之為負(fù).5熱力學(xué)其次定律能否表達(dá)為答：熱力學(xué)其次定律的正確表述應(yīng)是：熱不行能全部變?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)程是不行逆過(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.自發(fā)過(guò)程具有方向性,因而必定是不行逆的；非自發(fā)過(guò)程是在肯定補(bǔ)充條件下發(fā)生和進(jìn)行的過(guò)程，雖然從

13、理論上說(shuō)來(lái)或許可以做到可逆,但事實(shí)上實(shí)際過(guò)程都不行逆，由于不行逆因素總是避開不了的.3答：所謂不行逆過(guò)程是指那種系統(tǒng)完成逆向變化回復(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)狀典型的不行逆因素有：機(jī)械摩擦、有限溫差下的傳熱、電阻、自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)、集中、混合、物質(zhì)從一相溶入另一相 的過(guò)程等。高溫?zé)嵩碤1熱機(jī)Q2高溫?zé)嵩碤1熱機(jī)Q2低溫?zé)嵩锤邷責(zé)嵩碤1熱機(jī)Q2Q2低溫?zé)嵩碬0W0其它影響依據(jù)開爾文說(shuō)法遵循熱力學(xué)其次定律的熱W0力發(fā)動(dòng)機(jī)其原則性工作系統(tǒng)應(yīng)有如圖 4A 所示的狀況.假設(shè)克勞修斯說(shuō)法可以違反，熱量 Q2可以自發(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 4B圖 4B 不

14、行能的熱機(jī)循環(huán)圖 4B 不行能的熱機(jī)循環(huán)的狀況.在這種狀況下,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，就猶如不存在一樣，而高溫?zé)嵩磳?shí)際上只是放出了熱量(QQ)，同時(shí)，熱力發(fā)動(dòng)機(jī)則將該熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其125Wnet愈大則循環(huán)熱效率愈高; 不行逆循環(huán)的熱效率肯定小于可逆循環(huán)的熱效率; 可逆循環(huán)的熱效率都相等,。Q的大小有關(guān)；1環(huán)的熱效率肯定小于可逆循環(huán),離開了這一條件結(jié)論就不正確；全部可逆循環(huán)的熱效率表達(dá)方式相同。循環(huán)熱效率公式和是否完全相同？各適用于哪些場(chǎng)合？TT的低溫?zé)嵩撮g的一切可逆循環(huán)。12與大氣溫度相同的壓縮空氣可以膨脹作功，這一事實(shí)是否

15、違反了熱力學(xué)其次定律?作功過(guò)程中壓縮空氣的狀態(tài)并不依循環(huán)過(guò)程變化。 熵增大的過(guò)程必定為吸熱過(guò)程： 熵減小的過(guò)程必為放熱過(guò)程； 定熵過(guò)程必為可逆絕熱過(guò)程.工質(zhì)的熵也會(huì)因而增大；時(shí)，系統(tǒng)的熵值才可能減?。欢剡^(guò)程卻不肯定是絕熱過(guò)程.9 熵增大的過(guò)程必為不行逆過(guò)程; 使系統(tǒng)熵增大的過(guò)程必為不行逆過(guò)程；Sg 0S無(wú)法計(jì)算； 假如從同一初始態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑，一為可逆，另一為不行逆，則、；SS，不行逆絕熱壓縮的終態(tài)熵小于初態(tài)熵 S氧氣壓力.抱負(fù)氣體的焓是溫度的單值函數(shù)。水蒸氣定壓加熱過(guò)程水加熱生成過(guò)熱蒸汽經(jīng)五種變化，即過(guò)冷水，飽和水，濕飽和蒸汽，干飽和蒸汽，過(guò)熱蒸汽。12TS 圖中任意逆過(guò)程吸熱小于

16、放熱13。定量的某種氣體經(jīng)受某種過(guò)程不行能發(fā)生的是吸熱降溫對(duì)外做負(fù)功14。同一地區(qū)陰雨天的大氣壓力比晴天的壓力高15.可逆過(guò)程肯定是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程.16。水蒸氣定壓氣化過(guò)程溫度不變17?？ㄖZ循環(huán)由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)等熵過(guò)程組成.,廢熱增大。經(jīng)過(guò)一個(gè)不行逆過(guò)程，工質(zhì)可以恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)20。縮放管進(jìn)口參數(shù)P1 下和背壓p 肯定時(shí)，在漸擴(kuò)管切去一段，則出口面積減小這出口速度c Q 不變。抱負(fù)氣體可逆定溫過(guò)程焓不變。不行逆過(guò)程的熵產(chǎn)必定大于零。23。工質(zhì)經(jīng)受一個(gè)不行逆過(guò)程后,熵不變。24CpCv=Rg適用于抱負(fù)氣體是否定比熱容不限。25H=U+PV26.抱負(fù)氣體的比熱容隨氣體的種類而不同，但對(duì)某種氣體而言，

17、比熱容是氣體的單值函數(shù)。27。不行逆循環(huán)的熵產(chǎn)必定大于零28。絕熱過(guò)程P=常數(shù),k=Cp/Cv,適用于抱負(fù)氣體定比熱容可逆絕熱過(guò)程。29。郎肯循環(huán)可抱負(fù)化為兩個(gè)定壓過(guò)程和兩個(gè)等熵過(guò)程.二、1。提高新蒸汽的溫度、壓力和降低乏汽壓力理論上都可以提高郎肯循環(huán)熱效率(正確)2。已知飽和濕蒸汽的溫度和壓力不能確定它的其他狀態(tài)參數(shù).(錯(cuò)誤）3。只要?dú)怏w的比熱容是常數(shù),CpCv=Rg。(錯(cuò)誤）4.準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程肯定是可逆過(guò)程(錯(cuò)誤）5。噴管內(nèi)穩(wěn)定流淌的氣體在各截面上的流速不同，但各截面的流量相同（正確）CpCv=R（錯(cuò)誤）7.穩(wěn)定狀態(tài)不肯定是平衡狀態(tài)（正確)8。絕熱閉口系的熵增就是孤立系的熵增（錯(cuò)誤)9。絕熱節(jié)

18、流后氣體的溫度可能上升。(錯(cuò)誤）10.飽和濕蒸汽的干球溫度等于濕球溫度等于露點(diǎn)溫度（正確）(錯(cuò)誤）12.已知飽和濕蒸汽的溫度和壓力不能確定其他狀態(tài)參數(shù)(正確）13。水蒸氣在等壓汽化過(guò)程中溫度不變（正確）14.其次永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第一和其次定律(錯(cuò)誤）15。處于平衡狀態(tài)勢(shì)力系統(tǒng)應(yīng)具有均勻全都的溫度和壓力(正確)16.郎肯循環(huán)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)再熱可提高循環(huán)熱效率(正確）17。抱負(fù)氣體的比熱容隨氣體種類不同各異，但對(duì)某種抱負(fù)氣體而言,比熱容為常數(shù)。(錯(cuò)誤）熱力過(guò)程中,工質(zhì)向外界放熱，其溫度不肯定降低（正確）不存在 400 （正確）,（正確）21（錯(cuò)）22。節(jié)流過(guò)程是一個(gè)等焓過(guò)程。(錯(cuò)誤)(錯(cuò)誤)（錯(cuò)誤)第一永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第肯定律（正確）26。熱力過(guò)程中，工質(zhì)對(duì)外放熱溫度肯定降低（錯(cuò)誤),溫度不定，熵增大（錯(cuò)誤）某絕熱蒸汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率為 0。91,蒸汽在該汽輪機(jī)中做功熵不變（錯(cuò)誤)C=（正確）30。不行逆過(guò)程可自發(fā)進(jìn)行(正確