第三版工程熱力學(xué)課后思考題答案7179

思考題第一章1、答：不一定。穩(wěn)定流動開口系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量也可以保持恒定。2、答：這種說法是不對的。工質(zhì)在越過邊界時(shí)，其熱力學(xué)能也越過了邊界。但熱力學(xué)能不是熱量，只要系統(tǒng)和外界沒有熱量地交換就是絕熱系。3、答：只有在沒有外界影響的條件下，工質(zhì)的狀態(tài)不隨時(shí)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(zhì)的狀態(tài)不隨時(shí)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，這是他們的本質(zhì)區(qū)別。平衡狀態(tài)并非穩(wěn)定狀態(tài)之必要條件。物系內(nèi)部各處的性質(zhì)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、答：壓力表的讀數(shù)可能會改變，根據(jù)壓力儀表所處的環(huán)境壓力的改變而改變。當(dāng)?shù)卮髿鈮翰灰欢ㄊ黔h(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、答：溫度計(jì)隨物體的冷熱程度不同有顯著的變化。6、答：任何一種經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)不能作為度量溫度的標(biāo)準(zhǔn)。由于經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)依賴于測溫物質(zhì)的性質(zhì)，當(dāng)選用不同測溫物質(zhì)的溫度計(jì)、采用不同的物理量作為溫度的標(biāo)志來測量溫度時(shí)，除選定為基準(zhǔn)點(diǎn)的溫度，其他溫度的測定值可能有微小的差異。7、答：系統(tǒng)內(nèi)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)變化的原因。8、答：（1）第一種情況如圖1-1（a）,不作功（2）第二種情況如圖1-1（b）,作功（3）第一種情況為不可逆過二種情況為可逆過程可以在p-v圖上表示出來。程不可以在p-v圖上表示出來，第9、答：經(jīng)歷一個(gè)不可逆過程后系統(tǒng)可以恢復(fù)為原來狀態(tài)。系統(tǒng)和外界整個(gè)系統(tǒng)不能恢復(fù)原來狀態(tài)。10、答：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)恢復(fù)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(fù)到原狀態(tài)，外界產(chǎn)生變化。11、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1、答：將隔板抽去，根據(jù)熱力學(xué)第一定律quw其中q0,w0所以容器中空氣的熱力學(xué)能不變。若有一小孔，以B為熱力系進(jìn)行分析c2c2QdEhf2gzmhf1gzmW22cv222111i只有流體的流入沒有流出，，忽略動能、勢能Q0,W0idEhmCV11dUhm11Uhm11B部分氣體的熱力學(xué)能增量為U，A部分氣體的熱力學(xué)能減少量為U。定律能量方程式不可以寫成題中所述的形式。對于qupv只有在特殊情況下，功w可以2、答:熱力學(xué)第一寫成pv。熱力學(xué)第一定律是一個(gè)針對任何情況的定律，不具有w=pv這樣一個(gè)必需條件。對于公式qquuww，功和熱量不是狀態(tài)參數(shù)所以不能寫成該式的形式。2121212pdVqu3、答：quw適用于任何過程，任何工質(zhì)4、答：推動功是由流進(jìn)（出）系統(tǒng)的工質(zhì)傳遞而由工質(zhì)后面的物質(zhì)系統(tǒng)作出的。對于閉口系統(tǒng)，不存在工質(zhì)的可逆過程，任何工質(zhì)。1思考題流進(jìn)（出）所以不存在這樣進(jìn)行傳遞的功。5、答：可以。穩(wěn)定流動能量方程式可應(yīng)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(zhuǎn)換裝置，只要在平均單位時(shí)間所作的軸功、吸熱量以及工質(zhì)的平均流量為常量，雖然它內(nèi)部工質(zhì)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(shí)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(zhuǎn)換關(guān)系。6、答：同時(shí)滿足。進(jìn)、出口工質(zhì)的流動動能及重力位能的變化可以忽略不計(jì)時(shí)，穩(wěn)定流動的開口系統(tǒng)的軸功即等于技術(shù)功；膨脹功等于技術(shù)功與流動功的代數(shù)和。7、答：忽略動能影響的穩(wěn)定流動、且混合過程為絕熱：HHH2WiQ31所以HHH312qhqhqh2m33m11m2hqhqhm11m223q。m3第三章1、答：理想氣體：分子為不占體積的彈性質(zhì)點(diǎn)，除碰撞外分子間無作用力。理想氣體是實(shí)際氣體在低壓高溫的抽象，是一種實(shí)際并不存在的假想氣體。所使用氣體是否為理想氣體j依據(jù)氣體所處的狀態(tài)（如：氣體的密度可能引起的誤差；k應(yīng)考慮計(jì)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、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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下摩爾體積為0.022414m3/mol。3、答：摩爾氣體常數(shù)不因氣體的種類及狀態(tài)的不同而變化。4、答：一種氣體滿足理想氣體狀態(tài)方程則為理想氣體，那么時(shí)判斷是否足夠小）估計(jì)作為理想氣體處理時(shí)其比熱容、熱力學(xué)能、焓都僅僅是溫度的函數(shù)。ccccccc5、答：對于確定的理想氣體在同一溫度下為定值，v為定值。在不同溫度下為定值，vpvvppcp不是定值。6、答：麥耶公式的推導(dǎo)7、答：在工程熱力學(xué)里，在無化學(xué)反應(yīng)及原子核反應(yīng)的過程中，化學(xué)能、原子核能都不變化，可以不考慮，因此熱力學(xué)能包括內(nèi)動能和內(nèi)位能。內(nèi)動能由溫度決定，內(nèi)位能由v決定。這樣熱力學(xué)能由兩個(gè)狀態(tài)參數(shù)決定。所hupv用到理想氣體方程，因此適用于理想氣體混合物不適合實(shí)際氣體。以熱力學(xué)能是狀態(tài)參數(shù)。由公式可以看到，焓也是由狀態(tài)參數(shù)決定，所以也是狀態(tài)參數(shù)。對于理想氣體熱力學(xué)能和焓只是溫度8、答：不矛盾。實(shí)際氣體有兩個(gè)獨(dú)立9、答：在工程熱力學(xué)里需要的是過程中熱力學(xué)能、焓、熵的變化量。熱力學(xué)能、焓、熵都只是溫度的單值函數(shù)，變化量的計(jì)算與基準(zhǔn)的選取無關(guān)。熱力學(xué)能或焓的參照狀態(tài)通常取0K或0℃時(shí)焓值為0，熱力學(xué)能值為0。熵的的函數(shù)。的參數(shù)。理想氣體忽略了分子間的作用力，所以只取決于溫度?；鶞?zhǔn)狀態(tài)取p=101325Pa、T0=0K熵值為0。0，T,pT0K、10、答：氣體熱力性質(zhì)表中11、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(xué)能變化量及焓變化量可由下面兩式計(jì)算得到的uh及s0基準(zhǔn)是態(tài)是，p0=101325Pa。000：uc(TT)c(TT)qv,12v21v2'1思考題hc(TT)c(TT)qp,12p21p2''1過初始狀態(tài)點(diǎn)，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(xué)能變化量；過初始狀態(tài)點(diǎn)，做定壓線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(xué)能、焓不變?nèi)缟蠄D。熱量無法在圖中表示出來。12、答：可以。因?yàn)殪厥菭顟B(tài)參數(shù)，只與初終狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)。dsqT中，rev為一微元可逆變化過程中與熱源交換的熱量，而revqqcdTq為工質(zhì)溫度升高dT中13、答：所吸收的熱量，他們是不能等同的所以這一結(jié)論是錯(cuò)誤的。14、（1）（×）（2）（×）（3）（×）（4）（×）（5）（√）。15、答：不適用xMwxMeqeqBwAMABMB，混合氣體的折合摩爾質(zhì)量相同，但是組分A和B摩爾的摩爾質(zhì)量16、答：因?yàn)?A大小關(guān)系不能確定。所以不能斷定wwB。A第四章1、答：主要解決的問題及方法：（1）根據(jù)過程特點(diǎn)（及狀態(tài)方程）確定過程方程（2）根據(jù)過程方程確定始、終狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系（3）由熱力學(xué)第一定律等計(jì)算q,,,u,h,st（4）分析能量轉(zhuǎn)換關(guān)系（用P—V圖及T—S圖）（根據(jù)需要可以定性也可以定量）例：程方程式：T常數(shù)（特征）PV常數(shù)（方程）1）PV2或PVPV21112V12)始、終狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系：P2u0h0sRlnV2RlnP2VP13)計(jì)算各量：1思考題dVPVlnVRTlnVPdVPV2121VVVRTlnV2Vu00q0t1qRTlnV2tV1PV圖，TS圖上工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換情況：略。4)quc(tt)v2、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，21qhc(tt)適用于定壓過程。1p23、答：定溫過程對氣體應(yīng)加入熱量：dVPVlnVRTlnVPdVPV221VVV1RTlnV2tV1qRTlnV2tV1q4、答：對于一個(gè)定溫過程，過程途徑就已經(jīng)確定了。所以說是與途徑有關(guān)的。5、答：成立。和qhwt是通用公式，適用于任何工質(zhì)任quw6、答：不只限于理想氣體和可逆的絕熱過程。因?yàn)楹芜^程，只要是絕熱過程無論是可逆還是不可逆。所以h1h2不只限于可逆絕熱過程。w和tq0wuu127、（1）（×）（2）（×）（3）（×）。8、答：q1-2-3=Δu1-2-3+w1-2-3,q1-4-3=Δu1-4-3+w1-4-3∵Δu1-2-3=Δu1-4-3,w1-2-3>w1-4-3∴q1-2-3>q1-4-3uuab9、b、c在同一條絕熱線上ac，若b、c在同一條定溫線上，二者相等。wh,wu10、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第十一題t相同。11、答：1）的判別：1往右02往左0P—V圖上以（界：V）為1.右下方02.左上方0T—S圖上思考題u，的判別：h2）1.右上方u02.左下方u0T）為界：P—V圖上以（1.上方為u02.下方為u0T—S圖上q3）的判別：1.右上方q02.左下方q0P—V圖上以（T）為界：1.向右q0T—S圖上2.向左q0第五章1.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(zhuǎn)化為機(jī)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.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.答：一切非準(zhǔn)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。是同一客觀規(guī)律——自然過程的方向性4.答：熱力學(xué)第二定律的兩種說法反映的是一致的，只要一種表述可能，則另一種也可能。假設(shè)熱量Q2能夠從溫度T2的低溫?zé)嵩醋詣觽鹘o溫度為熱量恰好等于Q2。整個(gè)系統(tǒng)在完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，所產(chǎn)生的取得熱量Q1-Q2，并全部轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν廨敵龅墓。低溫?zé)嵩吹淖詣觽鳠酫2給高溫?zé)嵩矗琓1的高溫?zé)嵩础，F(xiàn)有一循環(huán)熱機(jī)在兩熱源間工作，并且唯一效果是熱機(jī)從單一熱源（T1）又從熱機(jī)處接受Q2，必須違反了開爾文說法。反之，承認(rèn)它放給低溫?zé)嵩吹墓什⑽词苋魏斡绊憽＿@就成了第二類永動機(jī)。違反了克勞修斯說法，了開爾文說法，克勞修斯說法也就必然成立。5.（1）（×）（2）（×）（3）（×）。qq1TT122tqtT6.答：這兩個(gè)公式不相同。7.答：不違反熱力學(xué)第二定律。8.（1）（×）（2）（×）（3）（×）。9.（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（×）適用于任何工質(zhì)，任何循環(huán)。適用于任何工質(zhì)，卡諾循環(huán)。工質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生了變11不違反熱力學(xué)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，化，所以×）（3）熵產(chǎn)sg0的過程必為不可逆過程（√）熵變s無法計(jì)算（×）（4）不可逆過程的（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S不可逆S，可逆思考題SSSSf,可逆g,不可逆g,可逆，是否正確？f,不可逆SS可逆Sf,不可逆Sf,可逆g,不可逆g,可逆SS答：、可逆、不（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。ds0,q0T（7）工質(zhì)經(jīng)過不可逆循環(huán)有？rds0,q0T答：工質(zhì)經(jīng)過不可逆循環(huán)有10.答：由圖5-2可知qabqacqab為1-a-b-2-1的面積；qac為1-a-c-2-1的面積。。r11.答：由同一初態(tài)經(jīng)可逆絕熱壓縮和不可逆絕熱壓縮兩種過程到相同終壓如5-3圖所示。qhwt絕熱過程q0,所以whthc(TT)c(TT)qp21p2''1p,12由5-4圖可知，可逆絕熱壓縮過程的技術(shù)功為面積1-2T-j-m-1，不可逆絕熱壓縮過程的技術(shù)功為面積1-2’T-f-m-1,過程的用損失為面積1-g-n-m-1。12.答：不可逆若系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)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。思考題第六章1、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(jù)的體積。實(shí)際氣體只有在高溫低壓狀態(tài)下，其性質(zhì)和理想氣體相近?；蛘咴诔爻合?，那些不易液化的氣體，如氧氣、氦氣、空氣等的性質(zhì)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、答：壓縮因子為溫度、壓力相同時(shí)的實(shí)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(yīng)有不同的Zf(p,T)曲線。因此不能取常數(shù)。3、答：范德瓦爾方程其計(jì)算精度雖然不高，但范德瓦爾方程式的價(jià)值在于能近似地反映實(shí)際氣體性質(zhì)方面的特征，并為實(shí)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、答：當(dāng)需要較高的精度時(shí)應(yīng)采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬和得到a、b。利用臨界壓力和臨界溫度計(jì)算得到的a、b值是近似的。5、答：在相同的壓力與溫度下，不同氣體的比體積是不同的，但是只要他們的pr和T分別相同，他們的vr必r定相同這就是對應(yīng)態(tài)原理，f(p,T,v)0。rrr對應(yīng)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(xì)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(zhì)來估算其他流體的性質(zhì)。TTrprvrvp相對于臨界參數(shù)的對比值叫做對比參數(shù)。對比溫度，對比壓力，對比比體積。vcTpcc6、答：對簡單可壓縮的系統(tǒng)，任意一個(gè)狀態(tài)參數(shù)都可以表示成另外兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)的函數(shù)。其中，某些狀態(tài)參數(shù)若表示成特定的兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)的函數(shù)時(shí)，只需一個(gè)狀態(tài)函數(shù)就可以確定系統(tǒng)的其它參數(shù)，這樣的函數(shù)就稱為“特性函數(shù)”uduudpTudspssp，但是對由函數(shù)uu(s,p)知且duTdspdv將兩公式進(jìn)行對比則有pv于比容無法用該函數(shù)表示出來，所以此函數(shù)不是特性函數(shù)。7、答：將狀態(tài)方程進(jìn)行求導(dǎo)，然后帶入熱力學(xué)能、焓或熵的一般關(guān)系式，在進(jìn)行積分。dscdT(v)dpTp8、答：以T,p為獨(dú)立變量時(shí)uu(T,p),將第二ds方程Tdspdv同時(shí)，代入duTpvdvvdpdTTp得到pTcpvvvdudTpTdpTpTpppTdscv(TT)dpc(T)dvvp同理：以v,p為獨(dú)立變量時(shí)uu(v,p),將第三ds方程Tdspdv，vT代入duvp得到cTpdvvducTdppvppv以T,v為獨(dú)立變量時(shí)hh(p,v)，將第一ds方程代入dhTdsvdp得思考題pppdhcvdTTvdvvTTvvvTTTdhvcvdpcdvpvp,vhh(T,v)dhTdsvdpds方程代入得p以為獨(dú)立變量時(shí)，將第三pv9、答：熱力學(xué)能、焓、熵都是狀態(tài)參數(shù)，計(jì)算兩個(gè)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。ccT(v)(p)2Tv10、答：比熱容一般關(guān)系式：pvPT對于液態(tài)水，在壓力不變條件下，比容隨溫度的變化很小，因而cp-cv≈0。即：液態(tài)和固態(tài)物質(zhì)一般不區(qū)分定壓比熱與定容比熱，而氣體cp≠cv，要區(qū)分。11、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(shí)容積增大，依據(jù)克拉貝隆-克勞修斯方程第七章1、答：水的三確定的與飽和蒸汽線不再有分別。2、答：水的集態(tài)為高壓水，若有裂縫則會產(chǎn)生爆裂事故。3、答：這種說法是不對的。因?yàn)闇囟炔蛔儾槐硎緹崃W(xué)能不變。這里分析的是水，固液相平衡曲線的斜率為負(fù)。而其他物質(zhì)則相反。相點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)不是中溫度、壓力是定值而比體積不是定值；臨界點(diǎn)是唯一的，其比體唯一的，其相共存的點(diǎn)，臨界點(diǎn)是飽和水線與飽和蒸汽線的交點(diǎn)，在該點(diǎn)飽和水線積、溫度、壓力都是；三相點(diǎn)是三定壓汽化有相變，不能作為w這樣的結(jié)果。u0理想氣體來處理，所以。不能得q到hcTT24、答：適用于理想氣體，不能應(yīng)用于水定壓汽化過程，水不能作為理想氣體來處理。ppT1第八章1、答：改變氣流速度主要是氣流本身狀態(tài)變化。2、答：氣流速度為亞聲速時(shí)圖6-1中的1圖宜于作噴管，2圖宜于作擴(kuò)壓管，3圖宜于作噴管。當(dāng)聲速達(dá)到超聲速時(shí)時(shí)1圖宜于作擴(kuò)壓管，2圖宜于作噴管，3圖宜于作擴(kuò)壓管。4圖不改變聲速也不改變壓強(qiáng)。3、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、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5、答：定焓線并不是節(jié)流過程線。在確定各截面的焓值。但是在距孔口較遠(yuǎn)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?？s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。節(jié)流口附近流體發(fā)生強(qiáng)烈的擾動及渦流，不能用平衡態(tài)熱力學(xué)方法分析，不能盡管節(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(yuǎn)的地方屬于焓值不變的過程所以dh=06、答：各股支流以角標(biāo)1，2，3，?，n表示若流動是穩(wěn)定的，且重力位能忽略不計(jì)，由穩(wěn)定流動能量方程可得：mhm1hmhmhmh0i001202n0ni若流速不高則流動動能可忽略，于是有思考題mhm1hmhmhmhi122nni或hxhxhxhxh1122nniix其中為各股支流的質(zhì)量成分icTxcTxcTxcTxcTp1p112p22npnnipii混合氣體的比熱cxcpipi所以混合后氣流的溫度xcTTipiixcipi混合過程是典型不可逆過程，有熵產(chǎn)，所以熵增加,因此混合氣流的熵值不等于各股支流熵值之和。第九章1、答：分級壓縮主要是減小余隙容積對產(chǎn)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、答：絕熱壓縮時(shí)壓氣機(jī)不向外放熱，熱量完全轉(zhuǎn)化為工質(zhì)的內(nèi)能，使工質(zhì)的溫度升高不利于進(jìn)一步壓縮容易對壓氣機(jī)造成損傷，耗功大。等溫壓縮壓氣機(jī)向外放熱，工質(zhì)的溫度不變，有利于進(jìn)一步壓縮耗功小，所以等溫壓縮更為經(jīng)濟(jì)。qhwt，3、答：由第一定律能量方程式sRlnp1wRTlnp21h0wwqTstgpcg1p定溫過程，所以，同時(shí)則有c2wwhq多變過程ctqnkcTTnkRTTg1n1n1k1v2121n1kTkpnhcTTpRT1gRT122pk1Tk1211g111n1npRT121nwcn1p1gq0絕熱壓縮過程，所以k1k2kTkpwwhcTTRT1gRT1g21pk1Tk1ctp211112'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-s-f-n-1思考題多變過程所作的功為圖中面積1-2’n-j-g-2n-1４、答：多消耗的功量并不就是損失的做功能力損失。因?yàn)閕TsT(ss)T(ss)2(ss)為圖9-2上面積1-7-n-m所示。10g02'102'1T2'5、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，且可以在T-s圖上把該過程的可逆因素的影響，所是最小的吸熱量表示出來。對于不可逆絕熱壓縮過程quw，wu，而可逆絕熱壓縮過程uw，消耗的功大，數(shù)值wqu所以不可逆過程qTds2為1第十章1、答：分析動力循環(huán)的一般方法：首先把實(shí)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(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的偏離程度，找出實(shí)際損失的部位、大小、原因以及改進(jìn)辦法。v1熱效率相等。因?yàn)?而p2p1對于定壓加熱理想循環(huán)v2、答：若兩者初態(tài)相同，壓縮比相同，它們的p(v1)kk2pv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12Tvvk111k1他們的效率都相等。tk12T12，13、答：理論上可以利用回?zé)醽硖岣邿嵝?。在?shí)際中也得到適當(dāng)?shù)膽?yīng)用。如果采用極限回?zé)?，可以提高熱效率但所需的回?zé)崞鲹Q熱面積趨于無窮大，無法實(shí)現(xiàn)。1T2TTT14、答：采用定溫壓縮增加了循環(huán)凈功。而1在此過程中不變，變小，所以其熱效率降低。21T25、答：定溫膨脹增大膨脹過程作出的功，增加循環(huán)凈功，但1在此過程中變大，T1不變，所以其熱TT2效率降低。w6、答：該理論循環(huán)熱效率比定壓燃燒噴氣式發(fā)動機(jī)循環(huán)的熱效率降低。因?yàn)閝當(dāng)利用噴油嘴噴出燃油進(jìn)行加力燃燒時(shí)，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(chǔ)上獲得的。由圖可知獲得的功與需要的熱的比值小于定壓燃燒噴氣式發(fā)動機(jī)循環(huán)的比值，導(dǎo)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(jī)循環(huán)的熱效率降低。7、答：原方案：循環(huán)吸熱量：Q1=cmΔt，循環(huán)凈功：w0=wT-wc=m[(h3-h4)-(h2-h1)](1)思考題第2方案：循環(huán)吸熱量：Q1=cmAΔt+cmBΔt=cmΔt(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)(m-mB)(h3-h4)=m(h2-h1)(4)由(3)、(4)解得：w0=m[(h3-h4)-(h2-h1)]結(jié)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(xué)效果相同，熱效率w0/Q1必相同。第十一章1、答：圖10-1中循環(huán)6-7-3-4-5-6局限于飽和區(qū)，上限溫度受制于臨界溫度，導(dǎo)致其平均吸熱溫度較低，故即使實(shí)現(xiàn)卡諾循環(huán)其熱效率也不高。2、答：通過對熱機(jī)的效率進(jìn)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(jī)效率提高。在本世紀(jì)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(jī)的效率比較困難，因此采用再熱循環(huán)來提高機(jī)的效率就可以滿足工業(yè)要求。因此很長一段時(shí)期工作設(shè)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，起氣輪機(jī)內(nèi)部效率降低，另外還會侵蝕汽輪機(jī)葉片縮短汽輪機(jī)壽命，所以乏氣干度不宜太低，必須提高乏氣溫度，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不再設(shè)計(jì)制造再熱循環(huán)引就要使用再熱循環(huán)。3、答：計(jì)算回?zé)嵫h(huán)主要是計(jì)算抽氣量。1）對于混合式回?zé)峒訜崞鲗θ鐖D11-4所示的N級抽汽回?zé)岬牡趈級加熱器，列出質(zhì)量守恒方程為Nj1Nj11jkkk1k1能量守恒方程為hNj1h'1hNj1'j0jk0,j1k0jk1k1解得第j級抽氣量為hh'j'Nj100,j1hh'0jjkk10,j12）對于表面式回?zé)峒訜崞鳎涑闅饬咳允峭ㄟ^熱平衡方程求取hh'h'h'0,j1j0j0j0jh'h'0,j1h0jjh'0j0j4、答：逆損失，所以這時(shí)熱不同，不可逆因素和不可逆程度是各不相同的，5、答：這樣的想法是不對的。因?yàn)閺臒崃W(xué)第二定律來講一個(gè)非自發(fā)過程的進(jìn)行必定要有一個(gè)自發(fā)過程的進(jìn)行來作為補(bǔ)充條件。乏氣向冷取水排熱就是這樣一個(gè)補(bǔ)充條件，是不可缺少的。6、答：柴油機(jī)的汽缸壁因?yàn)橛欣鋮s水和進(jìn)入氣缸的空氣冷卻，燃燒室和葉片都可以冷卻，其材料可以承受較高燃?xì)鉁囟?，燃?xì)鉁囟韧ǔ？筛哌_(dá)1800-2300K，而蒸汽循環(huán)蒸汽過熱器外面是高溫燃?xì)饫锩媸钦羝赃^熱壁面溫度必定高于這與柴油機(jī)是不同的，的最高蒸汽溫度很少超過600K.。因此蒸汽循環(huán)熱效率較低。7、答：這種想法是不正確的。回?zé)嵫h(huán)是是通過減少了溫差傳熱不可逆因素，從而使熱這與卡諾定理并不矛盾。卡諾定理當(dāng)中的可逆循環(huán)忽略了循環(huán)能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化只由熱源的條件所決定。而實(shí)際循環(huán)中存在各種不可逆損失，由于工質(zhì)性質(zhì)因此其熱效率與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。當(dāng)中所有的不可逆因素，不存在任何不可器蒸汽溫度，蒸汽循環(huán)的效率提高，使該循環(huán)向思考題卡諾循環(huán)靠近了一步。而該題中的想法恰恰是又增加了溫差傳熱不可逆因素。因此對效率提高是沒有好處的。8、答：熱量利用系數(shù)說明了全部熱量的利用程度，但是不能完善的衡量循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。能量分為可用能與不可用能，能量的品位是不同的。在實(shí)際工程應(yīng)用中用的是可用能?？捎媚茉诟鱾€(gè)部分各個(gè)過程的損失是不能用熱量利用系數(shù)來說明的。9、答：提高循環(huán)熱效率的共同原則是：提高工質(zhì)的平均吸熱溫度。第十二章1、答：壓縮空氣制冷循環(huán)不能采用節(jié)流閥來代替膨脹機(jī)。工質(zhì)在節(jié)流閥中的過程是不可逆絕熱過程，不可逆絕熱節(jié)流熵增大，所以不但減少了制冷量也損失了可逆絕熱膨脹可以帶來的功量。而壓縮蒸汽制冷循環(huán)在膨脹過程中，因?yàn)楣べ|(zhì)的干度很小，所以能得到的膨脹功也極小。而增加一臺膨脹機(jī)，增既加了系統(tǒng)的投資，又降低了系統(tǒng)工作的可靠性。因此，為了裝置2、答：采用回?zé)岷鬀]有提高其理論制冷系數(shù)但能夠提高其實(shí)際制冷系數(shù)。因?yàn)椴捎没責(zé)岷蠊べ|(zhì)的壓縮比減小，使壓縮過程和膨脹過程的不可逆損失的影響3、答：過程4-8熵減，必須放熱才能實(shí)現(xiàn)。而4點(diǎn)工質(zhì)溫度為環(huán)境溫度T0，要想放熱達(dá)到溫度Tc（8點(diǎn)）須有溫度低于Tc的冷源，這是不存在的。(如果有，就不必壓縮制冷了)。4、答：制冷劑應(yīng)具備的性質(zhì)：對應(yīng)于裝置的工作溫度，要有適中的壓力；在工作溫度下氣化潛度應(yīng)高于環(huán)境溫度；制冷劑在T-s圖上的上下界限線要陡峭；工質(zhì)的三相點(diǎn)溫度要低于制冷循環(huán)的下限溫度；比?。粋鳠崽匦砸?；溶油性好；無毒等。限產(chǎn)直至禁用R11和R12時(shí)十分必要的，因?yàn)檫@類物質(zhì)進(jìn)入氣后在紫外線作用下破壞臭氧層使得紫外線直接照射到地面，破壞原有的生態(tài)平衡。5、答：各種制冷循環(huán)都有共同點(diǎn)。從熱力學(xué)第二定律的角度來看，無論是消耗機(jī)械能還是熱能都是使熵增大，以彌補(bǔ)熱量從低溫物體傳到高溫物體造成的熵的減小，從而使孤立系統(tǒng)保持熵增大。6、答：因?yàn)闊岜醚h(huán)與制冷循環(huán)的本質(zhì)都是消耗高質(zhì)能以實(shí)現(xiàn)熱量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩膫鬏敗岜醚h(huán)和制冷循環(huán)的熱力學(xué)原理相同。第十三章1、答：陰雨天空氣的濕度大，吸取水蒸氣的能力差，所以曬衣服2、答：人呼出的氣體是未飽和濕空氣。當(dāng)進(jìn)入外界環(huán)境時(shí)，外界環(huán)境的溫度很低使冷卻過程中，濕空氣保持含濕量不變，溫度降低。當(dāng)?shù)陀诼饵c(diǎn)溫度時(shí)就有水蒸氣不斷凝結(jié)析出氣體。有供暖裝置時(shí)，溫度較高，使空氣含濕蒸氣散發(fā)到空氣中增加空氣的含濕量。3、答：露點(diǎn)：濕空氣中水蒸氣的分壓力所對應(yīng)的飽和溫度稱為濕空氣的露點(diǎn)溫度，或簡稱露點(diǎn)a)霧是近地面空氣中的水蒸氣發(fā)生的凝結(jié)現(xiàn)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(shí)濕空氣隨溫度降低呈現(xiàn)出過飽和狀態(tài)，就會發(fā)生，當(dāng)當(dāng)足夠多的水分子與空氣中微小的灰塵顆粒結(jié)合在一起，同時(shí)水分子本身也會相互粘結(jié)，就變成小水滴，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量充沛，二是地面氣溫低。三是在凝結(jié)時(shí)必須有一個(gè)凝聚核，如塵埃等b)露是水蒸氣遇到冷的物體凝結(jié)成的水珠。露的形成，指與露點(diǎn)溫度比較）。溫度逐漸降低且保持含濕量不變，當(dāng)溫度低于露點(diǎn)溫度時(shí)就露。c)霜是近地面空氣中的水蒸氣在物體上二是有冷(O℃以下)的物體。，濕空氣與溫度較低物體接在0°C以下，則多余的水汽就在物體為冰晶，形成霜4、答：對于未飽和空氣，干球溫度數(shù)值較大。對于飽和空氣三者的大小相等5、答：含濕量d：1千克干空氣所帶有的的水蒸汽的質(zhì)量。相對濕度是濕空氣中實(shí)際包含能包含的水蒸汽量的百分比。相對濕度是一個(gè)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汽量是相關(guān)的。的簡化及運(yùn)行的可靠性等實(shí)際原因采用節(jié)流閥作絕熱節(jié)流。減小，因此提高實(shí)際制冷系數(shù)。，必?zé)嵋螅慌R界溫體積要大不易干。晴天則恰恰相反，所以容易感得呼出的氣體得到冷卻。在，這就形成了白色。霧狀冬季室內(nèi)量減小。因此會覺得干燥。放一壺水的目的就是使水加熱變成水。，地凝結(jié)或冰晶。有兩個(gè)基本條件：一是水汽條件好，二是溫度比較低的物體有水珠析出，這就形成（低的凝華現(xiàn)象。霜的形成有兩個(gè)基本條件的水蒸氣，，一是空氣中含有較多。如果溫度觸達(dá)到水汽過飽和的時(shí)候多余的水汽就會析出表面上凝華。。的水蒸汽量與同溫度下最多6、答：減小，d減小，pv減小思考題7、答：減小，d不變，h變大第一章1、答：不一定。穩(wěn)定流動開口系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量也可以保持恒定。2、答：這種說法是不對的。工質(zhì)在越過邊界時(shí)，其熱力學(xué)能也越過了邊界。但熱力學(xué)能不是熱量，只要系統(tǒng)和外界沒有熱量地交換就是絕熱系。3、答：只有在沒有外界影響的條件下，工質(zhì)的狀態(tài)不隨時(shí)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(zhì)的狀態(tài)不隨時(shí)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，這是他們的本質(zhì)區(qū)別。平衡狀態(tài)并非穩(wěn)定狀態(tài)之必要條件。物系內(nèi)部各處的性質(zhì)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、答：壓力表的讀數(shù)可能會改變，根據(jù)壓力儀表所處的環(huán)境壓力的改變而改變。當(dāng)?shù)卮髿鈮翰灰欢ㄊ黔h(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、答：溫度計(jì)隨物體的冷熱程度不同有顯著的變化。6、答：任何一種經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)不能作為度量溫度的標(biāo)準(zhǔn)。由于經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)依賴于測溫物質(zhì)的性質(zhì)，當(dāng)選用不同測溫物質(zhì)的溫度計(jì)、采用不同的物理量作為溫度的標(biāo)志來測量溫度時(shí)，除選定為基準(zhǔn)點(diǎn)的溫度，其他溫度的測定值可能有微小的差異。7、答：系統(tǒng)內(nèi)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)變化的原因。8、答：（1）第一種情況如圖1-1（a）,不作功（2）第二種情況如圖1-1（b）,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、答：經(jīng)歷一個(gè)不可逆過程后系統(tǒng)可以恢復(fù)為原來狀態(tài)。系統(tǒng)和外界整個(gè)系統(tǒng)不能恢復(fù)原來狀態(tài)。10、答：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)恢復(fù)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(fù)到原狀態(tài)，外界產(chǎn)生變化。11、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1、答：將隔板抽去，根據(jù)熱力學(xué)第一定律quw其中q0,w0所以容器中空氣的熱力學(xué)能不變。若有一小孔，以B為熱力系進(jìn)行分析c2c2QdEhf2gzmhf1gzmW22cv222111i只有流體的流入沒有流出，，忽略動能、勢能Q0,W0idEhmCV11dUhm11Uhm11B部分氣體的熱力學(xué)能增量為U，A部分氣體的熱力學(xué)能減少量為U。2、答:熱力學(xué)第一定律能量方程式不可以寫成題中所述的形式。對于qupv只有在特殊情況下，功w可以寫成pv。熱力學(xué)第一定律是一個(gè)針對任何情況的定律，不具有w=pv這樣一個(gè)必需條件。對于公式qquuww，功和熱量不是狀態(tài)參數(shù)所以不能寫成該式的形式。212121思考題qu2pdV3、答：quw適用于任何過程，任何工質(zhì)可逆過程，任何工質(zhì)。14、答：推動功是由流進(jìn)（出）系統(tǒng)的工質(zhì)傳遞而由工質(zhì)后面的物質(zhì)系統(tǒng)作出的。對于閉口系統(tǒng)，不存在工質(zhì)的流進(jìn)（出）所以不存在這樣進(jìn)行傳遞的功。5、答：可以。穩(wěn)定流動能量方程式可應(yīng)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(zhuǎn)換裝置，只要在平均單位時(shí)間所作的軸功、吸熱量以及工質(zhì)的平均流量為常量，雖然它內(nèi)部工質(zhì)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(shí)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(zhuǎn)換關(guān)系。6、答：同時(shí)滿足。進(jìn)、出口工質(zhì)的流動動能及重力位能的變化可以忽略不計(jì)時(shí)，穩(wěn)定流動的開口系統(tǒng)的軸功即等于技術(shù)功；膨脹功等于技術(shù)功與流動功的代數(shù)和。7、答：忽略動能影響的穩(wěn)定流動、且混合過程為絕熱：HHH2WiQ31所以HHH312qhqhqh2m33m11m2hqhqhm11m223q。m3第三章1、答：理想氣體：分子為不占體積的抽象，是一種實(shí)際并不存在的假想氣體所使用氣體是否為理想氣體j依據(jù)氣體所處的狀態(tài)（如：氣體可能引起的誤差；k應(yīng)考慮計(jì)算所要求的精度。若為理想氣體則可使用理想氣體2、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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下摩爾體積為0.022414m3/mol。3、答：摩爾氣體常數(shù)不因氣體的種類及狀態(tài)的不同而變化。的彈性質(zhì)點(diǎn)，除碰撞外分子間無作用力。理想氣體是實(shí)際氣體在低壓高溫時(shí)。判斷的密度是否足夠?。┕烙?jì)作為理想氣體處理時(shí)的公式。4、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(xué)能、焓都僅僅是溫度的函數(shù)。ccccppccpcc5、答：對于確定的理想氣體在同一溫度下v為定值，v為定值。在不同溫度下v為定值，vp不是定值。6、答：麥耶公式的推導(dǎo)用到理想氣體方程，因此適用于理想氣體7、答：在工程熱力學(xué)里，在無化學(xué)反應(yīng)及原子核反應(yīng)的過程中，化學(xué)能、原子核此熱力學(xué)能包括內(nèi)動能和內(nèi)位能。內(nèi)動能由溫度決定，內(nèi)位能由v決定。這樣熱力學(xué)能由兩個(gè)狀態(tài)參數(shù)決定。所混合物不適合實(shí)際氣體。能都不變化，可以不考慮，因以熱力學(xué)能是狀態(tài)參數(shù)。由公式hupv可以看到，焓也是由狀態(tài)參數(shù)決定，所以也是狀態(tài)參數(shù)。對于理想氣體熱力學(xué)能和焓只是溫度8、答：不矛盾。實(shí)際氣體有兩個(gè)獨(dú)立9、答：在工程熱力學(xué)里需要的是過程中熱力學(xué)能、焓、熵的變化量。熱力學(xué)能、焓、熵都只是溫度的單值函數(shù)，變化量的計(jì)算與基準(zhǔn)的選取無關(guān)。熱力學(xué)能或焓的參照狀態(tài)通常取0K或0℃時(shí)焓值為0，熱力學(xué)能值為0。熵的的函數(shù)。的參數(shù)。理想氣體忽略了分子間的作用力，所以只取決于溫度?；鶞?zhǔn)狀態(tài)取p=101325Pa、T0=0K熵值為0。0T,pT0K0、10、答：氣體熱力性質(zhì)表中的uh及s0基準(zhǔn)是態(tài)是，，p0=101325Pa。00思考題11、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(xué)能變化量及焓變化量可由下面兩式計(jì)算得到：uc(TT)c(TT)qv,12v21v2'1hc(TT)c(TT)qp,12p21p2''1過初始狀態(tài)點(diǎn)，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(xué)能變化量；過初始狀態(tài)點(diǎn)，做定壓線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(xué)能、焓不變?nèi)缟蠄D。熱量無法在圖中表示出來。12、答：可以。因?yàn)殪厥菭顟B(tài)參數(shù)，只與初終狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)。dsqT中，rev為一微元可逆變化過程中與熱源交換的熱量，而revqqcdTq為工質(zhì)溫度升高dT中13、答：所吸收的熱量，他們是不能等同的所以這一結(jié)論是錯(cuò)誤的。14、（1）（×）（2）（×）（3）（×）（4）（×）（5）（√）。15、答：不適用xMwxMeqeqBwAMABMB，混合氣體的折合摩爾質(zhì)量相同，但是組分A和B摩爾的摩爾質(zhì)量16、答：因?yàn)?A大小關(guān)系不能確定。所以不能斷定wwB。A第四章1、答：主要解決的問題及方法：（1）根據(jù)過程特點(diǎn)（及狀態(tài)方程）確定過程方程始、終狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系（2）根據(jù)過程方程確定q,,,u,h,s（3）由熱力學(xué)第一定律等計(jì)算t（4）分析能量轉(zhuǎn)換關(guān)系（用P—V圖及T—S圖）（根據(jù)需要可以定性也可以定量）例：1）程方程式：T常數(shù)（特征）PV常數(shù)（方程）PV2或PVPV21112V2)始、終狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系：P21思考題u0h0sRlnV2RlnP2VP13)計(jì)算各量：1dVPVlnVRTlnVPdVPV221VVV1RTlnV2Vu00q0t1qRTlnV2tV1PV圖，TS圖上工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換情況：略。4)quc(tt)v2、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，21qhc(tt)p21適用于定壓過程。3、答：定溫過程對氣體應(yīng)加入熱量：dVPVlnVRTlnVPdVPV221VVV1RTlnV2tV1qRTlnV2tV1q4、答：對于一個(gè)定溫過程，過程途徑就已經(jīng)確定了。所以說是與途徑有關(guān)的。5、答：成立。和qhwt是通用公式，適用于任何工質(zhì)任quw6、答：不只限于理想氣體和可逆的絕熱過程。因?yàn)楹芜^程，只要是絕熱過程無論是可逆還是不可逆。所以h1h2不只限于可逆絕熱過程。w和tq0wuu127、（1）（×）（2）（×）（3）（×）。8、答：q1-2-3=Δu1-2-3+w1-2-3,q1-4-3=Δu1-4-3+w1-4-3∵Δu1-2-3=Δu1-4-3,w1-2-3>w1-4-3∴q1-2-3>q1-4-3uuab9、b、c在同一條絕熱線上ac，若b、c在同一條定溫線上，二者相等。wh,wu10、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第十一題t相同。11、答：1）的判別：思考題1往右02往左0P—V圖上以（V）為界：1.右下方02.左上方0T—S圖上2）u，h的判別：1.右上方u02.左下方u0T）為界：P—V圖上以（1.上方為u02.下方為u0T—S圖上q3）的判別：1.右上方q02.左下方q0P—V圖上以（T）為界：1.向右q0T—S圖上2.向左q0第五章1.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(zhuǎn)化為機(jī)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.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.答：一切非準(zhǔn)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.答：熱力學(xué)第二定律的兩種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(shè)熱量Q2能夠從溫度T2的低溫?zé)嵩醋詣觽鹘o溫度為T1的高溫?zé)嵩础，F(xiàn)有一循環(huán)熱機(jī)在兩熱源間工作，并且它放給低溫?zé)嵩吹臒崃壳『玫扔赒2。整個(gè)系統(tǒng)在完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，所產(chǎn)生的唯一效果是熱機(jī)從單一熱源（T1）取得熱量Q1-Q2，并全部轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν廨敵龅墓。低溫?zé)嵩吹淖詣觽鳠酫2給高溫?zé)嵩?，又從熱機(jī)處接受Q2，故并未受任何影響。這就成了第二類永動機(jī)。違反了克勞修斯說法，必須違反了開爾文說法。反之，承認(rèn)了開爾文說法，克勞修斯說法也就必然成立。5.（1）（×）（2）（×）（3）（×）。qq1TT122tqtT6.答：這兩個(gè)公式不相同。7.答：不違反熱力學(xué)第二定律。8.（1）（×）（2）（×）（3）（×）。9.（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（×）適用于任何工質(zhì)，任何循環(huán)。適用于任何工質(zhì)，卡諾循環(huán)。11不違反熱力學(xué)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(zhì)的狀態(tài)發(fā)生了變化，所以×）思考題s0g（3）熵產(chǎn)的過程必為不可逆過程（√）s無法計(jì)算（×）（4）不可逆過程的熵變S（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S可逆，不可逆SSSSf,可逆g,不可逆g,可逆，是否正確？f,不可逆SS可逆Sf,不可逆Sf,可逆g,不可逆g,可逆SS答：、可逆、不（6）不可逆絕熱膨脹的終態(tài)熵大于初態(tài)熵，S2>S1，不可逆小于初態(tài)熵S2<S1?絕熱壓縮的終態(tài)熵答：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。ds0,q0T（7）工質(zhì)經(jīng)過不可逆循環(huán)有？rds0,q0T答：工質(zhì)經(jīng)過不可逆循環(huán)有。r10.答：由圖5-2可知qabqacqab為1-a-b-2-1的面積；qac為1-a-c-2-1的面積。11.答：由同一初態(tài)經(jīng)可逆絕熱壓縮和不可逆絕熱壓縮兩種過程到相同終壓如5-3圖所示。qhwt絕熱過程q0,所以whthc(TT)c(TT)qp21p2''1p,12思考題由5-4圖可知，可逆絕熱壓縮過程的技術(shù)功為面積1-2T-j-m-1，不可逆絕熱壓縮過程的技術(shù)功為面積1-2’T-f-m-1,不可逆過程的用損失為面積1-g-n-m-1。12.答：若系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)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。第六章1、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(jù)的體積。實(shí)際氣體只有在高溫低壓狀態(tài)下，其性質(zhì)和理想氣體相近?；蛘咴诔爻合?，那些不易液化的氣體，如氧氣、氦氣、空氣等的性質(zhì)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、答：壓縮因子為溫度、壓力相同時(shí)的實(shí)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(yīng)有不同的Zf(p,T)此不能取常數(shù)。3、答：范德瓦爾方程其計(jì)算精度雖然不高，但范德瓦爾方程式的價(jià)值在于能近似地反映實(shí)際氣體性質(zhì)方面的特征，并為實(shí)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、答：當(dāng)需要較高的精度時(shí)應(yīng)采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬和得到a、b。利用臨界壓力和臨界溫度計(jì)算得到的a、b值是近似的。5、答：在相同的壓力與溫度下，不同氣體的比體積是不同的，但是只要他們的pr和T分別相同，他們的vr必r定相同這就是對應(yīng)態(tài)原理，f(p,T,v)0。rrr對應(yīng)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(xì)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(zhì)來估算其他流體的性質(zhì)。TTrprvrvp相對于臨界參數(shù)的對比值叫做對比參數(shù)。對比溫度，對比壓力，對比比體積。vcTpcc6、答：對簡單可壓縮的系統(tǒng)，任意一個(gè)狀態(tài)參數(shù)都可以表示成另外兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)的函數(shù)。其中，某些狀態(tài)參數(shù)若表示成特定的兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)的函數(shù)時(shí)，只需一個(gè)狀態(tài)函數(shù)就可以確定系統(tǒng)的其它參數(shù)，這樣的函數(shù)就稱為“特性函數(shù)”uduudpudsTpss且duTdspdv將兩公式進(jìn)行對比則有p，但是對由函數(shù)uu(s,p)知pv于比容無法用該函數(shù)表示出來，所以此函數(shù)不是特性函數(shù)。7、答：將狀態(tài)方程進(jìn)行求導(dǎo)，然后帶入熱力學(xué)能、焓或熵的一般關(guān)系式，在進(jìn)行積分。思考題dscdT(v)dppuu(T,p),將第二duTds代入pdv同時(shí)，T,p8、答：以為獨(dú)立變量時(shí)Tds方程TpvdvvdpdTTp得到pTpvvvducdTpTdpTpTpppTdscv(T)dpc(T)dvvpuu(v,p),將第三代入pdv，duTdsv,pds方程Tv同理：以為獨(dú)立變量時(shí)vTp得到TTdpcpvducpdvvppvds方程代入dhTdsvdp得T,vhh(p,v)，將第一以為獨(dú)立變量時(shí)pppdhcvdTTvdvvTTvvvTTTdhvcvdpcdvpvp,vhh(T,v)dhTdsvdpds方程代入得p以為獨(dú)立變量時(shí)，將第三pv9、答：熱力學(xué)能、焓、熵都是狀態(tài)參數(shù)，計(jì)算兩個(gè)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。ccT(v)(p)2Tv10、答：比熱容一般關(guān)系式：pvPT對于液態(tài)水，在壓力不變條件下，比容隨溫度的變化很小，因而cp-cv≈0。即：液態(tài)和固態(tài)物質(zhì)一般不區(qū)分定壓比熱與定容比熱，而氣體cp≠cv，要區(qū)分。11、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(shí)容積增大，依據(jù)克拉貝隆-克勞修斯方程第七章1、答：水的三確定的與飽和蒸汽線不再有分別。2、答：水的集態(tài)為高壓水，若有裂縫則會產(chǎn)生爆裂事故。3、答：這種說法是不對的。因?yàn)闇囟炔蛔儾槐硎緹崃W(xué)能不變。這里分析的是水，定壓固液相平衡曲線的斜率為負(fù)。而其他物質(zhì)則相反。相點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)不是中溫度、壓力是定值而比體積不是定值；臨界點(diǎn)是唯一的，其比體唯一的，其相共存的點(diǎn)，臨界點(diǎn)是飽和水線與飽和蒸汽線的交點(diǎn)，在該點(diǎn)飽和水積、溫度、壓力都是；三相點(diǎn)是三線汽化有相變，不能作為u0理想氣體來處理，所以。不能得到w這樣的結(jié)果。qcphT適用于理想氣體，不能應(yīng)用于水定壓汽化過程，水不能作為理想氣體來處理。T2T14、答：p第八章1、答：改變氣流速度主要是氣流本身狀態(tài)變化。思考題2、答：氣流速度為亞聲速時(shí)圖6-1中的1圖宜于作噴管，2圖宜于作擴(kuò)壓管，3圖宜于作噴管。當(dāng)聲速達(dá)到超聲速時(shí)時(shí)1圖宜于作擴(kuò)壓管，2圖宜于作噴管，3圖宜于作擴(kuò)壓管。4圖不改變聲速也不改變壓強(qiáng)。3、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、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、答：定焓線并不是節(jié)流過程線。在節(jié)流口附近流體發(fā)生強(qiáng)烈的擾動及渦流，不能用平衡態(tài)熱力學(xué)方法分析，不能確定各截面的焓值。但是在距孔口較遠(yuǎn)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(yuǎn)的地方屬于焓值不變的過程所以dh=06、答：各股支流以角標(biāo)1，2，3，?，n表示若流動是穩(wěn)定的，且重力位能忽略不計(jì)，由穩(wěn)定流動能量方程可得：mhm1hmhmhmh0i001202n0ni若流速不高則流動動能可忽略，于是有mhm1hmhmhmhi122nni或hxhxhxhxh1122nnii其中xi為各股支流的質(zhì)量成分cTxcTxcTxcTxcTp1p112p22npnnipii混合氣體的比熱cxcpipi所以混合后氣流的溫度xcTTipiixcipi混合過程是典型不可逆過程，有熵產(chǎn)，所以熵增加,因此混合氣流的熵值不等于各股支流熵值之和。第九章1、答：分級壓縮主要是減小余隙容積對產(chǎn)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、答：絕熱壓縮時(shí)壓氣機(jī)不向外放熱，熱量完全轉(zhuǎn)化為工質(zhì)的內(nèi)能，使工質(zhì)的溫度升高不利于進(jìn)一步壓縮容易對壓氣機(jī)造成損傷，耗功大。等溫壓縮壓氣機(jī)向外放熱，工質(zhì)的溫度不變，有利于進(jìn)一步壓縮耗功小，所以等溫壓縮更為經(jīng)濟(jì)。3、答：由第一定律能量方程式qhwt，sRlnp1wRTlnp121定溫過程h0，所以wcwTsqt，同時(shí)gp則有2cgpwwhq多變過程ct思考題qnkcTTnkRTTg1n1n1k1v2121n1kTkp1nhcTTpRTg1RT2121k1Tk1p211g1n1np1nwcRT21n1pg1q0絕熱壓縮過程，所以k1kTkp1kwwhcTTRTg1RT2121k1Tk1pctp211g12'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-1s多變過程所作的功為圖中面積1-2’n-j-g-2n-1４、答：多消耗的功量并不就是損失的做功能力損失。因?yàn)閕TsT(ss)T(ss)2(ss)1為圖9-2上面積1-7-n-m所示。0g0101T2'5、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quw，wu，而可逆絕熱壓縮過程，wqu所以不可逆過程消耗的功大，數(shù)值uwqTds2為1第十章1、答：分析動力循環(huán)的一般方法：首先把實(shí)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(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的偏離程度，找出實(shí)際損失的部位、大小、原因以及改進(jìn)辦法。v12、答：若兩者初態(tài)相同，壓縮比相同，它們的熱效率相等。因?yàn)?而1對于定壓加熱理想循環(huán)p2pvp(v1)kk2pv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12Tvvk111tk12Tk1他們的效率都相等。12，1思考題3、答：理論上可以利用回?zé)醽硖岣邿嵝省Ｔ趯?shí)際中也得到適當(dāng)?shù)膽?yīng)用。如果采用極限回?zé)幔梢蕴岣邿嵝实璧幕責(zé)崞鲹Q熱面積趨于無窮大，無法實(shí)現(xiàn)。1T24、答：采用定溫壓縮增加了循環(huán)凈功。而T1在此過程中T2不變，T1變小，所以其熱效率降低。1T25、答：定溫膨脹增大膨脹過程作出的功，增加循環(huán)凈功，但T1在此過程中T2變大，T1不變，所以其熱效率降低。w6、答：該理論循環(huán)熱效率比定壓燃燒噴氣式發(fā)動機(jī)循環(huán)的熱效率降低。因?yàn)閝當(dāng)利用噴油嘴噴出燃油進(jìn)行加力燃燒時(shí)，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(chǔ)上獲得的。由圖可知獲得的功與需要的熱的比值小于定壓燃燒噴氣式發(fā)動機(jī)循環(huán)的比值，導(dǎo)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(jī)循環(huán)的熱效率降低。7、答：原方案：循環(huán)吸熱量：Q1=cmΔt，循環(huán)凈功：w0=wT-wc=m[(h3-h4)-(h2-h1)]第2方案：(1)循環(huán)吸熱量：Q1=cmAΔt+cmBΔt=cmΔt(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)(m-mB)(h3-h4)=m(h2-h1)(4)由(3)、(4)解得：w0=m[(h3-h4)-(h2-h1)]結(jié)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(xué)效果相同，熱效率w0/Q1必相同。第十一章1、答：圖10-1中循環(huán)6-7-3-4-5-6局限于飽和區(qū)，上限溫度受制于臨界溫度，導(dǎo)致其平均吸熱溫度較低，故即使實(shí)現(xiàn)卡諾循環(huán)其熱效率也不高。2、答：通過對熱機(jī)的效率進(jìn)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(jī)效率提高。在本世紀(jì)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(jī)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(jī)的效率就可以滿足工業(yè)要求。因此很長一段時(shí)期不再設(shè)計(jì)制造再熱循環(huán)工作設(shè)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(jī)內(nèi)部效率降低，另外還會侵蝕汽輪機(jī)葉片縮短汽輪機(jī)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、答：計(jì)算回?zé)嵫h(huán)主要是計(jì)算抽氣量。1）對于混合式回?zé)峒訜崞鲗θ鐖D11-4所示的N級抽汽回?zé)岬牡趈級加熱器，列出質(zhì)量守恒方程為Nj1Nj11jkkk1k1能量守恒方程為Nj1h'1hNj1jh0j'k0,j1k0jk1k1解得第j級抽氣量為思考題h'h'jNj100,j1hh'jkk10j0,j12）對于表面式回?zé)峒訜崞?，其抽氣量仍是通過熱平衡方程求取hh'h'h'0,j1j0j0j0jh'h'0j0,j1hjh'0j0j4、答：這與卡諾定理并不矛盾?？ㄖZ定理當(dāng)中的可逆循環(huán)忽略了循環(huán)當(dāng)中所有的不可逆因素，不存在任何不可逆損失，所以這時(shí)熱能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化只由熱源的條件所決定。而實(shí)際循環(huán)中存在各種不可逆損失，由于工質(zhì)性質(zhì)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(zhì)性質(zhì)有關(guān)。5、答：這樣的想法是不對的。因?yàn)閺臒崃W(xué)第二定律來講一個(gè)非自發(fā)過程的進(jìn)行必定要有一個(gè)自發(fā)過程的進(jìn)行來作為補(bǔ)充條件。乏氣向冷取水排熱就是這樣一個(gè)補(bǔ)充條件，是不可缺少的。6、答：柴油機(jī)的汽缸壁因?yàn)橛欣鋮s水和進(jìn)入氣缸的空氣冷卻，燃燒室和葉片都可以冷卻，其材料可以承受較高燃?xì)鉁囟?，燃?xì)鉁囟韧ǔ？筛哌_(dá)1800-2300K，而蒸汽循環(huán)蒸汽過熱器外面是高溫燃?xì)饫锩媸钦羝瑴囟缺囟ǜ哂谡羝麥囟?，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。7、答：這種想法是卡諾循環(huán)靠近了一步。而該題中的想法恰恰是又增加了溫差傳熱不可逆因素。因此對效率提高是沒有好處的。8、答：熱量利用系數(shù)說明了全部熱量的利用程度，但是不能完善的衡量循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。能量分為可用能與不可用能，的品位是不同的。在實(shí)際工程應(yīng)用中用的是可用能?？捎媚茉诟鱾€(gè)部分各個(gè)過程的損失是不能用熱量利用系數(shù)來說明的。所以過熱器壁面這與柴油機(jī)是不同的，不正確的?；?zé)嵫h(huán)是是通過減少了溫差傳熱不可逆因素，從而使熱效率提高，使該循環(huán)向能量9、答：提高循環(huán)熱效率的共同原則是：提高工質(zhì)的平均吸熱溫度。第十二章1、答：壓縮空氣制冷循環(huán)不能采用節(jié)流閥來代替膨脹機(jī)。工質(zhì)在節(jié)流閥中的過程是不可逆絕熱過程，不可逆絕熱節(jié)流熵增大，所以不但減少了制冷量也損失了可逆絕熱膨脹可以帶來的功量。而壓縮蒸汽制冷循環(huán)在膨脹過程因?yàn)楣べ|(zhì)的干度很小，所以能得到的膨脹功也極小。而增加一臺膨脹機(jī)，既增加了系統(tǒng)的投資，又降低了系統(tǒng)工作的可靠性。因此，為了裝置的簡化及運(yùn)行的可靠性等實(shí)際原因采用節(jié)流閥作絕熱節(jié)流。2、答：采用回?zé)岷鬀]有提高其理論制冷系數(shù)但能夠提高其實(shí)際制冷系數(shù)。因?yàn)椴捎没責(zé)岷蠊べ|(zhì)的壓縮比減小，使壓縮過程和膨脹過程的不可逆損失的影響減小，因此提高實(shí)際制冷系數(shù)。3、答：過程4-8熵減，必須放熱才能實(shí)現(xiàn)。而4點(diǎn)工質(zhì)溫度為環(huán)境溫度T0，要想放熱達(dá)到溫度Tc（8點(diǎn)），須有溫度低于Tc的冷源，不存在的。(如果有，就不必壓縮制冷了)。中，必這是4、答：制冷劑應(yīng)具備的性質(zhì)：對應(yīng)于裝置的工作溫度，要有適中的壓力；在工作溫度下氣化潛熱要大；臨界溫度應(yīng)高于環(huán)境溫度；制冷劑在T-s圖上的上下界限線要陡峭；工質(zhì)的三相點(diǎn)溫度要低于制冷循環(huán)的下限溫度；比體積要??；傳熱特性要好；溶油性好；無毒等。限產(chǎn)直至禁用R11和R12時(shí)十分必要的，因?yàn)檫@類物質(zhì)進(jìn)入大氣后在紫外線作用下破壞臭氧層使得紫外線直接照射到地面，破壞原有的生態(tài)平衡5、答：各種制冷循環(huán)都有共同點(diǎn)。從熱力學(xué)第二定律的角度來看，無論是消耗機(jī)械能還是熱以彌補(bǔ)熱量從低溫物體傳到高溫物體造成的熵的減小，從而使孤立系統(tǒng)保持熵增大。6、答：因?yàn)闊岜醚h(huán)與制冷循環(huán)的本質(zhì)都是消耗高質(zhì)能以實(shí)現(xiàn)熱量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩膫鬏敗岜醚h(huán)和制冷循環(huán)的熱力學(xué)原理相