高等工熱思考題打印

高等工程熱力學(xué)請(qǐng)問(wèn)熱力學(xué)研究對(duì)象和研究方向是什么?答：熱力學(xué)的研究對(duì)象：是各種形式的能量相互轉(zhuǎn)換及其物質(zhì)性質(zhì)之間的關(guān)系。熱力學(xué)的主要研究方向：熱力學(xué)的根本定律、各種動(dòng)力循環(huán)的熱效率分析、循環(huán)工質(zhì)性質(zhì)的研究、新能源的開(kāi)發(fā)、新循環(huán)以及相應(yīng)新工質(zhì)的研究、各種節(jié)能裝置和設(shè)備的研制。什么是熱力學(xué)系統(tǒng)？熱力學(xué)系統(tǒng)主要有哪三類(lèi)，請(qǐng)說(shuō)明.答：熱力學(xué)系統(tǒng)〔熱力系統(tǒng)、系統(tǒng)〕：把包含在規(guī)定邊界內(nèi)的物質(zhì)的總和稱(chēng)為熱力學(xué)系統(tǒng)。封閉系統(tǒng)〔閉口系，控制質(zhì)量系統(tǒng)〕開(kāi)口系統(tǒng)〔控制容積系統(tǒng)〕什么是熱力學(xué)的狀態(tài)參數(shù)？有什么特點(diǎn)？狀態(tài)參數(shù)的判據(jù)是什么?答：狀態(tài)參數(shù)：是狀態(tài)的單值函數(shù)或點(diǎn)函數(shù)——可作為一個(gè)物理量是否是狀態(tài)參數(shù)的嚴(yán)格判據(jù)。狀態(tài)參數(shù)的變化只取決于給定的起始和最終狀態(tài)，而與變化過(guò)程中所經(jīng)歷的一切中間狀態(tài)無(wú)關(guān)。狀態(tài)參數(shù)在無(wú)限接近的相鄰狀態(tài)之間的無(wú)限小變化，數(shù)學(xué)上表示為一個(gè)全微分，它在兩個(gè)給定狀態(tài)之間的積分值與所經(jīng)歷的路徑無(wú)關(guān)。請(qǐng)說(shuō)出平衡狀態(tài)與穩(wěn)定態(tài)的聯(lián)系與差異。如果以系統(tǒng)在不受外界影響的條件下，已處于穩(wěn)定態(tài)，問(wèn)該系統(tǒng)是否也處于平衡態(tài).答：平衡狀態(tài)：系統(tǒng)與環(huán)境沒(méi)有相互作用，狀態(tài)沒(méi)有發(fā)生變化，那么系統(tǒng)就處于平衡狀態(tài)。平衡與穩(wěn)定：平衡是不存在各種勢(shì)差；而穩(wěn)定是狀態(tài)不隨時(shí)間變化。(平衡必穩(wěn)定，穩(wěn)定不一定平衡)請(qǐng)用能量和熵、?和的概念，分別表述熱力學(xué)第一、第二定律。答：熱力學(xué)第一定律能量表述：加給熱力系的熱量，等于熱力系的能量增量與熱力系對(duì)外作功之和。dQdEdW；在熱力系統(tǒng)的兩個(gè)給定穩(wěn)態(tài)之間進(jìn)行的一切絕熱過(guò)程的功都是相同的。熱力學(xué)第二定律能量表述：克勞修斯說(shuō)：不可能把熱從低溫物體傳導(dǎo)高溫物體而不引起其他變化，即熱從低溫物體不可能自發(fā)地傳給高溫物體。熱力學(xué)第一定律的火用、火無(wú)表述：在任何過(guò)程中，火用和火無(wú)的總量保持不變。熱力學(xué)第二定律的火用、火無(wú)表述：假設(shè)是可逆過(guò)程，那么火用保持不變；假設(shè)是不可逆過(guò)程，那么局部轉(zhuǎn)化為火無(wú)，火無(wú)不能轉(zhuǎn)化為火用。作為穩(wěn)定平衡定律的第一個(gè)推論，試證明：除了某一物體的下落以外別無(wú)其他影響的過(guò)程是不可能實(shí)現(xiàn)的。答：處于穩(wěn)定態(tài)的系統(tǒng)，只要沒(méi)有受到使外界留下有限變化的作用，就不可能產(chǎn)生有限速率的狀態(tài)變化。當(dāng)系統(tǒng)與外界之間不存在使外界遺留下有限變化的作用時(shí)，不會(huì)發(fā)生有限狀態(tài)變化的系統(tǒng)狀態(tài)。重物下落時(shí)，由于受到重力作用，做勻加速運(yùn)動(dòng)，速率發(fā)生變化，假設(shè)不對(duì)外界產(chǎn)生影響，那么過(guò)程不可能實(shí)現(xiàn)。什么是穩(wěn)定平衡定律？并根據(jù)穩(wěn)定平衡定律，是就系統(tǒng)對(duì)外做功的絕熱過(guò)程證明熱力學(xué)第一定律。一個(gè)約束系統(tǒng)，當(dāng)只容許經(jīng)歷在外界不留下任何凈影響的過(guò)程時(shí)，從一個(gè)給定的初始容許態(tài)能夠到達(dá)唯一的一個(gè)穩(wěn)定態(tài)。請(qǐng)問(wèn)：吸熱過(guò)程的熵值是否一定增加？熵增的過(guò)程是否一定是吸熱過(guò)程？答：吸熱過(guò)程熵不一定增加，熵增不一定是吸熱過(guò)程，也可能因?yàn)樽龉?dǎo)致熵增。問(wèn)：放熱過(guò)程的熵值是否一定減少？熵減的過(guò)程是否一定是放熱過(guò)程?答：放熱過(guò)程不一定熵減小，熵減小不一定是放熱過(guò)程，也有可能是做功導(dǎo)致。什么是熵、熵產(chǎn)和熵流？試比擬熵產(chǎn)和熵流的異同，請(qǐng)問(wèn)熵產(chǎn)與熵流是否為狀態(tài)函數(shù)，為什么？熵流與熵產(chǎn)都是熵增，但熵流表示的是由于與系統(tǒng)與外界傳熱引起的熵增，而熵產(chǎn)表示不可逆產(chǎn)生的熵增。熵是狀態(tài)參數(shù)，而熵流與熵產(chǎn)都取決于過(guò)程的特性。氣體系統(tǒng)A、B、C的參數(shù)依次為：p、V；p'、V';p''、pV-nbp-當(dāng)B與C處于熱平衡時(shí)，關(guān)系式：p成立，符號(hào)n、b、及B'試求三個(gè)系統(tǒng)相互處于熱平衡時(shí)，經(jīng)驗(yàn)溫度θ的溫度函數(shù)寫(xiě)出A與B的熱平衡關(guān)系式在低溫、低壓及有限的溫度范圍內(nèi)，水的比內(nèi)能的變化可表示為：du=4.15dT式中，u的單位為KJKg,T什么是?？請(qǐng)問(wèn)?是否守恒？并寫(xiě)出?平衡方程式。答：在周?chē)h(huán)境條件下，任一形式的能量中能夠最大限度地轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪蔷植磕芰糠Q(chēng)為能量的?。任何不可逆過(guò)程必然引起?的損失，?不守恒。平衡方程：輸入系統(tǒng)的?=輸出系統(tǒng)的?＋系統(tǒng)內(nèi)部的?損熱力學(xué)微分關(guān)系式的主要用途有哪些？熱力學(xué)微分關(guān)系式能否指明特定物質(zhì)的具體性質(zhì)？〔1〕確定Δu,Δh,Δs與可測(cè)參數(shù)〔p,v,T,Cp)之間的關(guān)系，便于編制工質(zhì)熱力性質(zhì)表。確定CpCv與p,v,T的關(guān)系，用以建立實(shí)際氣體狀態(tài)方程。確定Cp與Cv的關(guān)系，由易測(cè)的Cp求得Cv。熱力學(xué)微分關(guān)系式適用于任何工質(zhì)，可用其檢驗(yàn)已有圖表、狀態(tài)方程的準(zhǔn)確性?！?〕熱力學(xué)微分關(guān)系式不能指名特定物質(zhì)的具體性質(zhì)，其最主要的作用是建立不可測(cè)熱力學(xué)參數(shù)與可測(cè)熱力學(xué)參數(shù)〔壓力、溫度、比容和定壓比熱容〕之間的聯(lián)系。假設(shè)欲知某物質(zhì)的特性，一般還要了解該物質(zhì)的狀態(tài)方程。試由任一個(gè)麥克斯韋關(guān)系式導(dǎo)出其余的麥克斯韋關(guān)系式.請(qǐng)根據(jù)熱力學(xué)的根本微分方程，試推導(dǎo)出三ds方程請(qǐng)根據(jù)熱力學(xué)的根本微分方程，試推導(dǎo)出三個(gè)du方程請(qǐng)根據(jù)熱力學(xué)的根本微分方程，試推導(dǎo)出三個(gè)dh方程對(duì)于狀態(tài)連續(xù)變化的孤立系統(tǒng)，請(qǐng)問(wèn)可能存在幾種類(lèi)型的平衡形式？請(qǐng)分析寫(xiě)出系統(tǒng)到達(dá)平衡時(shí)的穩(wěn)定性判據(jù)。一個(gè)約束系統(tǒng)，當(dāng)只容許經(jīng)歷在外界不留下任何凈影響的過(guò)程時(shí)，從一個(gè)給定的初始許態(tài)能夠到達(dá)唯一的一個(gè)穩(wěn)定態(tài)。不留任何凈影響指的是催化也不應(yīng)留下任何凈的有限影響：能夠到達(dá)，是指時(shí)間可能無(wú)限長(zhǎng)。穩(wěn)定平衡定律是無(wú)數(shù)事實(shí)的抽象總結(jié)，真實(shí)性可以驗(yàn)證，但無(wú)法對(duì)它做出絕對(duì)證明。在0℃及1.013×105Pa下，實(shí)驗(yàn)測(cè)得水銀Cp=28.5J/(mol?k),U=1.48×10-5理想氣體狀態(tài)方程、范德瓦爾方程、維里方程、比照態(tài)方程和通用壓縮因子圖各有什么特點(diǎn)？各適用于什么范圍？設(shè)某氣體服從范德瓦爾方程式：p且Cv絕熱過(guò)程方程式為：T（逸度表達(dá)式為lnf在一定溫度、壓力下。某二元混合物的摩爾體積可用下式表示：V試導(dǎo)出其偏摩爾體積的表達(dá)式。試證明：在二元系統(tǒng)中，組分的逸度與摩爾分?jǐn)?shù)之間滿足吉布斯-杜亥姆方程：?在給定溫度、壓力下某二元溶液中溶劑1的逸度f(wàn)1f試用吉布斯-杜亥姆方程求出與上式相應(yīng)的f2(x)解：根據(jù)吉布斯-杜亥姆方程在恒壓下有，整理得，即，所以有，代入上式得亨利系數(shù)在298K和2Mpa的條件下，某二組分液體混合物中組分1的逸度f(wàn)1f式中：x1〔1〕純組分1的逸度f(wàn)1〔2〕純組分1的逸度系數(shù)?1〔3〕作為x1函數(shù)的活度系數(shù)r在水中參加甲醇可降低冰點(diǎn)而作為防凍液，現(xiàn)要配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%甲醇和60%水的防凍液2000cm3，問(wèn)20°C時(shí)需要多少容積水和多少容積甲醇混合，混合前后容積發(fā)生了什么變化，為什么？在20Vm40%〔質(zhì)量〕甲醇水溶液的偏摩爾容積為VH什么是吉布斯相律？他的適用范圍是什么？利用相律，請(qǐng)寫(xiě)出無(wú)化學(xué)反響二元系可能同時(shí)共存的最大相數(shù)，如果復(fù)相平衡系中存在化學(xué)反響，請(qǐng)寫(xiě)出此