工程熱力學(xué)-沈維道課后思考題答案

第一章基本概念與定義

1.答：不一定。穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量也可以保持恒定

2.答：這種說(shuō)法是不對(duì)的。工質(zhì)在越過(guò)邊界時(shí)，其熱力學(xué)能也越過(guò)了邊界。但熱力學(xué)能不是熱

量，只要系統(tǒng)和外界沒(méi)有熱量地交換就是絕熱系。

3.答：只有在沒(méi)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，

這是他們的木質(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(huì)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?/p>

一定是環(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(cè)溫物質(zhì)的性質(zhì)，當(dāng)

選用不同測(cè)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(lái)測(cè)量溫度時(shí)，除選定為基準(zhǔn)

點(diǎn)的溫度，其他溫度的測(cè)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(guò)程不可以在p-v圖上表示出來(lái).第二種情況為可逆過(guò)程可以在p-v圖上表示出

來(lái)。

9.答：經(jīng)歷一個(gè)不可逆過(guò)程后系統(tǒng)可以恢復(fù)為原來(lái)狀態(tài)。系統(tǒng)和外界整個(gè)系統(tǒng)不能恢復(fù)原來(lái)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(lái)狀態(tài)，外界沒(méi)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。

第二章熱力學(xué)第一定律

1.答：將隔板抽去，根據(jù)熱力學(xué)第一定律"=△"+"'其中4=°，卬=°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

只有流體的流入沒(méi)有流出，超二°，叫二°,忽略動(dòng)能、勢(shì)能

B部分氣體的熱力學(xué)能增量為AU,A部分氣體的熱力學(xué)能減少量為AU

2.答:熱力學(xué)第一定律能量方程式不可以寫(xiě)成題中所述的形式。對(duì)于4=△"+〃口只有在特殊

情況下，功卬可以寫(xiě)成熱力學(xué)第一定律是一個(gè)針對(duì)任何情況的定律，不具有卬:「口這樣

一個(gè)必需條件。對(duì)于公式生一%=（〃2一％）+（%一嗎），功和熱量不是狀態(tài)參數(shù)所以不能寫(xiě)

成該式的形式。

3.答：鄉(xiāng)=△"+卬?適用于任何過(guò)程，任何工質(zhì)

2

q=△〃+JpdV

??可逆過(guò)程，任何工質(zhì)

4.答：推動(dòng)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(duì)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(dòng)能量方程式可應(yīng)用于任何穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，對(duì)于連續(xù)工作的周期性動(dòng)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(dòng)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(dòng)能量方程式分析其能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。

第三章理想氣體的熱力學(xué)能與靖燧計(jì)算

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(wú)作用力。理想氣體是實(shí)際氣

體在低壓高溫時(shí)的抽象，是一種實(shí)際并不存在的假想氣體。

判斷所使用氣體是否為理想氣曲j依據(jù)氣體所處的狀態(tài)（如：氣體的密度是否足夠小）估

計(jì)作為理想氣體處理時(shí)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小會(huì)因氣體的種類而異；但因所處狀態(tài)小同而變

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，那么其比熱容、熱力學(xué)能、焙都僅僅是

溫度的函數(shù)。

5.答：對(duì)于確定的理想氣體在同一溫度下。"為定值，/孰為定值。在不同溫度下

…Cpy為定值，/V%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混合物不適合實(shí)際氣體

7.答：在工程熱力學(xué)里，在無(wú)化學(xué)反應(yīng)及原子核反應(yīng)的過(guò)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(dòng)能和內(nèi)位能。內(nèi)動(dòng)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。所以熱力學(xué)能是狀態(tài)參數(shù)。由公式，=〃+〃口可以看到，焰也

是由狀態(tài)參數(shù)決定，所以也是狀態(tài)參數(shù)。對(duì)于理想氣體熱力學(xué)能和焰只是溫度的函數(shù)。

8.答：不矛盾。實(shí)際氣體有兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù)。理想氣體忽略了分子間的作用力，所以只取決于

溫度。

9.答：在工程熱力學(xué)里需要的是過(guò)程中熱力學(xué)能、焙、懶的變化量。熱力學(xué)能、焙、箍都只是

溫度的單值函數(shù)，變化量的計(jì)算與基準(zhǔn)的選取無(wú)關(guān)。熱力學(xué)能或焰的參照狀態(tài)通常取0K或0℃

時(shí)焰值為0,熱力學(xué)能值為0。端的基準(zhǔn)狀態(tài)取Po=lO1325Pa、"=0K熠值為0

10.答：氣體熱力性質(zhì)表中的“、人及5°基準(zhǔn)是態(tài)是（"'"0）,"二°K,"o=lO1325Pa

11.答：圖3-2中陰影部分面積為多變過(guò)程1-2的熱量。

對(duì)于多變過(guò)程其熱力學(xué)能變化量及焙變化量可由下面兩式計(jì)算得到：

過(guò)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(guò)程「2的熱力學(xué)能變化量

過(guò)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(guò)程「2的焰變化量

若為不可逆過(guò)程，熱力學(xué)能、培不變?nèi)缟蠄D。熱量無(wú)法在圖中表示出來(lái)。

12.答：可以。因?yàn)楸菭顟B(tài)參數(shù)，只與初終狀態(tài)有關(guān)，與過(guò)程無(wú)關(guān)。

ds=的rei,

13.答：T中，的M為一微元可逆變化過(guò)程中與熱源交換的熱量，而的=。"7'中

的為工質(zhì)溫度升高dr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)(X)

(2)(X)

(3)(X)

(4)(X)

(5)(V)

15.答：不適用

4

,混合氣體的折合摩爾質(zhì)量相同，但是組分和

16.答：因?yàn)?MBAB

摩爾的摩爾質(zhì)量大小關(guān)系不能確定，所以不能斷定卬八＞W(wǎng)B

第四章理想氣體的熱力過(guò)程

1.答：主要解決的問(wèn)題及方法：

???1.根據(jù)過(guò)程特點(diǎn)（及狀態(tài)方程）過(guò)程方程

???2.根據(jù)過(guò)程方程」^始、終狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系

???3.由熱力學(xué)第一定律等夕⑷⑷，/%△九仙

4.分析能量轉(zhuǎn)換關(guān)系（月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：丁二常數(shù)？（特征）???=常數(shù)？（方程）

_5_=_2_或q匕=py2

2）???????始、終狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系：巴X

Aw=0

A/?=0

Av=7?ln—=-/?ln—

3）???????計(jì)算各量：？匕耳

4）????????2-丫圖，/一5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

?

開(kāi)口系:

S

2.答:

4=△〃=/&—I）適用于定容過(guò)程，4=兇=金（,27）適用于定壓過(guò)程。

3.答：定溫過(guò)程對(duì)氣體應(yīng)加入熱量。

4.答：對(duì)于一個(gè)定溫過(guò)程，過(guò)程途徑就已經(jīng)確定了。所以說(shuō)與是與途徑有關(guān)

的。

5.答：成立

6.答：不只限于理想氣體和可逆的絕熱過(guò)程。因?yàn)?=4〃+卬和夕=△'+嗎是

通用公式，適用于任何工質(zhì)任何過(guò)程，只要是絕熱過(guò)程夕二°無(wú)論是可逆還是不

可逆。所以W二%一“2和嗎二%一%2不只限于可逆絕熱過(guò)程。

7.(1)(X)

(2)(X)

(3)(X)

8.答：

q1-2-3=△Ui-2-3+Wl-2-3,q1-4-3=△Ui-4-3+Wi-4-3

△Ui-2-3=△U1-4-3,W1-2-3>Wi-4-3

??Ql-2-3>Ql-4-3

b、c在同一條絕熱線上若b、C在同一條定溫線上，二者相

等。

vp=—\hw=—\u

9.答：絕熱過(guò)程，不管是否是可逆過(guò)程都有''所以在

T-S圖上的表示方法與第三章第十一題相同。

10.答：1)。的判別：

⑴往右0>0

以(V)為界ip-v圖上？？(2)a左口<°

2)M的判別：

r1.右上方△〃>()

以(T)為界iP—惆上？？2.左下方△“<()

圖4-6

3）夕的判別：

Y1.右上方q＞0

以（T）為界：P—V?上?？2.左下方”0

第五章熱力學(xué)第二定律

1.答：不能這樣表述。表述不正確，對(duì)于可逆的定溫過(guò)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(guò)程是不可逆過(guò)程是正確的。非自發(fā)過(guò)程卻不一定為可逆過(guò)程。

3.答：一切非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程都是不可逆過(guò)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(shuō)法反映的是同一客觀規(guī)律一一自然過(guò)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?dòng)傳給溫度為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?duì)外輸出的功孔

低溫?zé)嵩吹淖詣?dòng)傳熱Q2給高溫?zé)嵩矗謴臒釞C(jī)處接受Q2,故并未受任何影響。這就成了第

二類永動(dòng)機(jī)。=違反了克勞修斯說(shuō)法，=＞必須違反了開(kāi)爾文說(shuō)法。反之，承認(rèn)了開(kāi)爾文

說(shuō)法，克勞修斯說(shuō)法也就必然成立。

5.(1)(X)

(2)(X)

(3)(X)

%一%T\_T?

7=———/=一

6.答：這兩個(gè)公式不相同。/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)

7.答：不違反熱力學(xué)第二定律，對(duì)于理想氣體的定溫過(guò)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，所以不違反熱力學(xué)第二定律

8.?(1)(X)

(2)(X)

(3)(X)

9（1）端增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程（X）

（2）使系統(tǒng)嫡增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程（X）

g＞0

（3）墉產(chǎn)長(zhǎng)的過(guò)程必為不可逆過(guò)程（V）

（4）不可逆過(guò)程的墉變加無(wú)法計(jì)算（X）

（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＞AS可逆，S’,不可逆＞S.可逆，Sg,不可逆＞Sg,可逆是否正確？

答：不可逆二可逆、不可逆＜S/,可逆、Sg,不可逆＞Sg,可逆

（6）不可逆絕熱膨脹的終態(tài)炳大于初態(tài)嫡，%＞，，不可逆絕熱壓縮的終態(tài)嫌小于初態(tài)烯

S2<S,?

答：不可逆絕熱膨脹的終態(tài)埔大于初態(tài)端S2＞Sl不可逆絕熱壓縮的終態(tài)緇也大于初態(tài)端

Sz>SlO

<0

（7）工質(zhì)經(jīng)過(guò)不可逆循環(huán)有

作=0,產(chǎn)<0

答：工質(zhì)經(jīng)過(guò)不可逆循環(huán)有Tr

10.答：由圖5-2可知或司

夕所b為i-a-b-2-l的面積；［…為l-a-c-2-1的面積

1S

圖5-2

11.答：由同?初態(tài)經(jīng)可逆絕熱壓縮和不可逆絕熱壓縮兩種過(guò)程到相同終壓如5-3圖所示。

由5-4圖可知，可逆絕熱壓縮寸程的技術(shù)功為面積l-2T-j-m-l,不可逆絕熱壓縮過(guò)程的技

術(shù)功為面積1-2,不可逆過(guò)程的用損失為面積1-g-n-m-l

12.答：若系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的是不可逆過(guò)程則系統(tǒng)的總能不變，總端增加，總火用減小

第六章氣體與蒸汽的流動(dòng)

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6T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焰值里。摩擦引起出口速度變小，出口動(dòng)能的減小引起出口

焙值的增大。

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：定焰線并不是節(jié)流過(guò)程線。在節(jié)流口附近流體發(fā)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)及渦流，不能用平衡態(tài)熱

力學(xué)方法分析，不能確定各截面的給值。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)流后熠值相等,盡管節(jié)流前和節(jié)流后焰值相等，但不能把節(jié)流過(guò)程看作定

焙過(guò)程。距孔口較遠(yuǎn)的地方屬于始值不變的過(guò)程所以力2=0

第七章壓氣機(jī)的壓氣過(guò)程

1.答：分級(jí)壓縮主要是減小余隙容積對(duì)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(jí)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(duì)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4二9+Wj

△s=R,l?

定溫過(guò)程她=0,所以乙二一叱二一4=一丁徵，同時(shí)幺則有

Pi

多變過(guò)程上=一嗎=△/?一〃

絕熱壓縮過(guò)程夕二°,所以

2

等溫過(guò)程所作的功為圖7-1中面積l-2r-m-n-l,絕熱過(guò)程所作的功為圖中面積1-

?多變過(guò)程所作的功為圖中面積1-2'-j-g-2-

過(guò)程。它與不可逆絕熱壓縮過(guò)程的區(qū)別是：該過(guò)程沒(méi)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(guò)程的吸熱量表示出來(lái)。對(duì)于不可逆絕熱壓縮過(guò)程4=△〃+

卬二一四，而可逆絕熱壓縮過(guò)程4=A〃+w,卬=4一.所以不可逆過(guò)程消耗的功大，數(shù)

\Tds

值為1

第八章氣體動(dòng)力循環(huán)

答：分析動(dòng)力循環(huán)的一般方法：首先把實(shí)際過(guò)程的不可逆過(guò)程簡(jiǎn)化為可逆過(guò)程。找到膨響熱效

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。

￡=)/兀=

2.答：若兩者初態(tài)相同，壓縮比相同，它們的熱效率相等。因?yàn)?叫而對(duì)于

定壓加熱理想循環(huán)/乃/眩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%.網(wǎng)尸"二名

他們的效率都相等。

3.答：理論上可以利用回?zé)醽?lái)提高熱效率。在實(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(wú)窮大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

1%

1———

方變小，所以其熱

4.答：采用定溫壓縮增加了循環(huán)凈功。而T在此過(guò)程中72不變,

效率降低。

T

〃=1-W__

答：定溫膨脹增大膨脹過(guò)程作出的功，增加循環(huán)凈功，但工在此過(guò)程中變大，5

不變，所以其熱效率降低。

6.答：該理論循環(huán)熱效率比定壓燃燒噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)循????????????？環(huán)的熱效率降低。因?yàn)?/p>

/4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(dòng)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(dòng)機(jī)循環(huán)的熱效率降

低。

7.答：原方案：

???循環(huán)吸熱量：Q尸cmAt,循環(huán)凈功：w0=wT-wc=m[(h3-h4)-(h2-hl)]?????????????????(1)

第2方案：

???循環(huán)吸熱量：Q尸cnuAt+cmBAt=cmAt?????????????????????????????????????(2)

999循環(huán)凈功.Wo=Wra=mft(h3-h4)9909999999999999999999999999999999999999999999(3)

對(duì)于第2方案，wr*=WC,即：niA(h3-h4)=m(h方hl)

或(m-nte)(h3-h4)=m(h2-h1)??????????????????????(4)

由⑶、(4)解得：麗m[(h3-h4)-(h2-hl)]

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/Qi必相同。

第九章實(shí)際氣體

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?，那些不易液化為氣體，如氧氣、氮?dú)狻?/p>

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(wèn)題簡(jiǎn)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Z=/(P，7)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(kāi)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、bo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°，和,分別相

同，他們的叱必定相同這就是對(duì)應(yīng)態(tài)原理，f(Pr，1，L)二°。

對(duì)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?cè)谌狈υ敿?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(lái)估算其他流體的性質(zhì)。

相對(duì)于臨界參數(shù)的對(duì)比值叫做對(duì)比參數(shù)。對(duì)比溫度1=%,對(duì)比壓力Pr二%Z對(duì)比比體積

*%

6.答：對(duì)簡(jiǎn)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)”

.（du\.（du].

由函數(shù)〃=〃（$,〃）知（8s18P人且d"=T小一〃八：|冬兩公式進(jìn)行對(duì)比則有

7二倍]

7d§）p,但是對(duì)于比容無(wú)法用該函數(shù)表示出來(lái)，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、焙或烯的一般關(guān)系式，在進(jìn)行積分。

dcpdTdvd

8.答：以為獨(dú)立變量時(shí)"=〃（—〃），將第二為方程”sTdT（6T）P即代入

.（dv}.

av=al+——dp

叔=丁杰一〃小同時(shí)，\^T）p\^P）T得到

同理：以也〃為獨(dú)立變量時(shí)"二〃（乂），將第三杰方程

cdTCpQT

ds——v（—）dp4---（—）dv.—,,

TdvTdvp代入du=Tds-pdu,得到

以7力為獨(dú)立變量時(shí)h=Mp,u）,將第一ds方程代入dh=Tds+'dp得

以2口為獨(dú)立變量時(shí)h=以7"），將第三ds方程代入如=Tds+vdp得

9.答：熱力學(xué)能、爛、嫡都是狀態(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(guò)程。所

以同樣適用于不可逆過(guò)程。

10.答：比熱容一般關(guān)系式:

對(duì)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-c.=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a，Wa,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-克勞修期方程固液相平衡曲線的斜率為負(fù)。而其他物質(zhì)則相反。

第十章水蒸氣及動(dòng)力循環(huán)

1.答：水的三相點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)不是唯一的，其中溫度、壓力是定值而比體積不是定值；臨界點(diǎn)是

唯一的，其比體積、溫度、壓力都是確定的；三相點(diǎn)是三相共存的點(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(huì)產(chǎn)生爆裂事故。

3.答：這種說(shuō)法是不對(duì)的。因?yàn)闇囟炔蛔儾槐硎緹崃W(xué)能不變。這里分析的是水，定壓汽化有

相變，不能作為理想氣體來(lái)處理，所以不能得到9=卬這樣的結(jié)果。

M=c「AT

4.答：〃川方適用于理想氣體，不能應(yīng)用于水定壓汽化過(guò)程，水不能作為理想氣體

來(lái)處理。

5.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。

6.答：通過(guò)對(duì)熱機(jī)的效率進(jìn)行分析后知道，提高蒸汽的過(guò)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(guò)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(lái)提高蒸汽初壓。隨著耐熱材料的研究通過(guò)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(zhǎng)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(lái)

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(huì)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)。

7.答：計(jì)算回?zé)嵫h(huán)主要是計(jì)算抽氣量。

1）對(duì)于混合式回?zé)峒訜崞鲗?duì)如圖11-4所示的N級(jí)抽汽回?zé)岬牡趈級(jí)加熱器，列出質(zhì)量守

恒方程為

能量守恒方程為

解得第j級(jí)抽氣量為

2）對(duì)于表面式回?zé)峒訜崞?，其抽氣量仍是通過(guò)熱平衡方程求取

8.答：這與卡諾定理并不矛盾?？ㄖZ定理當(dāng)中的可逆循環(huán)忽抽汽因素，

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：亡；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j加熱器［一'A―L給水;熱效

率與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。V一

?J冷凝;K

圖’11-3

9.答：這樣的想法是不對(duì)的。因?yàn)閺臒崃W(xué)第二定律來(lái)講一個(gè)非自發(fā)過(guò)程的進(jìn)行必定要有一個(gè)

自發(fā)過(guò)程的進(jìn)行來(lái)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。

10.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(guò)熱器外面是

高溫燃?xì)饫锩媸钦羝?，所以過(guò)熱器壁面溫度必定高于蒸汽溫度，這與柴油機(jī)是不同的，蒸汽循

環(huán)的最高蒸汽溫度很少超過(guò)600K.。因此蒸汽循環(huán)的熱效率較低。

11.答：這種想法是不正確的?；?zé)嵫h(huán)是是通過(guò)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)向卡諾循環(huán)靠近了一步。而該題中的想法恰恰是乂增加了？溫差傳熱不可逆因

素。因此對(duì)效率提高是沒(méi)有好處的,

12.答：熱量利用系數(shù)說(shuō)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。可用能在各

個(gè)部分各個(gè)過(guò)程的損失是不能用熱量利用系數(shù)來(lái)說(shuō)明的。

13.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。

第十一章制冷循環(huán)

答：壓縮空氣制冷循環(huán)不能采用節(jié)流閥來(lái)代替膨脹機(jī)。工質(zhì)在節(jié)流閥中的過(guò)程是不可逆絕熱過(guò)

程，不可逆絕熱節(jié)流嫡增大，所以不但減少了制冷量也損失了可逆絕熱膨脹可以帶來(lái)的功量。

而壓縮蒸汽制冷循環(huán)在膨脹過(guò)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(tái)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(jiǎn)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](méi)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?/p>