工程热力学思考题答案整理完成版

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清华大学工程热力学思考题答案

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《工程热力学》思考题参考答案目录第一章思考题参考答案 (2)第二章思考题参考答案 (4)第三章思考题参考答案 (9)第四章思考题参考答案 (16)第五章思考题参考答案 (21)第六章思考题参考答案 (25)第七章思考题参考答案 (27)第八章思考题参考答案 (31)第九章思考题参考答案 (34)第十章思考题参考答案 (39)第十二章思考题参考答案 (45)第一章 思考题参考答案1.进行任何热力分析是否都要选取热力系统?答:是。

热力分析首先应明确研究对象,根据所研究的问题人为地划定一个或多个任意几何面所围成的空间,目的是确定空间内物质的总和。

2.引入热力平衡态解决了热力分析中的什么问题?答:若系统处于热力平衡状态,对于整个系统就可以用一组统一的并具有确定数值的状态参数来描述其状态,使得热力分析大为简化。

3.平衡态与稳定态的联系与差别。

不受外界影响的系统稳定态是否是平衡态? 答:平衡态和稳定态具有相同的外在表现,即系统状态参数不随时间变化;两者的差别在于平衡态的本质是不平衡势差为零,而稳定态允许不平衡势差的存在,如稳定导热.可见,平衡必稳定;反之,稳定未必平衡.根据平衡态的定义,不受外界影响的系统,其稳定态就是平衡态.在不受外界影响(重力场除外)的条件下,如果系统的状态参数不随时间变化,则该系统所处的状态称为平衡状态。

4.表压力或真空度为什么不能当作工质的压力?工质的压力不变化,测量它的压力表或真空表的读数是否会变化?答:由于表压力和真空度都是相对压力,而只有绝对压力才是工质的压力。

表压力g p 与真空度v p 与绝对压力的关系为:b g p p p =+b v p p p =-其中b p 为测量当地的大气压力。

工质的压力不变化,相当于绝对压力不变化,但随着各地的纬度、高度和气候条件的不同,测量当地的大气压值也会不同.根据上面两个关系式可以看出,虽然读数也会不同。

5.准静态过程如何处理“平衡状态”又有“状态变化”的矛盾?答:准静态过程是指系统状态改变的不平衡势差无限小,以致于该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态。

工程热力学思考题答案

工程热力学思考题答案

工程热力学思考题及答案第一章基本概念1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答:不一定。

稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。

2.有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。

对不对,为什么?答:这种说法是不对的。

工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。

但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。

3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答:只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。

稳定状态只要其工质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下,这是它们的本质区别。

平衡状态并非稳定状态之必要条件。

物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。

平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。

4.假如容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式p = p b+p e(p >p b),p v=p b−p (p b<p)中,当地大气压是否必定是环境大气压?答:压力表的读数可能会改变,根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。

当地大气压不一定是环境大气压。

环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。

5.温度计测温的基本原理是什么?答:温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。

6.经验温标的缺点是什么?为什么?答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。

由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。

7.促使系统状态变化的原因是什么?答:系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化。

8.(1)将容器分成两部分,一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板。

工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)

工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)

工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版第1章 基本概念及定义1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量将保持恒定,那么,系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答:否。

当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时(如稳态稳流系统),系统内的质量将保持恒定不变。

2.有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系不可能是绝热系。

这种观点对不对,为什么? 答:不对。

“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。

热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量,是过程量,过程一旦结束就无所谓“热量”。

物质并不“拥有”热量。

一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。

⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系? 答:“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化,这是它们的共同点;但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变;而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变,这是它们的区别所在。

⒋倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?在绝对压力计算公式中,当地大气压是否必定是环境大气压?答:可能会的。

因为压力表上的读数为表压力,是工质真实压力与环境介质压力之差。

环境介质压力,譬如大气压力,是地面以上空气柱的重量所造成的,它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化,因此,即使工质的绝对压力不变,表压力和真空度仍有可能变化。

“当地大气压”并非就是环境大气压。

准确地说,计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压力,而不是随便任何其它意义上的“大气压力”,或被视为不变的“环境大气压力”。

⒌温度计测温的基本原理是什么?答:温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。

它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”,这一性质就是“温度”的概念。

工程热力学课后思考题及答案

工程热力学课后思考题及答案

⼯程热⼒学课后思考题及答案第⼀章思考题1、如果容器中⽓体压⼒保持不变,那么压⼒表的读数⼀定也保持不变,对吗?答:不对。

因为压⼒表的读书取决于容器中⽓体的压⼒和压⼒表所处环境的⼤⽓压⼒两个因素。

因此即使容器中的⽓体压⼒保持不变,当⼤⽓压⼒变化时,压⼒表的读数也会随之变化,⽽不能保持不变。

2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系答:平衡(状态)值的是热⼒系在没有外界作⽤(意即热⼒、系与外界没有能、质交换,但不排除有恒定的外场如重⼒场作⽤)的情况下,宏观性质不随时间变化,即热⼒系在没有外界作⽤时的时间特征-与时间⽆关。

所以两者是不同的。

如对⽓-液两相平衡的状态,尽管⽓-液两相的温度,压⼒都相同,但两者的密度差别很⼤,是⾮均匀系。

反之,均匀系也不⼀定处于平衡态。

但是在某些特殊情况下,“平衡”与“均匀”⼜可能是统⼀的。

如对于处于平衡状态下的单相流体(⽓体或者液体)如果忽略重⼒的影响,⼜没有其他外场(电、磁场等)作⽤,那么内部各处的各种性质都是均匀⼀致的。

3、“平衡”和“过程”是⽭盾的还是统⼀的?答:“平衡”意味着宏观静⽌,⽆变化,⽽“过程”意味着变化运动,意味着平衡被破坏,所以⼆者是有⽭盾的。

对⼀个热⼒系来说,或是平衡,静⽌不动,或是运动,变化,⼆者必居其⼀。

但是⼆者也有结合点,内部平衡过程恰恰将这两个⽭盾的东西有条件地统⼀在⼀起了。

这个条件就是:在内部平衡过程中,当外界对热⼒系的作⽤缓慢得⾜以使热⼒系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。

4、“过程量”和“状态量”有什么不同?答:状态量是热⼒状态的单值函数,其数学特性是点函数,状态量的微分可以改成全微分,这个全微分的循环积分恒为零;⽽过程量不是热⼒状态的单值函数,即使在初、终态完全相同的情况下,过程量的⼤⼩与其中间经历的具体路径有关,过程量的微分不能写成全微分。

因此它的循环积分不是零⽽是⼀个确定的数值。

习题1-1 ⼀⽴⽅形刚性容器,每边长 1 m ,将其中⽓体的压⼒抽⾄ 1000 Pa ,问其真空度为多少毫⽶汞柱?容器每⾯受⼒多少⽜顿?已知⼤⽓压⼒为 0.1MPa 。

工程热力学思考题及答案.

工程热力学思考题及答案.

工程热力学思考题及答案第一章基本概念1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答:不一定。

稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。

2.有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。

对不对,为什么?答:这种说法是不对的。

工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。

但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。

3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答:只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。

稳定状态只要其工质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下,这是它们的本质区别。

平衡状态并非稳定状态之必要条件。

物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。

平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。

4.假如容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式p = p b+p e(p >p b),p v=p b−p (p b<p)中,当地大气压是否必定是环境大气压?答:压力表的读数可能会改变,根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。

当地大气压不一定是环境大气压。

环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。

5.温度计测温的基本原理是什么?答:温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。

6.经验温标的缺点是什么?为什么?答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。

由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。

7.促使系统状态变化的原因是什么?答:系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化。

8.(1)将容器分成两部分,一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板。

工程热力学习题答案(全)

工程热力学习题答案(全)

课后思考题及习题答案思考题1-2: 否,闭口是说没有物质交换绝热是说没有热量交换没有排除做功的可能,所以不是孤立系统。

思考题1-7:否,稳定但不平衡,平衡的概念是内外同时建立热和力的平衡,显然铁棒上各点的温度并不相同,即存在热的不平衡习题1-3:212111111262111ln ln 0.50.5100.172ln138.374kJ 0.1v vv pp v p v v p p v w pdv dv v ==⨯⨯⨯====⎰⎰ 习题1-4:sin B P gl ρα=+6310sin 0.1100.89.80720010sin30?=99215.44 Pa P B gl ρα-=-=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯3习题1-5:21w pdv =⎰1) p=定值:210.0560.020.71021kJ v v p w dv dv ⨯===⎰⎰;2) pV=定值:216211121110.05ln 0.7100.02ln 12.8kJ 0.02v vvp v v p v w pdv dv v =⨯⨯⨯====⎰⎰ 习题1-7:需由热泵向室内提供的热量为:31700001024010019264.43600Q ⨯=-⨯-= w120Q w ε=10219264.4==3.8535Q w ε=kw 习题1-9:1) 512010==3.9773600Q w ε=⨯2) 5210=107360074800Q Q w =--⨯= kJ/h 3) 127.783600Q w == kw思考题2-5:甲与乙的看法都是错误的。

首先依题意可知,如果瓶内氧气压力要减少一半,相应的质量也会减少一半。

对于甲的看法:虽然每次抽出的氧气体积不变,但是由于每抽气一次均会导致气瓶中的压力会有所有下降,每次抽出来的氧气质量也是不同的,甲的错误就在于认为每次抽出的来氧气质量会相同。

而对于乙的看法:乙则认为气瓶内氧气体积增大一倍,压力就会减半,但是在抽气过程中,瓶内氧气的质量是在改变的,因此其结论也是错误的。

清华大学工程热力学思考题答案

清华大学工程热力学思考题答案
同时,定义 对于理想气体,当不考虑分子内部的振动时,内能与温度成线性关 系,从而根据摩尔定压和定温热容的定义,推导出摩尔定压和定温热容 均为定值。但通常只有在温度不太高,温度范围比较窄,且计算精度要 求不高的情况下,或者为了分析问题方便,才将摩尔热容近似看作定 值。实际上理想气体热容并非定值,而是温度的单值函数,因此两者之 比在较宽的温度范围内是随温度变化的,不是一个常数。 3. 知道两个独立参数可确定气体的状态。例如已知压力和比容就
可确定内能和焓。但理想气体的内能和焓只决定于温度,与压 力,比容无关,前后有否矛盾,如何理解?
答:不矛盾。
பைடு நூலகம்
理想气体内能和焓只决定于温度,这是由于理想气体本身假设决定
的。对于理想气体模型,假设其分子之间没有相互作用力,也就不存在
分子之间的内位能。再结合理想气体方程,则有:
因此,理想气体的内能和焓只决定于温度,而与压力、比容无关。
口系统热力学第一定律,,有0〈〈(吸热)。 4. 推进功与过程有无关系?
答:推进功是因工质出、入开口系统而传递的功。推进功是工质在流动 中向前方传递的功,并且只有在工质的流动过程中才出现。当系统出口 处工质状态为(,)时,1kg工质流出系统,系统所需要做出的推进功 为。推进功的大小仅与选取出口处的压力和比容数值的乘积有关,因此 是状态参数,且为广延参数。
温度的单值函数等条件出发,导得,于是他认为理想气体的熵 应是温度的单值函数。判断是否正确?为什么? 答:是不正确的。 因为得到结论的条件中有错误,理想气体的比热容不是温度的单值 函数。对于理想气体,只有定容和定压比热容才是温度的单值函数。同 时,的表述有问题,因为,因此得到的不仅是可逆过程的换热量,而是 任意过程的换热量。因此将(2)代入(1)中是不正确的。 10. 在u-v图上画出定比热容理想气体的可逆定容加热过程,可逆

工程热力学 高等教育出版社 沈维道主编 思考题答案

工程热力学  高等教育出版社  沈维道主编  思考题答案
类永动机。 违反了克劳修斯说法, 必须违反了开尔文说法。反之,承认了开尔文说法,
克劳修斯说法也就必然成立。
5. (1)(×)
(2)(×)
(3)(×)
6.
t
答:这两个公式不相同。

q1 q2 q1
t
适用于任何工质,任何循环。

T1 T2 T1
适用于任
何工质,卡诺循环
-9-
工程热力学 高等教育出版社 沈维道主编 思考题答案 7. 答:不违反热力学第二定律,对于理想气体的定温过程,从单一热源吸热并膨胀做功,工质 的状态发生了变化,所以不违反热力学第二定律 8. (1)(×)
第三章 理想气体的热力学能与焓熵计算
1.答:理想气体:分子为不占体积的弹性质点,除碰撞外分子间无作用力。理想气体是实 际气体在低压高温时的抽象,是一种实际并不存在的假想气体。
判断所使用气体是否为理想气体 j 依据气体所处的状态(如:气体的密度是否足够小) 估计作为理想气体处理时可能引起的误差;
k 应考虑计算所要求的精度。若为理想气体则可使用理想气体的公式。
一个必需条件。对于公式 q2 q1 u2 u1 w2 w1 ,功和热量不是状态参数所以不能写
成该式的形式。
3.答: q u w 适用于任何过程,任何工质
2
q u pdV
1
可逆过程,任何工质
4.答:推动功是由流进(出)系统的工质传递而由工质后面的物质系统作出的。对于闭口系统, 不存在工质的流进(出)所以不存在这样进行传递的功。

P1 V1 P2V2
u 0
h 0
计算各量:
s R ln V2 R ln P2
V1
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工程热力学思考题答案整理完成版Revised by BETTY on December 25,2020⒉有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系不可能是绝热系。

这种观点对不对,为什么?答:不对。

“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。

热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量,是过程量,过程一旦结束就无所谓“热量”。

物质并不“拥有”热量。

一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。

⒊平衡状态与稳定状态,平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答:“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化,这是它们的共同点;但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变;而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变,这是它们的区别所在。

⒋倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?在绝对压力计算公式中,当地大气压是否必定是环境大气压?答:可能会的。

因为压力表上的读数为表压力,是工质真实压力与环境介质压力之差。

环境介质压力,譬如大气压力,是地面以上空气柱的重量所造成的,它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化,因此,即使工质的绝对压力不变,表压力和真空度仍有可能变化。

“当地大气压”并非就是环境大气压。

准确地说,计算式中的P b应是“当地环境介质”的压力,而不是随便任何其它意义上的“大气压力”,或被视为不变的“环境大气压力”。

⒌温度计测温的基本原理是什么?答:温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。

它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”,这一性质就是“温度”的概念。

⒍经验温标的缺点是什么为什么答:由选定的任意一种测温物质的某种物理性质,采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。

由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时,除选定的基准点外,在其它温度上,不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值(尽管差值可能是微小的),因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。

这便是经验温标的根本缺点。

⒎促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。

答:分两种不同情况:⑴若系统原本不处于平衡状态,系统内各部分间存在着不平衡势差,则在不平衡势差的作用下,各个部分发生相互作用,系统的状态将发生变化。

例如,将一块烧热了的铁扔进一盆水中,对于水和该铁块构成的系统说来,由于水和铁块之间存在着温度差别,起初系统处于热不平衡的状态。

这种情况下,无需外界给予系统任何作用,系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化:铁块的温度逐渐降低,水的温度逐渐升高,最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状态;⑵ 若系统原处于平衡状态,则只有在外界的作用下(作功或传热)系统的状态才会发生变。

⒏ 图1-16a 、b 所示容器为刚性容器:⑴将容器分成两部分。

一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板。

若突然抽去隔板,气体(系统)是否作功?⑵设真空部分装有许多隔板,每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块,问气体(系统)是否作功?⑶上述两种情况从初态变化到终态,其过程是否都可在P -v 图上表示? 答:⑴;受刚性容器的约束,气体与外界间无任何力的作用,气体(系统)不对外界作功; ⑵ b 情况下系统也与外界无力的作用,因此系统不对外界作功;⑶ a 中所示的情况为气体向真空膨胀(自由膨胀)的过程,是典型的不可逆过程。

过程中气体不可能处于平衡状态,因此该过程不能在P -v 图上示出;b 中的情况与a 有所不同,若隔板数量足够多,每当抽去一块隔板时,气体只作极微小的膨胀,因而可认为过程中气体始终处在一种无限接近平衡的状态中,即气体经历的是一种准静过程,这种过程可以在P -v 图上用实线表示出来。

⒒ 工质及气缸、活塞组成的系统经循环后,系统输出的功中是否要减去活塞排斥大气功才是有用功?答:不需要。

由于活塞也包含在系统内,既然系统完成的是循环过程,从总的结果看来活塞并未改变其位置,实际上不存在排斥大气的作用。

第2章 热力学第一定律⒈ 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分,A 中存有高压空气,B 中保持真空,如图2--11所示。

若将隔板抽去,分析容器中空气的热力学能如何变化? 若隔板上有一小孔,气体泄漏人B 中,分析A 、B 两部分压力相同时A 、B 两部分气体的比热力学能如何变化?答: ⑴ 定义容器内的气体为系统,这是一个控制质量。

由于气体向真空作无阻自由膨胀,不对外界作功,过程功0=W ;容器又是绝热的,过程的热量0=Q ,因此,根据热力学第一定律W U Q +∆=,应有0=∆U ,即容器中气体的总热力学能不变,膨胀后当气体重新回复到热力学平衡状态时,其比热力学能亦与原来一样,没有变化;若为理想气体,则其温度不变。

⑵ 当隔板上有一小孔,气体从A 泄漏人B 中,若隔板为良好导热体,A 、B 两部分气体时刻应有相同的温度,当A 、B 两部分气体压力相同时,A 、B 两部分气体处于热力学平衡状态,情况像上述作自由膨胀时一样,两部分气体将有相同的比热力学能,按其容积比分配气体的总热力学能;若隔板为绝热体,则过程为A 对B 的充气过程,由于A 部分气体需对进入B 的那一部分气体作推进功,充气的结果其比热力学能将比原来减少,B 部分气体的比热力学能则会比原来升高,最终两部分气体的压力会达到平衡,但A 部分气体的温度将比B 部分的低(见习题4-22)。

⒉ 热力学第一定律的能量方程式是否可写成自由膨的形式,为什么?答:⑴热力学第一定律的基本表达式是:过程热量 = 工质的热力学能变化 + 过程功第一个公式中的Pv 并非过程功的正确表达,因此该式是不成立的;⑵热量和功过程功都是过程的函数,并非状态的函数,对应于状态1和2并不存在什么q 1、q 2和w 1、w 2;对于过程1-2并不存在过程热量12q q q -=和过程功12w w w -=,因此第二个公式也是不成立的。

⒊ .热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式:分别讨论上述两式的适用范围。

答:第一个公式适用于不作宏观运动的一切系统的所有过程;第二个表达式中由于将过程功表达成⎰21d v P ,仅适用于简单可压缩物质的可逆过程。

⒋为什么推动功出现在开口系能量方程式中,而不出现在闭口系能量方程式中?答:反之,闭口系统由于不存在流体的宏观流动现象,不存在上游流体推挤下游流体的作用,也就没有系统与外间的推动功作用,所以在闭口系统的能量方程式中不会出现推动功项。

⒌ .稳定流动能量方程式(2-16)是否可应用于活塞式压气机这种机械的稳定工况运行的能量分析为什么答:可以。

就活塞式压气机这种机械的一个工作周期而言,其工作过程虽是不连续的,但就一段足够长的时间而言(机器的每一工作周期所占的时间相对很短),机器是在不断地进气和排气,因此,对于这种机器的稳定工作情况,稳态稳流的能量方程是适用的。

⒍ .开口系实施稳定流动过程,是否同时满足下列三式:上述三式中W 、W t 和W i 的相互关系是什么?答:是的,同时满足该三个公式。

第一个公式中d U 指的是流体流过系统时的热力学能变化,W 是流体流过系统的过程中对外所作的过程功;第二个公式中的W t 指的是系统的技术功;第三个公式中的W i 指的是流体流过系统时在系统内部对机器所作的内部功。

对通常的热工装置说来,所谓“内部功”与机器轴功的区别在于前者不考虑机器的各种机械摩擦,当为可逆机器设备时,两者是相等的。

从根本上说来,技术功、内部功均来源于过程功。

过程功是技术功与流动功(推出功与推进功之差)的总和;而内部功则是从技术功中扣除了流体流动动能和重力位能的增量之后所剩余的部分。

第4章 理想气体的热力过程1. 分析气体的热力过程要解决哪些问题用什么方法解决试以理想气体的定温过程为例说明之。

答:分析气体的热力过程要解决的问题是:揭示过程中气体的状态(参数)变化规律和能量转换的情况,进而找出影响这种转换的主要因素。

分析气体热力过程的具体方法是:将气体视同理想气体;将具体过程视为可逆过程,并突出具体过程的主要特征,理想化为某种简单过程;利用热力学基本原理、状态方程、过程方程,以及热力学状态坐标图进行分析和表示。

2. 对于理想气体的任何一种过程,下列两组公式是否都适用:答:因为理想气体的热力学能和焓为温度的单值函数,只要温度变化相同,不论经历任何过程其热力学能和焓的变化都会相同,因此,所给第一组公式对理想气体的任何过程都是适用的;但是第二组公式是分别由热力学第一定律的第一和第二表达式在可逆定容和定压条件下导出,因而仅分别适用于可逆的定容或定压过程。

就该组中的两个公式的前一段而言适用于任何工质,但对两公式后一段所表达的关系而言则仅适用于理想气体。

3. 在定容过程和定压过程中,气体的热量可根据过程中气体的比热容乘以温差来计算。

定温过程气体的温度不变,在定温膨胀过程中是否需对气体加入热量如果加入的话应如何计算答:在气体定温膨胀过程中实际上是需要加入热量的。

定温过程中气体的比热容应为无限大,应而不能以比热容和温度变化的乘积来求解,最基本的求解关系应是热力学第一定律的基本表达式:q = Δu + w 。

4. 过程热量q 和过程功都是过程量,都和过程的途径有关。

由定温过程热量公式1211ln v v v P q =,可见,只要状态参数P 1、v 1和v 2确定了,q 的数值也确定了,是否q 与途径无关?答:否。

所说的定温过程热量计算公式利用理想气体状态方程、气体可逆过程的过程功v P w d d =,以及过程的定温条件获得,因此仅适用于理想气体的定温过程。

式中的状态1和状态2,都是指定温路径上的状态,并非任意状态,这本身就确定无疑地说明热量是过程量,而非与过程路径无关的状态量。

5. 在闭口热力系的定容过程中,外界对系统施以搅拌功δw ,问这时δQ = mc v d T 是否成立?答:不成立。

可逆过程中(不存在以非可逆功模式做功的时候)才可以通过上述热量计算公式计算热量。

对工质施以搅拌功时是典型的不可逆过程。

6. 试说明绝热过程的过程功w 和技术功w t 的计算式是否只限于理想气体是否只限于可逆绝热过程为什么答:以上两式仅根据绝热条件即可由热力学第一定律的第一表达式w u q +∆=及第二表达式t w h q +∆=导出,与何种工质无关,与过程是否可逆无关。

7. 试判断下列各种说法是否正确:(1)定容过程即无膨胀(或压缩)功的过程;(2)绝热过程即定熵过程;(3)多变过程即任意过程。

答:①正确的;②绝热过程指的是系统不与外界交换热量的过程。

系统在过程中不与外界交换热量,这仅表明过程中系统与外界间无伴随热流的熵流存在,但若为不可逆过程,由于过程中存在熵产,则系统经历该过程后会因有熵的产生而发生熵的额外增加,实际上只是可逆的绝热过程才是定熵过程,而不可逆的绝热过程则为熵增大的过程,故此说法不正确;③多边过程是指遵循方程Pv n = 常数(n 为某一确定的实数)的那一类热力过程,这种变化规律虽较具普遍性,但并不包括一切过程,因此说多变过程即任意过程是不正确的。

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