工程熱力學(xué)思考題及答案

1、工程熱力學(xué)思考題及答案第一章 基本概念1. 閉口系與外界無(wú)物質(zhì)交換，系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量保持恒定，那么系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量保持恒定的熱力系一定是閉口系統(tǒng)嗎？答：不一定。穩(wěn)定流動(dòng)開口系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量也可以保持恒定。2. 有人認(rèn)為，開口系統(tǒng)中系統(tǒng)與外界有物質(zhì)交換，而物質(zhì)又與能量不可分割，所以開口系統(tǒng)不可能是絕熱系。對(duì)不對(duì)，為什么？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)和外界沒有熱量的交換就是絕熱系。3. 平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何區(qū)別和聯(lián)系，平衡狀態(tài)與均勻狀態(tài)有何區(qū)別和聯(lián)系？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

2、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，這是它們的本質(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. 假如容器中氣體的壓力沒有改變，試問(wèn)安裝在該容器上的壓力表的讀數(shù)會(huì)改變嗎？絕對(duì)壓力計(jì)算公式p = pb +p e (p >p b)，p v=p bp (p b <p)中，當(dāng)?shù)卮髿鈮菏欠癖囟ㄊ黔h(huán)境大氣壓？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. 溫度計(jì)測(cè)溫的基本原

3、理是什么？答：溫度計(jì)隨物體的冷熱程度不同有顯著的變化。6. 經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)是什么？為什么？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. 促使系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因是什么？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。8. (1)將容器分成兩部分，一部分裝氣體，一部分抽成真空，中間是隔板。若突然抽去隔板，氣體（系統(tǒng)）是否做功？(2)設(shè)真空部分裝有許多隔板，每抽去一塊隔板讓氣體先恢復(fù)平衡再抽

4、去一塊，問(wèn)氣體（系統(tǒng)）是否做功？(3)上述兩種情況從初態(tài)變化到終態(tài)，其過(guò)程是否都可在p v圖上表示？答：（1）第一種情況不作功；（2）第二種情況作功；（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. 經(jīng)歷一個(gè)不可逆過(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：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. 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)和外界有什么變化？若上述正向及逆向循環(huán)環(huán)中有不可逆因素，則系統(tǒng)及外界有什么變化？答：系統(tǒng)經(jīng)歷一可逆正向循環(huán)及其逆向

5、可逆循環(huán)后，系統(tǒng)恢復(fù)到原來(lái)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. 工質(zhì)及氣缸、活塞組成的系統(tǒng)經(jīng)循環(huán)后，系統(tǒng)輸出的功中是否要減去活塞排斥大氣功才是有用功？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. 剛性絕熱容器中間用隔板分為兩部分，A 中存有高壓空氣，B 中保持真空。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，氣體泄漏入B 中，分析A、B 兩部分壓力相同時(shí)A、B 兩部分氣體的熱力學(xué)能如何變化？答：將隔板抽去，根據(jù)熱力學(xué)第一定律其中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

6、只有流體的流入沒有流出，忽略動(dòng)能、勢(shì)能B部分氣體的熱力學(xué)能增量為，A部分氣體的熱力學(xué)能減少量為2. 熱力學(xué)第一定律能量方程式是否可以寫成下列兩種形式：、 q = u + pv的形式，為什么？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(duì)于只有在特殊情況下，功可以寫成。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=這樣一個(gè)必需條件。對(duì)于公式，功和熱量不是狀態(tài)參數(shù)所以不能寫成該式的形式。3. 熱力學(xué)第一定律解析式有時(shí)寫成下列兩種形式：q = u + w分別討論上述兩式的適用范圍.答： 適用于任何過(guò)程，任何工質(zhì) 可逆過(guò)程，任何工質(zhì)4. 為什么流動(dòng)功出現(xiàn)在開口系能量方

7、程式中，而不出現(xiàn)在閉口系能量方程式中？答：流動(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. 穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式是否可應(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。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 熱力學(xué)第二定律1 熱力學(xué)第二定律能否表達(dá)為：“

8、機(jī)械能可以全部變?yōu)闊崮?，而熱能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能?！边@種說(shuō)法有什么不妥當(dāng)?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 自發(fā)過(guò)程是不可逆過(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：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 請(qǐng)給“不可逆過(guò)程”一個(gè)恰當(dāng)?shù)亩x。熱力過(guò)程中有哪幾種不可逆因素？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 試證明熱力學(xué)第二定律各種說(shuō)法的等效性：若克勞修斯說(shuō)法不成立，則開爾文說(shuō)也不成立。答：熱力學(xué)第二定律的兩種

9、說(shuō)法反映的是同一客觀規(guī)律自然過(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W。低溫?zé)嵩吹淖詣?dòng)傳熱Q2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(dòng)機(jī)。違反了克勞修斯說(shuō)法，必須違反了開爾文說(shuō)法。反之，承認(rèn)了開爾文說(shuō)法，克勞修斯說(shuō)法也就必然成立。5 （1）循環(huán)凈功Wnet 愈大則循環(huán)效率愈高；（×） （2）不可逆循環(huán)

10、的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率；（ ×） （3）可逆循環(huán)的熱效率都相等； （× ）6 循環(huán)熱效率公式 是否完全相同？各適用于哪些場(chǎng)合？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 與大氣溫度相同的壓縮空氣可以膨脹做功，此事實(shí)是否違反了熱力學(xué)第二定律？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 下列說(shuō)法是否正確：（1）熵增大的過(guò)程必定為吸熱過(guò)程 （×）；（2）熵減小的過(guò)程必為放熱過(guò)程 （×）；（3）定熵過(guò)程必為逆絕熱過(guò)程 （×）。9

11、 下列說(shuō)法是否有錯(cuò)誤：（1） 熵增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程（×）（2） 使系統(tǒng)熵增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程（×）（3） 熵產(chǎn)sg > 0 的過(guò)程必為不可逆過(guò)程（）（4） 不可逆過(guò)程的熵變s無(wú)法計(jì)算（×）（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，是否正確？答：、（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。（7） 工質(zhì)經(jīng)過(guò)不可逆循環(huán)有？答：工質(zhì)經(jīng)過(guò)不可逆循環(huán)有10

12、從點(diǎn)a開始有兩個(gè)可逆過(guò)程：定容過(guò)程a-b和定壓過(guò)程a-c，b、c兩點(diǎn)在同一條絕熱線上，問(wèn)qa b和qac 哪個(gè)大？并在T-s上表示過(guò)程a-b、a-c及qab、qac答：由圖可知為1-a-b-2-1的面積；為1-a-c -2-1的面積                              

13、0;          11 某種理想氣體由同一初態(tài)經(jīng)可逆絕熱壓縮和不可逆絕熱壓縮兩種過(guò)程將氣體壓縮到相同的終壓，在p-v 圖和T-s 圖上畫出兩過(guò)程，并在T-s 圖上畫出兩過(guò)程的技術(shù)功及不可逆過(guò)程的用損失。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(guò)程到相同終壓如圖所示。   由圖可知，可逆絕熱壓縮過(guò)程的技術(shù)功為面積1-2T-j-m-1，不可逆絕熱壓縮過(guò)程的技術(shù)功為面積1-2T-f-m-1,不可逆過(guò)程的用損失為面積1-g-n-m-112 對(duì)于一個(gè)孤立系統(tǒng)，其內(nèi)部若進(jìn)行

14、了可逆過(guò)程則孤立系統(tǒng)的總能不變，總熵不變總火用也不變？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，總熵增加，總火用減小。第四章 理想氣體的性質(zhì)1. 怎樣正確看待“理想氣體”這個(gè)概念？在進(jìn)行實(shí)際計(jì)算是如何決定是否可采用理想氣體的一些公式？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體（1）依據(jù)氣體所處的狀態(tài)（如：氣體的密度是否足夠?。┕烙?jì)作為理想氣體處理時(shí)可能引起的誤差；（2）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. 氣體的摩爾體積是否因氣體的種類而異？是

15、否因所處狀態(tài)不同而異？任何氣體在任意狀態(tài)下摩爾體積是否都是0.022414m3/mol?答：氣體的摩爾體積在同溫同壓下的情況下不會(huì)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0.022414 m3/mol3. 摩爾氣體常數(shù)R值是否隨氣體的種類不同或狀態(tài)不同而異？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. 如果某種工質(zhì)的狀態(tài)方程式為pv = RgT ，那么這種工質(zhì)的比熱容、熱力學(xué)能、焓都僅僅是溫度的函數(shù)嗎？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)。5. 對(duì)于一種確定的理想氣體， 是否等于定值？ 是否為定值？在不

16、同溫度下、是否總是同一定值？答：對(duì)于確定的理想氣體在同一溫度下為定值，為定值。在不同溫度下為定值，不是定值6. 邁耶公式是否適用于理想氣體混合物？是否適用于實(shí)際氣體？答：邁耶公式的推導(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. 試論證熱力學(xué)能和焓是狀態(tài)參數(shù)，理想氣體熱力學(xué)能和焓有何特點(diǎn)？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h = u + pv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)。

17、對(duì)于理想氣體熱力學(xué)能和焓只是溫度的函數(shù)。8. 氣體有兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù)，u(或 h)可以表示為p 和v 的函數(shù)，即u= f ( p, v)。但又曾得出結(jié)論，理想氣體的熱力學(xué)能、焓、熵只取決于溫度，這兩點(diǎn)是否矛盾？為什么？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. 為什么工質(zhì)的熱力學(xué)能、焓、熵為零的基準(zhǔn)可以任選？理想氣體的熱力學(xué)能或焓的參照狀態(tài)通常選定哪個(gè)或哪些個(gè)狀態(tài)參數(shù)值？對(duì)理想氣體的熵又如何？答：在工程熱力學(xué)里需要的是過(guò)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(wú)關(guān)。熱力學(xué)能或焓的參照狀態(tài)通常取0K

18、 或0時(shí)焓時(shí)為0，熱力學(xué)能值為0。熵的基準(zhǔn)狀態(tài)取p0 =101325Pa、T0 =0K 熵值為010. 氣體熱力性質(zhì)表中的u、h及s0 的基準(zhǔn)是什么狀態(tài)？答：氣體熱力性質(zhì)表中的及基準(zhǔn)是態(tài)是，=101325Pa11. 在如圖3-1 所示的T-s 圖上任意可逆過(guò)程1-2 的熱量如何表示？理想氣體在1 和2 狀態(tài)間的熱力學(xué)能變化量、焓變化量如何表示？若在1-2 經(jīng)過(guò)的是不可逆過(guò)程又如何？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)能變化量及焓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1-2的熱力學(xué)能變化量；過(guò)初始狀態(tài)點(diǎn)，做定壓

19、線2-2，圖3-4中陰影部分面積為多變過(guò)程1-2的焓變化量 ；若為不可逆過(guò)程，熱力學(xué)能、焓不變?nèi)缟蠄D。熱量無(wú)法在圖中表示出來(lái)。12. 理想氣體熵變計(jì)算式是由可逆過(guò)程導(dǎo)出的，這些計(jì)算式是否可用于不可逆過(guò)程初、終態(tài)的熵變？為什么？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(guò)程無(wú)關(guān)。13. 熵的數(shù)學(xué)定義式為 ，比熱容的定義式為q = cdT ，故Tds = cdT理想氣體的比熱容是溫度的單值函數(shù)，所以理想氣體的熵也是溫度的單值函數(shù)。這一結(jié)論是否正確？若不正確，錯(cuò)在何處？答： 中，為一微元可逆變化過(guò)程中與熱源交換的熱量，而中為工質(zhì)溫度升高所吸收的熱量，它們是不能等同的所以這一結(jié)論是錯(cuò)誤的。14.

20、 （1）氣體吸熱后熵一定增大（ ）。（2）氣體吸熱后溫度一定升高（ ）。（3）氣體吸熱后熱力學(xué)能一定升高（ ）。（4）氣體膨脹時(shí)一定對(duì)外做功（ ）（5）氣體壓縮時(shí)一定耗功（ ）答：（1）（×） （2）（×） （3）（×） （4）（×） （5）（）15. 道爾頓分壓定律和亞美格分體積定律是否適用于實(shí)際氣體混合物？答：不適用。16. 混合氣體中如果已知兩種組分A 和B 摩爾分?jǐn)?shù)xA>xB ，能否斷定質(zhì)量分?jǐn)?shù)也是wA>wB？答：因?yàn)?，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)量大小關(guān)系不能確定。所以不能斷定第五章 實(shí)際氣體的性質(zhì)及熱力

21、學(xué)一般關(guān)系式1. 實(shí)際氣體性質(zhì)與理想氣體性質(zhì)差異產(chǎn)生的原因是什么？在什么條件下才可以把實(shí)際氣體作為理想氣體處理？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(wèn)題簡(jiǎn)化。2. 壓縮因子Z 的物理意義怎么理解？能否將Z 當(dāng)作常數(shù)處理？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 = f ( p,T )曲線。因此不能取常數(shù)。3. 范

22、德瓦爾方程的精度不高，但在實(shí)際氣體狀態(tài)方程的研究中范德瓦爾方程的地位卻很高，為什么？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. 范德瓦爾方程中的物性常數(shù)a和b可以由試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到，也可以由物質(zhì)的 Tcr 、pcr 、vcr 計(jì)算得到，需要較高的精度時(shí)應(yīng)采用哪種方法，為什么？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. 什么叫對(duì)應(yīng)態(tài)原理？為什么要引入對(duì)應(yīng)態(tài)原理？什么是對(duì)比參數(shù)？答：在相同的壓力與溫度下，不同氣體的

23、比體積是不同的，但是只要它們的p r 和Tr 分別相同，它們的vr 必定相同，這就是對(duì)應(yīng)態(tài)原理。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)。6. 什么是特性函數(shù)？試說(shuō)明 u = u(s, p)是否是特性函數(shù)。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)”。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

24、. 如何利用狀態(tài)方程和熱力學(xué)一般關(guān)系求取實(shí)際氣體的 u、h、s？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。8. 本章導(dǎo)出的關(guān)于熱力學(xué)能、焓、熵的一般關(guān)系式是否可用于不可逆過(guò)程？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(guò)程。所以同樣適用于不可逆過(guò)程。9. 水的相圖和一般物質(zhì)的相圖區(qū)別在哪里？為什么？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-克勞修斯方程固液相平衡曲線的斜率為負(fù)。而其它物質(zhì)則相反。第六章 水蒸氣與濕空氣1. 水的三相點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)是不是唯一確定的？三相點(diǎn)與臨界點(diǎn)

25、有什么差異？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. 剛性絕熱的密閉容器內(nèi)水的壓力為4MPa,測(cè)得容器內(nèi)溫度為200，試問(wèn)容器內(nèi)的水是什么集態(tài)？因意外事故容器上產(chǎn)生了一不大的裂縫，試分析其后果？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. 水的定壓汽化過(guò)程中溫度維持不變，因此有人認(rèn)為過(guò)程中熱量等于膨脹功，即q = w，對(duì)不對(duì)？為什么？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

26、化有相變， 不能作為理想氣體來(lái)處理，所以u(píng) 0。不能得到q = w這樣的結(jié)果。4. 為何陰雨天曬衣服不易干，而晴天則容易干？答：陰雨天空氣的濕度大，吸取水蒸氣的能力差，所以曬衣服不易干。晴天則恰恰相反，所以容易干。5. 為何冬季人在室外呼出的氣是白色霧狀?冬季室內(nèi)有供暖裝置時(shí)，為什么會(huì)感到空氣干燥？用火爐取暖時(shí)，經(jīng)常在火爐上放壺水，目的何在?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)境的溫度很低使得呼出的氣體得到冷卻。在冷卻過(guò)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，這就形成了白色霧狀氣體。冬季室內(nèi)有供暖裝置時(shí)，溫度較高，使空氣含濕量減小。因此

27、會(huì)覺得干燥。放一壺水的目的就是使水加熱變成水蒸氣散發(fā)到空氣中增加空氣的含濕量。6. 何謂濕空氣的露點(diǎn)溫度?解釋降霧、結(jié)露、結(jié)霜現(xiàn)象，并說(shuō)明它們發(fā)生的條件。答：露點(diǎn)：濕空氣中水蒸氣的分壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度稱為濕空氣的露點(diǎn)溫度，或簡(jiǎn)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，地面溫度較低，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(guò)飽和狀態(tài)，就會(huì)發(fā)生凝結(jié)，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(huì)相互粘結(jié)，就變成小水滴或冰晶，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

28、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（低，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)就有水珠析出，這就形成露。c) 霜是近地面空氣中的水蒸氣在物體上的凝華現(xiàn)象。霜的形成有兩個(gè)基本條件，一是空氣中含有較多的水蒸氣，二是有冷(O以下)的物體。，濕空氣與溫度較低物體接觸達(dá)到水汽過(guò)飽和的時(shí)候多余的水汽就會(huì)析出。如果溫度在0°C 以下，則多余的水汽就在物體表面上凝華為冰晶，形成霜。7. 對(duì)于未飽和空氣，濕球溫度、干球溫度以及露點(diǎn)三者哪

29、個(gè)大?對(duì)于飽和空氣，三者的大小又將如何？答：對(duì)于未飽和空氣，干球溫度數(shù)值較大。對(duì)于飽和空氣三者的大小相等。8. 何謂濕空氣的含濕量？相對(duì)濕度愈大含濕量愈高，這樣說(shuō)對(duì)嗎？答：含濕量d：1 千克干空氣所帶有的的水蒸氣的質(zhì)量。相對(duì)濕度是濕空氣中實(shí)際包含的水蒸氣量與同溫度下最多能包含的水蒸氣量的百分比。相對(duì)濕度是一個(gè)比值，不能簡(jiǎn)單的地說(shuō)相對(duì)濕度愈大含濕量愈高，他與同溫度下最多能包含的水蒸氣量是相關(guān)的。9. 剛性容器內(nèi)濕空氣溫度保持不變而充入干空氣，問(wèn)容器內(nèi)濕空氣的 、 d 、 p v 如何變化？答： 減小， d 減小， p v 減小。10. 若封閉汽缸內(nèi)的濕空氣定壓升溫，問(wèn)濕空氣的 、 d 、 h 如

30、何變化？答： 減小， d 不變， h 變大。第七章 理想氣體的熱力過(guò)程1. 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？試以理想氣體的定溫過(guò)程為例說(shuō)明之。答：主答：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4分析能量轉(zhuǎn)換關(guān)系（用PV圖及TS圖）（根據(jù)需要可以定性也可以定量）例：1）  過(guò)程方程式： （特征）     （方程）2)  初

31、、終狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系：3)  計(jì)算各量：                  4)  上工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換情況閉口系：12過(guò)程    q 開口系：12過(guò)程    q  2. 對(duì)于理想氣體的任何一種過(guò)程，下列兩組公式是否都適用： 答：不是都適用。第一組公式適用于任何一種過(guò)程。第二組公式適用于定容過(guò)程，適用于

32、定壓過(guò)程。3. 在定容過(guò)程和定壓過(guò)程中，氣體的熱量可根據(jù)過(guò)程中氣體的比熱容乘以溫差來(lái)計(jì)算。定溫過(guò)程氣體的溫度不變，在定溫過(guò)程中是否需對(duì)氣體加入熱量？如果加入的話應(yīng)如何計(jì)算？答：定溫過(guò)程對(duì)氣體應(yīng)加入熱量。4. 過(guò)程熱量 q 和過(guò)程功w都是過(guò)程量，都和過(guò)程的途徑有關(guān)。由定溫過(guò)程熱量公式 故，只要狀態(tài)參數(shù)p1、v1 和v2 確定了，q的數(shù)值也確定了，是否q與途徑無(wú)關(guān)？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)q 是與途徑有關(guān)的。5. 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= mc v dT 是否成立？答：成立6. 絕熱過(guò)程的過(guò)程功w和技術(shù)功wt 的計(jì)算式w=u1u2，wt

33、=h1h2是否只限于理想氣體？是否只限于可逆絕熱過(guò)程？為什么？答：不只限于理想氣體和可逆的絕熱過(guò)程。因?yàn)閝 = u + w和q t = h + w 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q = 0無(wú)論是可逆還是不可逆。所以w =u1 u2， w t = h1 h2不只限于可逆絕熱過(guò)程。7. 試判斷下列說(shuō)法對(duì)嗎：（1）定容過(guò)程既無(wú)膨脹（或壓縮）功的過(guò)程；（2）絕熱過(guò)程即定熵過(guò)程；（3）多變過(guò)程即任意過(guò)程。答：（1）（×）； （2）（×）； （3）（×）8. 如圖：試證明：q1-2-3>q1-4-3。途中1-2、4-3 為定容過(guò)程，1-4、2-3 為

34、定壓過(guò)程。答：q1-2-3=u1-2-3+w1-2-3 ,q1-4-3=u1-4-3+w1-4-3u1-2-3=u1-4-3, w1-2-3 >w1-4-3q1-2-3> q1-4-39. 如圖所示。今有兩個(gè)任意過(guò)程a-b 及a-c，b、c 在同一條絕熱線上，試問(wèn)uab 與uac 哪個(gè)大？若b、c 在同一條定溫線上，結(jié)果又如何？答：b、c 在同一條絕熱線上uab < uac ，若b、c 在同一條定溫線上，二者相等。10. 在T-s 圖上如何表示絕熱過(guò)程的技術(shù)功和膨脹功？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相同。11. 在p-v 圖和T-s

35、圖上如何判斷過(guò)程中q、w、u、h的正負(fù)？答：1）的判別：以（V）為界：                 2），的判別：以（T）為界：                             

36、               3）的判別：以（T）為界：                    第八章 氣體和蒸汽的流動(dòng)1. 改變氣流速度起主要作用的是通道的形狀，還是氣流本身的狀態(tài)變化？答：改變氣流速度主要是氣流本身狀態(tài)變化。2. 當(dāng)氣流速度分別為亞聲速和超聲速時(shí)，下

37、列形狀的管道宜于作噴管還是宜于作擴(kuò)壓管？答：氣流速度為亞聲速時(shí)圖中的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. 當(dāng)有摩擦損耗時(shí)，噴管的流出速度同樣計(jì)算，似乎與無(wú)摩擦損耗時(shí)相同，那么摩擦損耗表現(xiàn)在哪里呢？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(dòng)能的減小引起出口焓值的增大。4. 在圖中圖a 為漸縮噴管,圖b 為縮放噴管。設(shè)兩噴管的工作背壓均為0.1MPa，進(jìn)口截面壓力均為1 MPa，進(jìn)口流速可忽略不計(jì)。1）若兩噴管的最小截面面積相等，問(wèn)兩噴管的流量、

38、出口截面流速和壓力是否相同？2) 假如沿截面2-2切去一段，將產(chǎn)生哪些后果？出口截面上的壓力、流速和流量起什么變化？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. 圖中定焓線是否是節(jié)流過(guò)程線？既然節(jié)流過(guò)程不可逆，為何在推導(dǎo)節(jié)流微分效應(yīng)J 時(shí)可利用dh =0？答：定焓線并不是節(jié)流過(guò)程線。在節(jié)流口附近流體發(fā)

39、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(guò)程看作定焓過(guò)程。距孔口較遠(yuǎn)的地方屬于焓值不變的過(guò)程所以dh =0。第 九 章 壓氣機(jī)的熱力過(guò)程1. 如果由于應(yīng)用汽缸冷卻水套以及其他冷卻方法，氣體在壓氣機(jī)氣缸中已經(jīng)能夠按定溫過(guò)程進(jìn)行壓縮，這時(shí)是否還需要采用分級(jí)壓縮？為什么？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. 壓氣機(jī)按定溫壓縮時(shí)氣體對(duì)外放出熱量，而按絕熱壓縮時(shí)不向外放熱，為什么定溫壓縮反較絕熱

40、壓縮更為經(jīng)濟(jì)？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. 壓氣機(jī)所需要的功也可以由第一定律能量方程式導(dǎo)出，試導(dǎo)出定溫、多變、絕熱壓縮壓氣機(jī)所需要的功，并用T-s 圖上面積表示其值。答：由第一定律能量方程式，定溫過(guò)程，所以，同時(shí)則有多變過(guò)程絕熱壓縮過(guò)程，所以等溫過(guò)程所作的功為圖7-1中面積1-2T-m-n-1，絕熱過(guò)程所作的功為圖中面積1-f-n-1 多變過(guò)程所作的功為圖中面積1-2n-j-g-2n-. 4. 葉輪是壓氣

41、機(jī)不可逆絕熱壓縮比可逆絕熱壓縮多耗功可用圖7-2 中的面積m2s2nm 表示，這是否即是此不可逆過(guò)程的做功能力損失？為什么？答：多消耗的功量并不就是損失的做功能力損失。因?yàn)?為圖9-2上面積1-7-n-m所示。5. 如圖所示的壓縮過(guò)程1-2，若是可逆的，則這一過(guò)程是什么過(guò)程？它與不可逆絕熱壓縮過(guò)程1-2 的區(qū)別何在？?jī)烧咧心囊贿^(guò)程消耗的功大？大多少？答：若壓縮過(guò)程1-2 是可逆的，則為升溫升壓吸熱過(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q = u + w，w = u，而可逆絕熱壓

42、縮過(guò)程q = u + w，w = q u所以不可逆過(guò)程消耗的功大，數(shù)值為第十章 氣體動(dòng)力循環(huán)1. 以活塞式內(nèi)燃機(jī)和定壓加熱燃?xì)廨啓C(jī)裝置為例，總結(jié)分析動(dòng)力循環(huán)的一般方法。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。2. 內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)和燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱理想循環(huán)的熱效率。若兩者初態(tài)相同，壓縮比相同，他們的熱效率是否相同？為什么？若卡諾循環(huán)的壓縮比與他們相同，則熱效率如何？為什么？答：若兩者初態(tài)相同，壓縮比相同，它們的熱效率相等。因?yàn)?/p>

43、而對(duì)于定壓加熱理想循環(huán)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，它們的效率都相等。3. 活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)理論上能否利用回?zé)醽?lái)提高熱效率？實(shí)際中是否采用？為什么？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)。4. 燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)中，壓縮過(guò)程若采用定溫壓縮可減少壓縮所消耗的功，因而增加了循環(huán)凈功，但在沒有回?zé)岬那闆r下循環(huán)熱效率為什么反而降低，試分析之。答：采用定溫壓縮增加了循環(huán)凈功。而在此過(guò)程中不變，變小，所以其熱效率降低。5. 燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)中，膨脹過(guò)程在理想極限情況下采用定溫膨脹

44、，可增大膨脹過(guò)程作出的功，因而增加了循環(huán)凈功，但在沒有回?zé)岬那闆r下循環(huán)熱效率反而降低，為什么？答：定溫膨脹增大膨脹過(guò)程作出的功，增加循環(huán)凈功，但在此過(guò)程中變大，不變，所以其熱效率降低。6. 加力燃燒渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)是在噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管入口前裝有加力燃燒用的噴油嘴的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，需要突然提高飛行速度是此噴油嘴噴出燃油，進(jìn)行加力燃燒，增大推力。其理論循環(huán)（的熱效率比定壓燃燒噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的熱效率提高還是降低？為什么？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)楫?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

45、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. 有一燃?xì)廨啓C(jī)裝置，它由一臺(tái)壓氣機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣，而后分兩路進(jìn)入兩個(gè)燃燒室燃燒。燃?xì)夥謩e進(jìn)入兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)，其中燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)出的動(dòng)力全部供給壓氣機(jī)，另一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)出的動(dòng)力則為輸出的凈功率。設(shè)氣體工質(zhì)進(jìn)入讓汽輪機(jī)和時(shí)狀態(tài)相同，兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的效率也相同，試問(wèn)這樣的方案和圖8-5、圖8-6所示的方案相比較（壓氣機(jī)的c,s 和燃?xì)廨啓C(jī)的t都相同）在熱力學(xué)效果上有何差別？裝置的熱效率有何區(qū)別？答：原方案：循環(huán)吸熱量：Q1=cmt，循環(huán)凈功：w0=wT-wc=m(h3-h4)-(h2-

46、h1) (1)第2 方案：循環(huán)吸熱量：Q1=cmAt+ cm Bt=cmt (2)循環(huán)凈功：w0=wTB=mB(h3-h4) (3)對(duì)于第2 方案，wTA=wc，即：mA(h3-h4)=m(h2-h1)或(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 蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)1. 干飽和蒸汽朗肯循環(huán)與同樣初壓力下的過(guò)熱蒸汽朗肯循環(huán)相比較，前者更接近卡諾循環(huán)，但熱效率卻比后者低，如何解釋此結(jié)果？答：干飽和蒸汽朗肯循環(huán)局限于飽和區(qū)，上限溫度受制于

47、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. 本世紀(jì)二三十年代，金屬材料的耐熱性僅達(dá)400，為使蒸汽初壓提高，用再熱循環(huán)很有必要。其后，耐熱合金材料有進(jìn)展，加之其他一些原因，在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)不再設(shè)計(jì)制造按再熱循環(huán)工作的設(shè)備。但近年來(lái)隨著初壓提高再熱循環(huán)再次受到注意。請(qǐng)分析其原因。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

48、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)。3. 各種實(shí)際循環(huán)的熱效率無(wú)論是內(nèi)燃機(jī)循環(huán)，燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，或是蒸汽循環(huán)都肯定地與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，這些事實(shí)是否與卡諾定理相矛盾？答：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)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)

49、。4. 蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，在動(dòng)力機(jī)中膨脹作功后的乏汽被排入冷凝器中，向冷卻水放出大量的熱量q2，如果將乏汽直接送入汽鍋中使其再吸熱變?yōu)樾抡羝皇强梢员苊庠诶淠髦蟹抛叽罅繜崃?，從而減少對(duì)新汽的加熱量q1 大大提高熱效率嗎？這樣想法對(duì)不對(duì)?為什么？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。乏氣向冷卻水排熱就是這樣一個(gè)補(bǔ)充條件，是不可缺少的。5. 用蒸汽作為循環(huán)工質(zhì)，其吸熱和放熱接近定溫過(guò)程，而我們又常說(shuō)以定溫吸熱和定溫放熱最為有利，可是為什么在大多數(shù)情況下蒸汽循環(huán)反較柴油機(jī)循環(huán)的熱效率低?答：柴油機(jī)的汽缸壁因?yàn)橛欣鋮s水和進(jìn)入氣缸

50、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。6. 應(yīng)用熱泵來(lái)供給中等溫度(例如100上下)的熱量是比直接利用高溫?zé)嵩吹臒崃縼?lái)得濟(jì)，因此有人設(shè)想將乏汽在冷凝器中放出熱量的一部分用熱泵提高溫度，用以加熱低溫段(100以下)的鍋爐給水，這樣雖然需要增添熱泵設(shè)備。但卻可以取消低溫段的抽汽回?zé)?，使抽汽回?zé)嵩O(shè)備得以簡(jiǎn)化，而對(duì)循環(huán)熱效率也能有所補(bǔ)益。這樣的想法在理論上是否正確?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