工程熱力學(xué)思考題答案第四章

1、第四章氣體和蒸汽的基本熱力過(guò)程試以理想氣體的定溫過(guò)程為例，歸納氣體的熱力過(guò)程要解決的問(wèn)題及使用方法解決。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)一一確定過(guò)程方程(2)根據(jù)過(guò)程方程一一確定始、終狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系(3)由熱力學(xué)的一些基本定律計(jì)算q,w,wt,u,h,s(4)分析能量轉(zhuǎn)換關(guān)系(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：T二常數(shù)(特征)PV=常數(shù)(方程)2)始、終狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系：2=空P2Vi3)計(jì)算各量：u=0、h=0、s=RIn-2-=RInPiVi4)P?V圖，T?S圖上工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換情況對(duì)于理想氣體的任何一種過(guò)程

2、，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quCv(t2ti)適于定容過(guò)程，qhCp(t2ti)適用于定壓過(guò)程。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(huà)應(yīng)如何計(jì)算？答：定溫過(guò)程對(duì)氣體應(yīng)加入的熱量過(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)。由理想氣體可逆定溫過(guò)程熱量公式qp1VlInv2可知，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，Vi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)理想氣體可逆過(guò)程q是與途徑有

3、關(guān)的。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QmcVdT是否成答：成立。這可以由熱力學(xué)第一定律知，由于是定容過(guò)wpdvpvpvInRTIn一為零。故QmcvdT,它與外界是否對(duì)系統(tǒng)做功無(wú)關(guān)。vv1v1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=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uw和qhwt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q0無(wú)論是可逆還是不可逆。所以w=UW，wt=hih2不只限于可逆絕熱過(guò)程。試判斷下列各種說(shuō)法是否正確：(1)定容過(guò)程既無(wú)膨脹(或壓縮)功的過(guò)程；(2)絕熱

4、過(guò)程即定嫡過(guò)程；(3)多變過(guò)程即任意過(guò)程。答：(1)(X)；(2)(X)；(3)(X)參照?qǐng)D4-17:試證明：qi23qi430途中1-2、4-3為定容過(guò)程，1-4、2-3為定壓過(guò)程證明:q1 2 3= U1 2 3W123, q1 4 3 =U1 4 3W1 4 3因?yàn)椋簎是狀態(tài)量與過(guò)程無(wú)關(guān),U1 2 3與 U1 4 3起始狀態(tài)'樣，故U1 2 3 = U1 4 3 ,由圖知w1 2 3w1 4 3 ,所以：q1 2 3 q1 4 3如圖4-18所示。今有兩個(gè)任意過(guò)程a-b及a-c, b點(diǎn)及c點(diǎn)在同一條絕熱線(xiàn)上，試問(wèn)：（1）Uab與Uac哪個(gè)大？（2）若b、c在同一條定溫線(xiàn)上，結(jié)果又

5、如何?答：b、c在同一條絕熱線(xiàn)上UabUac,若b、c在同一條定溫線(xiàn)上，二者相等。因?yàn)?，ua-b加上b-c過(guò)程=ua-c過(guò)程，而b-c是個(gè)絕熱過(guò)程，q=0=ubcwbc,wc<0,故Ubc>0,所以有UabUac。若在定溫線(xiàn)上Ubc=0,所以UabUac。理想氣體定溫過(guò)程的膨脹功等于技術(shù)功能否推廣到任意氣體？答：不能。因?yàn)樗鼈児降耐茖?dǎo)過(guò)程中引入了理想氣體狀態(tài)方程式pvRgT,對(duì)于一般氣體一般狀態(tài)下是不適用的。下列三式的使用條件是什么？K1K1kkk1k1P2v2PM,T1V1T2v2,T1P1KT2P2K答：使用條件理想氣體可逆絕熱過(guò)程。在T-s圖上如何表示絕熱過(guò)程的技術(shù)功wt和膨脹功w?答：絕熱過(guò)程，不管是否是可逆過(guò)程都有wth,wu，故有：其中u，h（圖中陰影部分）（1-2絕熱線(xiàn)）及可表示膨脹功和技術(shù)功的變化情況。在p-v圖和T-s圖上如何判斷過(guò)程中q,w,wt,u,h,s的正負(fù)？試以可逆絕熱過(guò)程為例，說(shuō)明水蒸氣的熱力過(guò)程與理想氣體熱力過(guò)程的分析計(jì)算有什么異同?答：對(duì)于可逆絕熱過(guò)程水蒸氣和理想氣體都有:2q1Tds0,wuu1u2,wthh1h2,差別在于水蒸氣沒(méi)有適當(dāng)而簡(jiǎn)單的狀態(tài)方程，同時(shí)cp,cv,h,u也不都是溫度的單值函數(shù)。實(shí)際過(guò)程都不可逆，那么本章討論的理想可逆過(guò)程有什么意義？答：意義在與實(shí)際過(guò)程是很復(fù)