第一章 基本概念 練習(xí)題

1、 第一章第一章 基本概念基本概念 練習(xí)題練習(xí)題1.11.1填空題填空題（1）熱力系統(tǒng)不受外界影響是指系統(tǒng)與外界間沒(méi)有( )的交換。（2）只有（）狀態(tài)才能用參數(shù)坐標(biāo)圖上的點(diǎn)表示。（3）一個(gè)可逆過(guò)程必須是（）過(guò)程，而且在過(guò)程中沒(méi)有（）。（4）熱力學(xué)規(guī)定：工質(zhì)膨脹做功為（），表示（），工質(zhì)被壓縮耗功為（），表示（）。1.21.2是非判斷及改錯(cuò)題是非判斷及改錯(cuò)題（1） 若系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)量保持恒定不變，則該系統(tǒng)必定是閉口系統(tǒng)。（2） 穩(wěn)定狀態(tài)就是平衡狀態(tài)。（3）系統(tǒng)從某一平衡狀態(tài)變化到另一個(gè)平衡狀態(tài)，其內(nèi)能的 變化量與過(guò)程特性無(wú)關(guān)。（4） 可逆過(guò)程就是工質(zhì)可以逆向進(jìn)行回復(fù)到原態(tài)的過(guò)程。（5）非靜態(tài)過(guò)程一定是

2、不可逆過(guò)程。（6）只要滿足 或 中的任一式,這個(gè)x就是狀態(tài)參數(shù)。1.31.3分析、論述、證明題分析、論述、證明題（1）只要不存在任何性質(zhì)的耗散效應(yīng)就一定不會(huì)產(chǎn)生能看的不可逆損耗嗎？0dx 21xxx （2）如圖1-1所示用隔板將容器分成兩部分，一部分裝有氣體，另一部分抽成真空，中間是隔板，問(wèn): 1）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，每抽去一塊隔板先恢復(fù)平衡再抽下一塊，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？圖 1-11.4 什么是準(zhǔn)平衡過(guò)程？引進(jìn)這個(gè)概念在工程上有什么好處。1.5 有兩個(gè)完全相同的風(fēng)扇，一個(gè)置

3、于海平面，另一個(gè)置于高山頂，并以相同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。試比較1）容積流量；2）質(zhì)量流量的大小。1.5 門窗緊閉的房間內(nèi)有一臺(tái)電冰箱正在運(yùn)行，若敞開冰箱的大門就有一股涼氣撲面，感到?jīng)鏊?。于是有人就想通過(guò)敞開的冰箱大門達(dá)到降低室內(nèi)溫度的目的，你認(rèn)為這種想法可行嗎？ 解：(1)按題意，以門窗緊閉的房間為分析對(duì)象，可看成絕熱的閉口系統(tǒng)與外界無(wú)熱量交換，Q=0，如圖(a)所示。當(dāng)安置在系統(tǒng)內(nèi)部的電冰箱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將有電功輸入系統(tǒng)，即w為負(fù)。因此按照閉口系統(tǒng)能量方程： 00UWUW ，或 室內(nèi)空氣的內(nèi)能將增加，溫度將上升?？梢姶朔N想法不但不能達(dá)到降溫目的，將反而使室內(nèi)溫有所升高。 (2)若以電冰箱為系統(tǒng)進(jìn)行分析，其

4、工作原理如右圖示(b)耗功W后連同從冰室內(nèi)取出的冷量Q。一同通過(guò)散熱片排放到室內(nèi)，使室內(nèi)溫度升高。1.6 銅棒的一端與高溫?zé)嵩? )接觸，另一端與低溫?zé)嵩? )接觸，其表面與外界絕熱，如下圖所示經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間后，銅棒內(nèi)各截面的溫度不再隨時(shí)間變化，試問(wèn)銅棒是否處于平衡態(tài)？ 解：若取銅俸為閉口系統(tǒng)，銅棒內(nèi) 各截面溫度雖不隨時(shí)間變化，但受 到高溫?zé)嵩磁c低溫?zé)嵩吹耐獠孔饔茫?按找平衡態(tài)的定義，銅棒并沒(méi)有處 于平衡態(tài)，只是達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài) HTLT 一旦取掉高溫?zé)嵩磁c低溫?zé)嵩吹耐獠孔饔茫~棒內(nèi)部截面溫度必定隨時(shí)間發(fā)生變化，直到溫度均勻止 說(shuō)明；由此例可見要注意區(qū)分穩(wěn)定與乎衡兩種不同的概念。穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)狀態(tài)參數(shù)

5、雖不隨時(shí)間改變，伹它是靠外界影響來(lái)維持的平衡狀態(tài)是不受外界影響時(shí)參數(shù)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)。兩者有所區(qū)別，但又有聯(lián)系，平衡必穩(wěn)定，穩(wěn)定未必平衡。1.7 一剛性絕熱容器內(nèi)充有水和水蒸汽的混合物，它們的溫度與壓力分別相等不隨時(shí)間變化。試問(wèn)汽水混合物是否已處于平衡態(tài)？ 汽水混合物的各種參數(shù)量是否到處均勻？ 解：如右圖所示的剛性絕熱容器內(nèi)，水和水蒸汽的壓力相等，溫度相等，均不隨時(shí)間變化，而且不受 外界的影響，因此該汽水混合物已處于平衡狀態(tài)。 處于平衡態(tài)的汽水混合物中，汽 相與液相的密度顯然不同。因此即使 處于平衡態(tài)的系統(tǒng)內(nèi)部，各種參數(shù)并不一定均勻。 說(shuō)明：本例說(shuō)明，系統(tǒng)內(nèi)部各種參數(shù)均勻的必定平衡，反之平衡

6、的未必各種參數(shù)都是均勻的，即均勻必平衡，平衡未必均勻. 當(dāng)然對(duì)于由單相物質(zhì)組成的系統(tǒng)，均勻必平衡，平衡也必均勻(由于重力場(chǎng)的影響引起內(nèi)部壓力的不同除外，因?yàn)槠胶鈶B(tài)定義中已明確指出不受外界影響中不包括重力場(chǎng)的作用)1.8 試說(shuō)明平衡狀態(tài)的特征及其實(shí)現(xiàn)的條件？ 解：由平衡態(tài)的定義可以看出，凡處于乎衡態(tài)的系統(tǒng)，其特征是參數(shù)比隨時(shí)間變化，而且除復(fù)相系統(tǒng)和重力場(chǎng)的影響外，參數(shù)均勻。 實(shí)現(xiàn)平衡的必要條件是系統(tǒng)內(nèi)部或系統(tǒng)與外界之間不存在 各種不平衡勢(shì)。換言之各種不平衡勢(shì)的消失足系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平衡態(tài)的必要條件。1.9 判斷下列過(guò)程中哪些是可逆的、不可逆的、可以是可逆的，并扼要說(shuō)明不可逆原因. （1）對(duì)剛性容器內(nèi)的水

7、加熱使其在恒溫下蒸發(fā)； （2）對(duì)剛性容器內(nèi)的水作功使其在恒溫下蒸發(fā)； （3）對(duì)剛性容器中的空氣緩慢加熱使其從50攝氏度升溫 到100攝氏度； （4）定質(zhì)量的空氣在無(wú)摩擦、不導(dǎo)熱的氣缸和活塞中被慢慢壓縮； （5）100攝氏度的蒸汽流與25攝氏度的水流絕熱混合； （6）在水冷摩托發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的熱燃?xì)怆S活塞迅速移動(dòng)而膨脹；(7)氣缸中充有水，水上面有無(wú)摩擦的活塞，緩慢地對(duì)水加熱使之蒸發(fā)；解（1）可以是可逆過(guò)程也可以是不可逆過(guò)程，取決于熱 源溫度與水溫是否相等。若兩者不等，則存在外部的傳熱不可逆因素便是不可逆過(guò)程。 （2）對(duì)剛性容器內(nèi)的水作功，只可能是攪拌功，伴有摩擦擾動(dòng)，因而有內(nèi)不可逆囚衰是不可逆過(guò)

8、程 （3）可以是可逆的也可以是不可逆的取決于熱源濕度與空氣溫度是否隨時(shí)相等或隨時(shí)保持天限小的溫差 其他幾個(gè)小題請(qǐng)讀者自行分析.1.10試判斷下列敘述是否準(zhǔn)確，說(shuō)明理由。（1）平衡態(tài)是系統(tǒng)的熱力狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)。（2）不可逆的熱力過(guò)程是指工質(zhì)逆過(guò)程無(wú)法恢復(fù)到初始狀態(tài)的過(guò)程。（3）由于準(zhǔn)平衡過(guò)程都是微小偏離平衡態(tài)的過(guò)程故從質(zhì)上說(shuō)屬于可逆過(guò)程。（4）工質(zhì)發(fā)生熱量交換，狀態(tài)參數(shù)中只有一個(gè)參數(shù)必然要發(fā)生變化這個(gè)參數(shù)就是溫度。（5）任何可逆過(guò)程部是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程（6）封閉系統(tǒng)是指系統(tǒng)內(nèi)的工質(zhì)不發(fā)生宏觀位移的那些系統(tǒng)。（7）閉口系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)過(guò)程后，如果熵減少了，肯定是向外界放出了熱量。1.11氣體初態(tài)

9、為 ， ，在壓力為定值的條件下膨脹到 ，求氣體膨脹所作的功。10.5pMPa310.4Vm320.8Vm1.12 1kg氣體經(jīng)歷如下圖所示的循環(huán)，A到B為直線變化過(guò) 程B列C為定容過(guò)程，C到A為定壓過(guò)程，試求循環(huán)的凈功量。如果循環(huán)為A-B-C-A則凈功量有何變化?第二章 工質(zhì)的性質(zhì)2.1填空題（1） 適用于（）氣體、（）系統(tǒng)的（）過(guò)。（2） 適用于（）氣體、（）系統(tǒng)的（）過(guò)程。TdsdhvdpvTdsc dTpdv2.2 不加任何水分是否可從不飽和空氣得到飽和空氣？為什么？2.3 張三和李四都戴眼鏡。在大冷的冬天，張三從室外進(jìn)入暖和的室內(nèi)，而李四從暖和的室內(nèi)到室外，問(wèn)誰(shuí)的眼鏡更容易更容易蒙上水

10、霧？2.4 在有的冬季的清晨，清除汽車擋風(fēng)玻璃上的冰雪是日常零星雜務(wù)。試說(shuō)明：即使夜晚沒(méi)有下雨雪，為什么汽車擋風(fēng)玻璃上形成冰？2.5 你認(rèn)為人體舒適最有關(guān)的是比濕度還是相對(duì)濕度2.6 如何解釋盤中的水在冬天和夏天會(huì)有不同的蒸發(fā)速率？2.7 冬天洗熱水澡時(shí)，浴室鏡面會(huì)有水汽形成，為什么？2.8 兩股不飽和的空氣流絕熱混合，在焓濕圖上如何確定混合物的狀態(tài)點(diǎn)。2.9 自然通風(fēng)冷卻塔是如何工作的？3.1、填空題（1） 穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程為（）；用于汽輪機(jī)，可簡(jiǎn)化為（）；用于壓氣機(jī)，可簡(jiǎn)化為（）；用于換熱器，可簡(jiǎn)化為（）；用于管道，可簡(jiǎn)化為（）。（2） 適用于（）工質(zhì)、（）系統(tǒng)、（）過(guò)程。（3） 適用于

11、（）工質(zhì)、（）系統(tǒng)、（）過(guò)程。3.2、是非判斷及改錯(cuò)題：qdupdvqdhvdp第三章第三章 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律（1） 系統(tǒng)吸熱后，溫度必定升高。（2） 系統(tǒng)吸熱后，其內(nèi)能必定增加。（3）隨工質(zhì)流動(dòng)所遷移的能量是焓。（4） 開口系統(tǒng)對(duì)外作的技術(shù)功總可以用 計(jì)算。（5） 開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)可同時(shí)滿足下列三個(gè)公式： 1） 2） 3）tvdpw qduwtqdhw212iqdhdcgdzw3.3分析、論述、證明題（1）開口系統(tǒng)中焓有什么物理意義？在閉口系統(tǒng)中是否存在焓這個(gè)物理量？（2）請(qǐng)改正下列公式并說(shuō)明理由： 1） 2） 3）qupv 221211QQUUpdv2211wwpdv（3）穩(wěn)

12、定流動(dòng)過(guò)程能夠同時(shí)滿足下列三個(gè)公式，為什么？1）2）3）qduwtqdhw212iqdhdcgdzw3.4 兩間門窗全關(guān)的相同房間，一間室內(nèi)有冰箱，另一間沒(méi)有。問(wèn)哪一間房間比較暖和？3.5在節(jié)流過(guò)程中流體溫度從30降到-20，這是過(guò)程絕熱嗎？3.6一個(gè)絕熱剛性容器初始處于真空狀態(tài)，打開閥門后，參數(shù)為1amt(101.321kPa)和21的空氣進(jìn)入，直到容器內(nèi)壓力達(dá)到1amt(101.321kPa)后關(guān)閉閥門。這時(shí)的容器內(nèi)的溫度比 21高呢還是低?還是一樣？ 3.7 如右圖所示，lkg理想氣體，自狀態(tài)1 變化到狀態(tài)2 ，若第一次變化過(guò)程 沿1一3一2進(jìn)行第二次沿12進(jìn)行分別計(jì)算這兩個(gè)過(guò)程中，氣體

13、所作的膨賬功1,1()p22(,)p解（1）計(jì)算132過(guò)程的膨脹功：由于該過(guò)程可以圖示在 圖書上說(shuō)明此過(guò)程必是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，可用式（2-1）計(jì)算膨脹功。p解法一：3212313112113()0()wpdpdpp(2)計(jì)算12過(guò)程的膨脹功21121().()pppp22211211122121111().()()()2ppwpdpdpp解法二：121221121122112313451()()()21()()2wppppp三角形的面積矩形的面積說(shuō)明（1）凡是能在p-圖上用實(shí)線表示的過(guò)程必是準(zhǔn)靜 態(tài)過(guò)程。 （2）計(jì)算準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的膨脹功不僅可以用公式求 的，也可以在p-圖上過(guò)程線下的面積來(lái)求得3.8

14、判斷下列說(shuō)法是否正確： （1）工質(zhì)吸熱后必然膨脹； （2）理想氣體放熱后溫度必然下降； （3）應(yīng)設(shè)法利用煙氣離開鍋爐時(shí)帶走的熱量例211 判斷下列公式是否正確，若正確，指出應(yīng)用條件(系統(tǒng)、工質(zhì)、過(guò)程及其它條件）(1)quw (2)()Vqc dTd p221 1(3)()qupp(4)QHVdp(5)sqhw3.9 1kg空氣由 膨脹到 得到熱量506kJ,如果該空氣在相同的初、終態(tài)間作第二次膨脹，僅加入熱量39kJ，求 （1）第一次膨脹中空氣的內(nèi)能增加丁多少？ （2）第二次膨脹中空氣作了多少功？ （3）第二次膨脹中空氣內(nèi)能增加了多生?111.0,500pMPa tC0220.1,500pMP

15、a tC 例2.4 定量工質(zhì)，經(jīng)歷一個(gè)由四個(gè)過(guò)程組成的循環(huán)，試填充下表中所缺的數(shù)據(jù)，并判斷是熱機(jī)循環(huán)還是制冷循環(huán)。解：因?yàn)?223341390,395,1000EKJ WKJEKJ 0dE 所以得因?yàn)樗?該循環(huán)是熱機(jī)循環(huán)41122334()5EEEEKJ 415WKJ 122334413900WWWWWKJ 3.10請(qǐng)判斷下列敘述是否正確，并說(shuō)明理由； 1.工質(zhì)的焓代表用狀態(tài)函數(shù)（ ），描述的其部分能量。 2.水泵向高壓鍋爐房泵水。它消耗的功量都轉(zhuǎn)變?yōu)樗膭?dòng)能、位能和克服管道摩擦所作的功。 3.工質(zhì)膨脹時(shí)必須對(duì)其加熱。 4.工質(zhì)可以邊膨脹邊放熱。 up5.工質(zhì)吸熱后內(nèi)能一定增加。6.對(duì)工質(zhì)加

16、熱，其溫度反而降低。7.氣體膨脹時(shí)，一定對(duì)外做功。8.氣體壓縮時(shí)，一定消耗外功。9.對(duì)于一縮放噴管，在 一定時(shí)隨著 的下降噴管出口的速度不斷增加，因而流量也越來(lái)越大。bp2p4.1填空題：（1）當(dāng)把一定量的氣體自相同初態(tài)壓縮到相同的終壓時(shí)，經(jīng)可逆絕熱壓縮過(guò)程的終態(tài)溫度 將比可逆定溫壓縮過(guò)程的終態(tài)溫度 （） ，即 （） ；經(jīng)可逆多變壓縮過(guò)程的終點(diǎn)溫度 （） 。（2）活塞式壓氣機(jī)由于有（）存在，致使汽缸的有效吸氣容積（）汽缸排量。（3）（）與（）之比稱為余隙容積比。（4）在相同的余隙容積之下，如果增壓比（），則有效進(jìn)氣容積（），達(dá)到某一極限時(shí)，則完全不能進(jìn)氣。2ST2ST2ST2nT2TT2TT2

17、nT第四章第四章 理想氣體熱力過(guò)程理想氣體熱力過(guò)程（5）采用多級(jí)壓縮壓縮和級(jí)間冷卻的主要目的是（）、（）及（）。（6）選擇多級(jí)壓氣機(jī)中間壓力應(yīng)收到如下結(jié)果： 每級(jí)壓氣機(jī)（）相等；（）相同；（）相等。（7）由于有（）、（）等因素的存在，活塞式壓氣機(jī)實(shí)際壓縮過(guò)程要比理想的可逆壓縮過(guò)程要比理想的可逆壓縮過(guò)程的耗功量（）。4.2是非判斷及改錯(cuò)題：（1） 壓氣機(jī)按其產(chǎn)生壓縮氣體的壓力范圍不同可分為離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)兩種型式。（2）按壓氣機(jī)的構(gòu)造和工作原理可分為活塞式壓氣機(jī)和葉輪式壓氣機(jī)及引射式壓縮器。（3）當(dāng)把一定量的氣體從相同的初態(tài)壓縮到相同的終態(tài)時(shí)，以可逆定溫壓縮過(guò)程最為省功。（4）兩級(jí)壓縮

18、中間冷卻的壓氣機(jī)裝置，每級(jí)采用的增壓比相等時(shí)，壓氣機(jī)的總耗功將最少。（5） 只要單級(jí)活塞式壓氣機(jī)的材質(zhì)允許，增壓比越高越好。（6）多級(jí)壓氣機(jī)的級(jí)間冷卻主要是為了控制壓縮終了的溫度和減少增壓比 過(guò)高對(duì)容積效率產(chǎn)生的影響。（7）受余隙容積的影響，壓縮同量的氣體到相同的增壓比，所消耗的機(jī)械功將比無(wú)余隙容積影響時(shí)要大。（8）當(dāng)壓縮同樣數(shù)量的氣體時(shí)，若余隙容積越小，所需使用的汽缸尺寸也可以相應(yīng)減小。4.3分析、論述、證明題：（1）多級(jí)壓縮的中間冷卻器有什么作用？為什么采用多級(jí)壓縮中間冷卻？（2）為何稱余隙容積為有害容積？4.4是非判斷及改錯(cuò)題：（1）定容過(guò)程換熱量公式 適用于任何工質(zhì)、可逆與不可逆定容過(guò)

19、程。（2）從相同的初態(tài)，壓縮到相同的終壓，可逆絕熱壓縮消耗的技術(shù) 功比邊壓縮，邊放熱消耗的技術(shù)功小。（3）使工質(zhì)既膨脹又升壓的過(guò)程是不能實(shí)現(xiàn)的。（4）工質(zhì)吸熱時(shí)，壓力升高，溫度升高，比容必定增大。（5）理想氣體吸熱時(shí)，壓力升高，溫度升高，比容必定不變。21vquu（6）多變過(guò)程技術(shù)功的絕對(duì)值一定大于膨脹功的絕對(duì)值。（7）工質(zhì)既受壓縮，又降溫，又降壓的過(guò)程是不可能的。（8）工質(zhì)完成一個(gè)循環(huán)后，一定對(duì)外做功。（9）多變指數(shù)1n5），那么它將如何影響質(zhì)量流量10.1填空題：（1）活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，依次完成（）、（）、（）和（）四個(gè)工作過(guò)程的內(nèi)燃機(jī)，稱為四沖程內(nèi)燃機(jī)。按引燃方法的不同，四沖程內(nèi)

20、燃機(jī)又可分為（）和（）兩種。（2）柴油機(jī)中所壓縮的是（），所以允許有較高的（）；同時(shí)，為了使噴入汽缸的柴油有較好的燃燒條件，也需要有較高的（），使壓縮后的空氣溫度大大地超過(guò)柴油的（）。第十章第十章 動(dòng)力循環(huán)動(dòng)力循環(huán)（3）汽油的揮發(fā)性好、粘度小，可以采用（）混合的（）的工作方式；柴油的揮發(fā)性差、自然溫度低、粘度大，可以采用（）強(qiáng)制混合的（）工作方式。汽油機(jī)和柴油機(jī)的燃料是（）互換的。（4）壓縮比是表征內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)特征的循環(huán)特征參數(shù)；表征燃燒過(guò)程的循環(huán)特性參數(shù)有壓力升高比及膨脹比。它們的定義表達(dá)式分別為 （）， （）， （） （5）燃?xì)廨啓C(jī)裝置的理想循環(huán)稱為（），它由（）、（）、（）及（）等四個(gè)基本熱力過(guò)程所組成。10.2朗肯循環(huán)中，絕熱膨脹過(guò)程由可逆變?yōu)椴豢赡鏁r(shí)，其循環(huán)吸熱量（）、循環(huán)放熱量（）、排氣干度（），汽輪機(jī)所作技術(shù)功（）、排汽熵值（）。10.3相同參數(shù)下，抽汽回?zé)嵫h(huán)與朗肯循環(huán)相比，汽耗率（），熱耗率（），給水溫度（），循環(huán)熱效率（），1kg蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做功（），排汽干度（）。10.4提高朗肯循環(huán)熱效率的途徑有：提高蒸汽的（）、（），降低排汽（），改進(jìn)熱力循環(huán)，如采用（）、（）等。10.5能量利用系數(shù)K說(shuō)明了全部能量的（），不代表循環(huán)的（）。（6）采用回?zé)岽胧?可以減少循環(huán)中從（）的吸熱量并提高（）；同時(shí)，可以減少循環(huán)中從（）的吸熱量并降