工程熱力學(xué)思考題答案,第一章

1、第 一 章 基本概念與定義1. 閉口系與外界無物質(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)定流動開口系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量也可以保持恒定。2. 有人認為，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。對不對，為什么？ 答：這種說法是不對的。工質(zhì)在越過邊界時，其熱力學(xué)能也越過了邊界。但熱力學(xué)能不是熱量，只要系統(tǒng) 和外界沒有熱量地交換就是絕熱系。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

2、質(zhì)的狀態(tài)不隨時間變化，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. 倘使容器中氣體的壓力沒有改變，試問安裝在該容器上的壓力表的讀數(shù)會改變嗎？絕對壓力計算公式p pb pe (p pe)， p pb pe (p pe) 中，當?shù)卮髿鈮菏欠癖囟ㄊ黔h(huán)境大氣壓？答：壓力表的讀數(shù)可能會改變，根據(jù)壓力儀表所處的環(huán)境壓力的改變而改變。當?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. 溫度計測溫的基本原理是什么？ 答：

3、選作溫度計的感應(yīng)元件的物體應(yīng)具備某種物理性質(zhì)隨物體的冷熱程度不同有顯著的變化。有兩個系統(tǒng) 分別和第三個系統(tǒng)處于熱平衡，則兩個系統(tǒng)彼此必然處于熱平衡。6. 經(jīng)驗溫標的缺點是什么？為什么？ 答：任何一種經(jīng)驗溫標不能作為度量溫度的標準。由于經(jīng)驗溫標依賴于測溫物質(zhì)的性質(zhì)，當選用不同測溫 物質(zhì)的溫度計、采用不同的物理量作為溫度的標志來測量溫度時，除選定為基準點的溫度，其他溫度的測 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？舉例說明 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。8. 分別以圖參加公路的自行車賽車運動員、運動手槍中的壓縮空氣、杯

4、子內(nèi)的熱水和正在運行的電視機為 研究對象，說明這是什么系統(tǒng)。答：賽車運動員因為有呼吸有物質(zhì)交換，運動員對自行車作功，因此有能量交換，因此賽車運動員是開口 系統(tǒng)。壓縮空氣只有對子彈作功，因此為閉口系統(tǒng)。杯子內(nèi)的熱水對外既有能量交換又有物質(zhì)交換，因此 為開口系統(tǒng)，正在運行的電視機有能量交換物物質(zhì)交換，因此為閉口系統(tǒng)9家用加熱電器是利用電加熱水的家用設(shè)備， 通常其表面散熱可忽略。 取正在使用的家用電熱水器為控制 體(不包括電機熱器) ，這是什么系統(tǒng)？把電加熱器包括在研究對象內(nèi)， 是什么系統(tǒng)？什么情況下構(gòu)成孤立 的系統(tǒng)？ 答：僅僅考慮電熱水器為控制體，因有蓋，不能與外界進行物質(zhì)交換但與電機熱器有熱交換

5、，因此是閉口 系統(tǒng)。將電加熱器包括在內(nèi)，無熱量交換因此是絕熱過程。如果電加熱器內(nèi)電流非外部，而是用電池，即 可認為絕熱系統(tǒng)。10. 分析汽車動力系統(tǒng)與外界的質(zhì)能交換情況？ 答：汽車發(fā)動機有吸氣，壓縮，作功，排氣四個過程，因此吸氣過程吸收外界的空氣，過程中既有物質(zhì)的 進入，也有隨物質(zhì)進入帶入的能量。壓縮后噴油點火，這個過程中壓縮點火為能量交換，噴油為物質(zhì)交換。 作功過程為向外輸出功，能量交換。排氣過程排除了較高溫度的煙氣，因此既有能量交換又有物質(zhì)交換。11. 經(jīng)歷一個不可逆過程后，系統(tǒng)能否恢復(fù)原來狀態(tài)？包括系統(tǒng)和外界的整個系統(tǒng)能否恢復(fù)原來狀態(tài)？ 答：經(jīng)歷一個不可逆過程后系統(tǒng)可以恢復(fù)為原來狀態(tài)。系

6、統(tǒng)和外界整個系統(tǒng)不能恢復(fù)原來狀態(tài)。12. 容器為剛性容器（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)平衡再抽去一塊，問氣體（系統(tǒng)）是否做功？（3）上述兩種情況從初態(tài)變化到終態(tài)，其過程是否都可在 p - v 圖上表示？ 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 逆過程不可以在 p-v 圖上表示出來，第二種情況為可逆過程可以在 p-v 圖上表示出來。13. 圖1-23中過程 1-a-2 是可逆過程，過程1-

7、b-2 是不可逆過程。有人說過程 1-a-2 對外作功小于過程 1-b-2 ， 你是否同意他的說法？為什么？答：不一定。如果將 1-b-2 看為可逆過程，由功的積分關(guān)系式可知 1-b-2 要比 1-a-2 過程做的功要多，但 是不可逆過程存在不可逆因素，使得原本應(yīng)輸出的功的一部分用來克服不可逆因素，因而 1-b-2 對外作功 等于可逆空減去不可逆的損失。不可逆損失未知，因此不能與 1-a-2 對外作功比較。14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)及其逆向可逆循環(huán)后，系統(tǒng)恢復(fù)到

8、原來狀態(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。15. 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. 熱力學(xué)能就是熱量嗎 ? 答：不是，熱是能量的一種，而熱力學(xué)能包括內(nèi)位能，內(nèi)動能，化學(xué)能，原子能，電磁能，熱力學(xué)能 是狀態(tài)參數(shù)，與過程無關(guān)，熱與過程有關(guān)。2. 若在研究飛機發(fā)動機中工質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律時把參考坐標建在飛機上，工質(zhì)的總能中是否包括外部儲 能？在以氫氧為燃料的電池系統(tǒng)中系統(tǒng)的熱力學(xué)能是否包括氫氧的化學(xué)能？ 答：不包括，相對飛

9、機坐標系，外部儲能為0；以氫氧為燃料的電池系統(tǒng)的熱力學(xué)能要包括化學(xué)能，因為系統(tǒng)中有化學(xué)反應(yīng)3. 能否由基本能量方程得出功、熱量和熱力學(xué)能是相同性質(zhì)的參數(shù)結(jié)論？答：不會， Q U W 可知，公式中的 U 為熱力學(xué)能的差值，非熱力學(xué)能，熱力學(xué)能為狀態(tài)參數(shù)，與過程無關(guān)。4. 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，如圖 2-1 所示。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 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u w 其中 q 0 w 0 所以容器

10、中空氣的熱力學(xué)能不變。有一小孔，以 B 為熱力系進行分析Q dEcv (h2Cf222gz2) m2(h1C22f1 gz1) m1 Wj只有流體的流入沒有流出，Q 0,Wj0 忽略動能、勢能 dEcvhlml dUhl ml Uhlml 。 B部分氣體的熱力學(xué)能增量為U ，A 部分氣體的熱力學(xué)能減少量為5. 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：q2 q1(u2u1) (w2 w1) ，quw的形式，為什么？q u w 只有在特殊情況下，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。對于功 w 可以寫成 pv 。熱力學(xué)第一定律是一個針對任何情況的定律，不具有w =pv

11、這樣一個必需條件。對于公式 q2 q1 （u2 u1） （w2 w1） ，功和熱量不是狀態(tài)參數(shù)所以不能寫成該式的形式。6. 熱力學(xué)第一定律解析式有時寫成下列兩種形式：q u w2q u pdV1分別討論上述兩式的適用范圍 .答： q u w 適用于任何過程，任何工質(zhì)。2q u pdV 可逆過程，任何工質(zhì)17. 為什么推動功出現(xiàn)在開口系能量方程式中，而不出現(xiàn)在閉口系能量方程式中？ 答：推動功是由流進（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。對于閉口系統(tǒng)，不存在工質(zhì) 的流進（出）所以不存在這樣進行傳遞的功。8. 焓是工質(zhì)流入（或流出）開口系時傳遞入（或傳遞出）系統(tǒng)的總能量，那么閉口系統(tǒng)有沒

12、有焓值？ 答：有焓值。等于系統(tǒng)的內(nèi)能 U加上壓強 p 和體積 V 的乘積，即 H=U+pV9 氣體流入真空容器中，是否需推動功？答：無推動功，但有膨脹功10穩(wěn)定流動能量方程式是否可應(yīng)用于活塞式壓氣機這種機械的穩(wěn)定工況運行的能量分析？為什么？ 答：可以。穩(wěn)定流動能量方程式可應(yīng)用于任何穩(wěn)定流動過程， 對于連續(xù)工作的周期性動作的能量轉(zhuǎn)換裝置， 只要在平均單位時間所作的軸功、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)及流動情況 是變化的，但這種周期性的變化規(guī)律不隨時間而變，所以仍然可以利用穩(wěn)定流動能量方程式分析其能量轉(zhuǎn) 換關(guān)系11. 為什么穩(wěn)定流動開口系內(nèi)不同部位工質(zhì)的比熱力學(xué)能，比焓，比熵

13、等都會改變， 而整個系統(tǒng)的 U cV 0H cV0 ， ScV0 ？答：穩(wěn)定流動的含義是參數(shù)不隨時間的變化而改變，因此UcV0 ， H cV 0 ， ScV 0但不同部位的比熱力學(xué)能，比焓，比熵等都會變的，與位置有關(guān)。12. 開口系實施穩(wěn)定流動過程，是否同時滿足下列三式：m2Q dU W Q dHWt Q dHdc2f2mgdzWi上述三式中 W Wt Wi 的相互關(guān)系是什么？答：同時滿足。進、出口工質(zhì)的流動動能及重力位能的變化可以忽略不計時，穩(wěn)定流動的開口系統(tǒng)的軸功 即等于技術(shù)功；膨脹功等于技術(shù)功與流動功的代數(shù)和。13. 幾股流體匯合成一股流體稱為合流，如圖2-2 所示。工程上幾臺壓氣機同時

14、向主氣道送氣以及混合式換熱器等都有合流的問題。通常合流過程都是絕熱的。取 1-1 、 2-2 和 3-3 截面之間的空間為控制體積， 列出能量方程式并導(dǎo)出出口截面上焓值h3的計算式。答：忽略動能影響的穩(wěn)定流動、且混合過程為絕熱Q (H3 H2 H1) Wi 所以H 3 H1 H2qm3h3qm1h1qm2h2qm1h1 qm2h2h3m1 1 m2 2qm3第三章 理想氣體的性質(zhì)1. 怎樣正確看待“理想氣體”這個概念？在進行實際計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，除碰撞外分子間無作用力。理想氣體是實際氣體在低壓高溫 時的抽象，是一種實際并不存在

15、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小)估計作為理想氣體處理時可能引起的誤差；( 2)應(yīng)考慮計算所要求的精度。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3否都是 0.022414m 3 /mol?答：氣體的摩爾體積在同溫同壓下的情況下不會因氣體的種類而異；但因所處狀態(tài)不同而變化。只有在標 準狀態(tài)下摩爾體積為 0.022414m 3 /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

16、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. 對于一種確定的理想氣體，(Cp Cv) 是否等于定值？CpCv是否為定值？在不同溫度下(CpCv) 、Cp 是Cv否總是同一定值？答：對于確定的理想氣體在同一溫度下(Cp Cv) 為定值， Cp 為定值。在不同溫度下 (Cp CvCv) 為定值，CpCv不是定值。6. 麥耶公式 Cp Cv Rg 是否適用于理想氣體混合物？是否適用于實際氣體？ 答：邁耶公式的推導(dǎo)用到理想氣體方程，因此適用

17、于理想氣體混合物不適合實際氣體。7. 氣體有兩個獨立的參數(shù)， u(或 h) 可以表示為 p 和 v 的函數(shù)，即 u fu(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，這兩點是否矛盾？為什么？ 答：不矛盾。實際氣體有兩個獨立的參數(shù)。理想氣體忽略了分子間的作用力，所以只取決于溫度。8. 為什么工質(zhì)的熱力學(xué)能、焓、熵為零的基準可以任選？理想氣體的熱力學(xué)能或焓的參照狀態(tài)通常選定哪 個或哪些個狀態(tài)參數(shù)值？對理想氣體的熵又如何？ 答：在工程熱力學(xué)里需要的是過程中熱力學(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)，變化量的計算與基準的選取無關(guān)。熱力學(xué)能或焓的參照狀態(tài)通

18、常取 0K 或 0時焓時為 0，熱力學(xué)能 值為 0 。熵的基準狀態(tài)取 p0=101325Pa、 T0=0K 熵值為 0 。9. 氣體熱力性質(zhì)表中的 h、u及 s0的基準是什么狀態(tài)？ 答：氣體熱力性質(zhì)表中的 h、u及 s0的基準是什么狀態(tài) (T0,P0) T0 0K p0 101325 Pa。10. 在如圖 3-1 所示的 T-s 圖上任意可逆過程 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)過的是不可逆過程又如何？答： 圖 3-2 中陰影部分面積為多變過程1-2 的熱量。 對于多變過程其熱力學(xué)能變化量及焓變化量可由面兩式計算得到：u

19、cv（T2T1）cv （T2*T1）qv,1 2hcp（T2T1）cp（T2*T1）qp,1 2過初始狀態(tài)點，做定容線 2- 2'，圖 3-3 中陰影部分面積為多變過程 1-2 的熱力學(xué)能變化量。 過初始狀態(tài)點，做定壓線 2- 2'，圖 3-4 中陰影部分面積為多變過程 1-2 的焓變化量 。 若為不可逆過程，熱力學(xué)能、焓不變?nèi)缟蠄D。熱量無法在圖中表示出來。11. 理想氣體熵變計算式（ 3-39 ）、 （3-41） 、（3-43） 等是由可逆過程導(dǎo)出的，這些計算式是否可用于不可逆 過程初、終態(tài)的熵變？為什么？答：可以。因為熵是狀態(tài)參數(shù)，只與初終狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)。12. 熵的

20、數(shù)學(xué)定義式為 ds qrev ，比熱容的定義式為 q cdT ，故ds cdT 理想氣體的比熱容是溫度的 TT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，錯在何處？答 ds qrev 中， qrev 為一微元可逆變化過程中與熱源交換的熱量，而q cdT 中 q 為工質(zhì)溫度升高dT 所吸收的熱量，他們是不能等同的，所以這一結(jié)論是錯誤的。13. 是判斷下列說法是否正確： （ 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）氣體膨脹時一定對外做功（ ）（ 5）氣體壓縮時一定耗功（ ）答：（1）（×

21、;） （2）（×） （ 3）（×） （ 4）（×） （5）（）14. 氮、氧、氨這樣的工質(zhì)是否和水一樣也有飽和狀態(tài)的概念，也存在臨界狀態(tài)？ 答：水的汽液飽和狀態(tài)可以推廣到所有的存物質(zhì)，并且這種液相和氣相動態(tài)平衡的概念也可以推廣到固相 和氣相及固相和液相，他們的飽和壓力與飽和溫度也是一一對應(yīng)的。因此氮、氧、氨為存物質(zhì)，也有飽和 狀態(tài)的概念，也存在臨界狀態(tài)。15水的三相點的狀態(tài)參數(shù)是不是唯一確定的？三相點與臨界點有什么差異？ 答：水的三相點狀態(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；臨界點是唯一的，其比 體積、溫度、壓力都是確定的；三相點是三相共存的點，

22、臨界點是飽和水線與飽和蒸汽線的交點，在該點 飽和水線與飽和蒸汽線不再有分別。16水的汽化潛熱是否為常數(shù)？有什么變化規(guī)律？ 答：水的汽化潛熱與壓力有關(guān)，在一定的范圍內(nèi)壓力增加，汽化潛熱減小，當壓力達到臨界點以上時，汽 化潛熱為 017水在定壓過程中， 溫度維持不變， 因此，根據(jù) q u w有人認為過程中的熱量等于膨脹功， 即 q w， 對不對？為什么？ 答：這種說法是不對的。因為溫度不變不表示熱力學(xué)能不變。這里分析的是水，定壓汽化有相變，不能作 為理想氣體來處理，所以 u 0 。不能得到 q w 這樣的結(jié)果。18有人認為熱力學(xué)第一定律解析式q dh vdp和比熱容定義 c q ，所以認為 hp

23、cp 2 T 是普dT p p T1T2遍適用于一切工質(zhì)的。進而推論得出水定壓汽化時，溫度不變因此其焓變量hp cp T2 T 0 。這一結(jié) 論錯誤在哪里？T2答： hp cp T T 適用于理想氣體，不能應(yīng)用于水定壓汽化過程，水不能作為理想氣體來處理。 第四章 氣體和蒸汽的基本熱力過程試以理想氣體的定溫過程為例，歸納氣體的熱力過程要解決的問題及使用方法解決。 答：主要解決的問題及方法：(1) 根據(jù)過程特點(及狀態(tài)方程)確定過程方程(2) 根據(jù)過程方程確定始、終狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系(3) 由熱力學(xué)的一些基本定律計算q,w,wt , u, h, s(4) 分析能量轉(zhuǎn)換關(guān)系( PV 圖及 T S 圖

24、)(根據(jù)需要可以定性也可以定量)例： 1)過程方程式： T =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：p2 v13) 計算各量：u =0 、h=0 、s= RIn p2 =RIn v2p1v1w pdvdv pvvpvInv2v1RTIn v2v1v2wt w RTInv1qwtv2w RTIn 2v14) 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)換情況對于理想氣體的任何一種過程，下列兩組公式是否都適用 ?ucv(t2t1),hcp(t2t1);qucv(t2t1),qhcp(t2t1)答：不是都適用。第一組公式適用于任何一種過程。第二組公式

25、 q u cv(t2 t1) 適于定容過程 q h cp (t2 t1 )適用于定壓過程。在定容過程和定壓過程中，氣體的熱量可根據(jù)過程中氣體的比熱容乘以溫差來計算。定溫過程氣體的溫度 不變，在定溫過程中是否需對氣體加入熱量？如果加入的話應(yīng)如何計算？答：定溫過程對氣體應(yīng)加入的熱量w pdvdvpvvpvIn v2RTIn v2v1wtw RTInv2q wt w RTInv1過程熱量 q 和過程功 w 都是過程量，都和過程的途徑有關(guān)。由理想氣體可逆定溫過程熱量公式v2q 是與途徑有關(guān)的。q p1v1In 2 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，是否 q 與途徑無

26、關(guān)？ v1wpdvdvpvpvIn v2RTIn v2 為零。故vv1v1w ，問這 Q mcvdT 是否成立？答：對于一個定溫過程，過程途徑就已經(jīng)確定了。所以說理想氣體可逆過程答：成立。這可以由熱力學(xué)第一定律知，由于是定容過在閉口熱力系的定容過程中，外界對系統(tǒng)施以攪拌功Q mcvdT ，它與外界是否對系統(tǒng)做功無關(guān)。絕熱過程的過程功 w 和技術(shù)功 wt 的計算式：w =u1 u2 ， wt =h1 h2是否只限于理想氣體？是否只限于可逆絕熱過程？為什么？答：不只限于理想氣體和可逆的絕熱過程。因為 qu w和 qh wt是通用公式， 適用于任何工質(zhì)任w=u1 u2， wt =h1 h2 不只限于

27、可逆絕熱過何過程，只要是絕熱過程 q 0 無論是可逆還是不可逆。所以如圖 4-18 所示。 今有兩個任意過程a-b 及 a-c ，b 點及 c 點在同一條絕熱線上，試問：（1） uab 與 uac程。 試判斷下列各種說法是否正確：（1）定容過程既無膨脹（或壓縮）功的過程；（2）絕熱過程即定熵過程；（3）多變過程即任意過程。答：（ 1）（×）； （ 2）（×）； （3）（×）參照圖 4-17 ：試證明： q12 3 q14 3。途中 1-2、4-3 為定容過程， 1-4 、 2-3 為定壓過程。證明： q1 2 3 = u1 2 3 W1 2 3 ， q1 4 3

28、= u1 4 3 W1 4 3因為: u是狀態(tài)量與過程無關(guān)，u123與 u1 4 3起始狀態(tài)一樣，故u123= u14 3，由圖知w1 2 3 w1 4 3 ，所以： q1 2 3 q1 4 3哪個大？（ 2）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。因為， u a-b加上 b-c 過程= u a-c過程，而 b-c是個絕熱過程， q=0= ub c wb c， wb c<0,故 ub c>0, 所以有 uabuac 。若在定溫線上 ub c =0，所以 uabuac 。理想氣體定溫過程的膨脹

29、功等于技術(shù)功能否推廣到任意氣體？答：不能。 因為它們公式的推導(dǎo)過程中引入了理想氣體狀態(tài)方程式 pv RgT ，對于一般氣體一般狀態(tài)下是 不適用的。列三式的使用條件是什么？K1K1k k k 1 k 1 K Kp2v2 p1v1 ，T1v1T2v2 ，T1p1 K T2 p2 K答：使用條件理想氣體可逆絕熱過程。在T-s 圖上如何表示絕熱過程的技術(shù)功 wt 和膨脹功 w ？答：絕熱過程，不管是否是可逆過程都有wth,wu ，故有：其中 u ， h （圖中陰影部分） （1-2 絕熱線'）及可表示膨脹功和技術(shù)功的變化情況。在p-v 圖和 T-s 圖上如何判斷過程中 q,w,wt, u, h,

30、 s 的正負？ 試以可逆絕熱過程為例，說明水蒸氣的熱力過程與理想氣體熱力過程的分析計算有什么異同 ? 答：對于可逆絕熱過程水蒸氣和理想氣體都有 :2q Tds 0,w u u1 u2,wth h1 h2 , 差別在于水蒸氣沒有適當而簡單的狀態(tài)方程，同時cp,cv,h,u 也不都是溫度的單值函數(shù)。實際過程都不可逆，那么本章討論的理想可逆過程有什么意義？ 答：意義在與實際過程是很復(fù)雜的不可逆過程，我們可以借助理想可逆過程分析、 尋找出過程中狀態(tài)參數(shù) 變化及能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律，抓住過程的主要特征。對于不可逆實際過程，再借助實驗和一些經(jīng)驗系數(shù)進行修 正，及可得到實際氣體的規(guī)律。第五章 熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)

31、第二定律能否表達為： “機械能可以全部變?yōu)闊崮?，而熱能不可能全部變?yōu)闄C械能。 ”這種說法有什 么不妥當 ?答：不能這樣表述。表述不正確，對于可逆的定溫過程，所吸收的熱量可以全部轉(zhuǎn)化為機械能，但是自身 狀態(tài)發(fā)生了變化。所以這種表述不正確。理想氣體進行定溫膨脹時，可從單一恒溫熱源吸入的熱量，將之全部轉(zhuǎn)變功對外輸出，是否與熱力學(xué)第二 定律的開爾文敘述矛盾？提示：考慮氣體本身是否有變化。答：不矛盾，因為定溫膨脹氣體本身狀態(tài)發(fā)生了改變。 自發(fā)過程是不可逆過程，非自發(fā)過程必為可逆過程，這一說法是否正確？ 答：不正確。自發(fā)過程是不可逆過程是正確的。非自發(fā)過程卻不一定為可逆過程。 請歸納熱力過程中有哪幾類不可

32、逆因素？答：。不可逆因素有：摩擦、不等溫傳熱和不等壓做功。 試證明熱力學(xué)第二定律各種說法的等效性：若克勞修斯說法不成立，則開爾文說也不成立。答： 熱力學(xué)第二定律的兩種說法反映的是同一客觀規(guī)律自然過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 的低溫熱源自動傳給溫度為 T1 的高溫熱源?，F(xiàn) 有一循環(huán)熱機在兩熱源間工作，并且它放給低溫熱源的熱量恰好等于Q2。整個系統(tǒng)在完成一個循環(huán)時，所產(chǎn)生的唯一效果是熱機從單一熱源（ T1）取得熱量 Q1-Q2，并全部轉(zhuǎn)變?yōu)閷ν廨敵龅墓?W。低溫熱源的自動 傳熱 Q2 給高溫熱源，又從熱機處接受 Q2，故并未受任何影響。這就成了第二類永動機。? 違反了克勞修斯說法， ? 必須違反了開爾文說法。反之，承認了開爾文說法，克勞修斯說法也就必然成立。 下列說法是否有誤：（ 1）循環(huán)凈功 Wnet 愈大則循環(huán)效率愈高；