工程熱力學(xué)課后思考題答案

1、=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載=工程熱力學(xué)課后思考題答案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？ 不一定，穩(wěn)定流動系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量 也保持恒定。2 .有人認(rèn)為開口系統(tǒng)內(nèi)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？不對，絕熱系的絕熱是指熱能單獨通過系統(tǒng)邊 界進行傳遞，隨物質(zhì)進出的熱能不在其 中。 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)一定是穩(wěn) 定狀態(tài)，穩(wěn)定狀態(tài)則不一定是平衡狀態(tài)。 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

2、數(shù)會改 變嗎？絕對壓力計算公式p=pb+pg(p pb), p= pb pb -pv (p pg2 p2=pg2+p1 pg1中，當(dāng)?shù)卮髿鈮菏欠癖?當(dāng)?shù)卮髿鈮簆b改境大氣壓。 定是=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載= 環(huán)境大氣壓？ 變，壓力表讀數(shù)就會 改變。當(dāng)?shù)卮髿鈮簆b不一定是環(huán) p1=pg1+pb 5 .溫度計測溫的基本 4 題圖原理是什么？熱力學(xué)第零定律The zeroth law ofthermodynamics enables us to measure temperature. In order to measure temperature of bo

3、dy A, we compare body C a thermometer with body A and temperature scales （溫度的標(biāo)尺，簡稱溫 標(biāo)）separately. When they are in thermal equilibrium, they have the same temperature. Then we can know the temperature of body A with temperature scale marked on thermometer. 6.經(jīng)驗溫標(biāo) 的缺點是什么？為什么？不同測溫物質(zhì)的測溫結(jié)果有較大的誤差，因為 測溫結(jié)果

4、依賴于測溫物質(zhì)的性質(zhì)。7.促 使系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因是什么？舉例說 明。有勢差存在。8 .分別以圖1-20所示的參加公路自行車賽的運動 員、運動手槍中的壓縮空氣、杯子里的=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載= 熱水和正在運行的電視機為研究對象， 說明這些是什么系統(tǒng)。參加公路自行車賽的運動員是開口系統(tǒng)、運動手槍 中的壓縮空氣是閉口絕熱系統(tǒng)、杯子里 的熱水是開口系統(tǒng)、正在運行的電視機 是閉口系統(tǒng)。9 .家用電熱水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 電流熱水冷水傳熱熱水 傳熱冷水a(chǎn) b 9題圖 控制 體，這是什么系統(tǒng)？把電加熱器

5、包括在 研究對象內(nèi)，這是什么系統(tǒng)？什么情況 下能構(gòu)成孤立系統(tǒng)？不包括電加熱器為開口系統(tǒng)。包括電加熱器則為開 口絕熱系統(tǒng)。將能量傳遞和質(zhì)量傳遞全 部包括在內(nèi)，構(gòu)成孤立系統(tǒng)?；蛘哒f， 孤立系統(tǒng)把所有發(fā)生相互作用的部分均 包括在內(nèi)。 10.分析汽車動力系統(tǒng) 與外界的質(zhì)能交換情況。 吸入空 氣，排出煙氣，輸出動力以克服阻力， 發(fā)動機水箱還要大量散熱。不考慮燃燒 時，燃料燃燒是熱源，燃氣工質(zhì)吸熱；=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載= 系統(tǒng)包括燃燒時，油料發(fā)生減少。 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)？經(jīng)歷一個不可逆

6、過程后，括系統(tǒng)和外界的整個 大系統(tǒng)不12.圖1-22中容器為剛性絕空， 中間是隔板，突然抽去隔板，氣體設(shè)真空部分裝有許多隔下一塊，則又如 何？上述兩種情況從初態(tài)變p 1a b 2 v 系統(tǒng)可以恢復(fù) 原來狀態(tài)，它將導(dǎo)致外界發(fā)生變化。包 能恢復(fù)原來狀態(tài)。熱容器，分成兩部分，一部分裝氣體，一部分抽成真 統(tǒng)）是否作功？板，逐個抽去隔板，每抽一塊板讓氣體先恢復(fù)平衡在抽 化到終態(tài)，其過程是否都可在p-v圖上 表示？ 13.過程1a2是可逆過程， 過程1b2是不可逆過程。有人說過程1a2 對外作功大于過程1b2,你是否同意他的 說法？為什么？ 不同意。過程1a2 的作功量是確定的，而過程1b2的作功 量不確

7、定，因而無法比較。 14.系=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載= 統(tǒng)經(jīng)歷一可逆正向循環(huán)和其逆向可逆循 環(huán)后，系統(tǒng)和外界有什么變化？若上述 正向循環(huán)及逆向循環(huán)中有不可逆因素， 則系統(tǒng)及外界有什么變化？系統(tǒng)經(jīng)歷一可逆正向循環(huán)和其逆向可逆循環(huán) 后，系統(tǒng)和外界沒有變化。若上述正向 循環(huán)及逆向循環(huán)中有不可逆因素，則系 統(tǒng)恢復(fù)原來狀態(tài)，外界則留下了變化。15 .工質(zhì)及氣缸、活塞組成的系統(tǒng)經(jīng)循 環(huán)后，系統(tǒng)輸出功中是否要減去活塞排 斥大氣功才是有用功？不需要。1.熱力學(xué)能就是熱量嗎？ 不是。 熱力學(xué)能是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，是工質(zhì)的 性質(zhì)，是工質(zhì)內(nèi)部儲存能量，是與狀態(tài) 變化過程無關(guān)的物

8、理量。熱量是工質(zhì)狀 態(tài)發(fā)生變化時通過系統(tǒng)邊界傳遞的熱 能，其大小與變化過程有關(guān)，熱量不是 狀態(tài)參數(shù)。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(biāo) 建在飛機上，工質(zhì)的總能中是否包括外 部=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載=熱轉(zhuǎn)換、有限溫差傳熱、 自膨脹、混合過程、電阻等等。5-5試證明熱力學(xué)第二定律的各種說法的等 效性：若克勞修斯說法不成立，則開爾 文說法也不成立。答：熱力學(xué)第二定律的各種說法都是等效的，可以證明 它們之間的等效性。T1 Q1 Q2 EQ2 T2 T2 W0 Q E W T1 Q1 R Q2 圖 4-1 圖4-2 如圖4-1所示，某循環(huán)發(fā)

9、動 機E自高溫?zé)嵩碩1吸熱Q1，將其中一 部分轉(zhuǎn)化為機械能W0，其余部分 Q2=Q1-W0排向低溫?zé)嵩碩2,如果可以 違反克勞修斯說法，即熱量Q2可以不花 代價地自低溫?zé)嵩磦鞯礁邷責(zé)嵩?，如圖 中虛線所示那樣，則總的結(jié)果為高溫?zé)?源失去熱能(Q1-Q2)，循環(huán)發(fā)動機產(chǎn)生了 相應(yīng)的機械能W0，而低溫?zé)嵩床o變 化，相當(dāng)于一臺從單一熱源吸熱而作功=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載= 的循環(huán)發(fā)動機。所以，違反克勞修斯說 法必然違反開爾文說法，類似地，違反 開爾文說法也必然違反克勞修斯說法， 兩種說法完全等價。5-6下列說法是否有錯誤：循環(huán)凈功Wnet愈大則循環(huán) 熱效率愈高

10、；不可逆循環(huán)熱效率一定小 于可逆循環(huán)熱效率；可逆循環(huán)熱效率都相等，?t?1?T2。 T1錯。 錯。應(yīng)當(dāng)是在同樣的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)?源之間。否則沒有比較基礎(chǔ)。錯。應(yīng)當(dāng)是在同樣的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗?間。否則沒有比較基礎(chǔ)。5-7循環(huán)熱效 率公式：?t?q1?q2和?t?T1?T2是否完全 相同？各適用于哪些場合？q1T1答：不同。前者適用于一般的循環(huán)，后 者僅適用于在兩個恒溫?zé)嵩粗g工作的 可逆循環(huán)。不違反。它是依賴于壓力差作功的。 5-8下述說法是否正 確：熵增大的過程必定為吸熱過程；熵 減小的過程必為放熱過程；定熵過程必 為可逆絕熱過程；熵增大的過程必為不 可逆過程；使系統(tǒng)熵增大的過程必為不=

11、精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載= 可逆過程；熵產(chǎn)Sg0的過程必為不可逆 過程。 答： 錯。不可逆絕熱 過程熵也會增大。錯，不準(zhǔn)確。不可逆放熱過程，當(dāng)放熱引起的熵減大于 不可逆引起的熵增時，它也可以表現(xiàn)為 熵略微減少，但沒有可逆放熱過程熵減 少那么多。 錯。不可逆放熱過程， 當(dāng)放熱引起的熵減等于不可逆引起的熵 增時，它也可以表現(xiàn)為熵沒有發(fā)生變化。 錯?？赡嫖鼰徇^程熵增大。錯。理如上。可以說：“使孤立系統(tǒng)熵增大的過 程必為不可逆過程?！睂Α?-9下述說法是否有錯誤：不可逆過程的熵 變?S無法計算；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?

12、S不可逆?S可逆，？Sf，不 可逆?Sf，可逆，？Sg，不可逆?Sg，可 逆；不可逆絕熱膨脹終態(tài)熵大于初態(tài)熵 S2S1，不可逆絕熱壓縮終態(tài)熵小于初態(tài) 熵 S2 ?ds?0，?答：?qTr?0。錯。熵是狀態(tài)參數(shù)，只要能夠確定起迄 點，就可以確定熵變?S。錯。應(yīng)為?S=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載= 不可逆=?S可逆、Sf，不可逆Sg，可逆。 因為熵是狀態(tài)參數(shù)，同一初始狀態(tài)和 同一終了狀態(tài)之間的熵差保持同一數(shù) 值，與路徑無關(guān)。錯。不可逆絕熱壓縮過程的終態(tài)熵也大于初態(tài)熵， S2S1。錯。？ds?0，因為熵是狀態(tài)參數(shù)。 5-10從點a開始有兩個可逆過程：絕熱 線上，問

13、qa-b和qa-b和qa-c。答：可逆定容過程a-b和可逆定p ba c 0v 圖 5-34定容過程a-b和定壓過程a-c，b、c兩點 在同一條qa-c哪個大？并在T-s圖上表 示過程a-b和a-c及壓過程a-c的逆過程c-a以及可逆絕熱線即定熵線上過 程b-c構(gòu)成一可逆循環(huán)，它們圍成的面積 代表了對外作功量，過程a-b吸熱，過程 c-a放熱，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，必然有 圖中，qa-b為absbsaa圍成的5-11某種 理想氣體同一初態(tài)壓縮到相同的終壓， 在p-v過程的技術(shù)功及不可逆過程的 a sa sb 10 題圖 s T b ?qa-b?qc-a?，才能 對外輸出凈功。也就是，qa-bqa

14、-c。面=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載= 積，qa-c為acsbsaa圍成的面積。經(jīng)可逆絕熱壓縮和不可逆絕熱壓縮兩種過 程，將氣體圖上和T-s圖上畫出兩過程， 并在T-s圖上示出兩火用損失。c Tpl T1不可逆 可逆p pl T1可逆 不可 逆p2 p2 sl s2 s 11題圖 v答：見 圖。 5-12孤立系統(tǒng)中進行了可逆 過程；不可逆過程，問孤立系統(tǒng)的總能、 總熵、總火用各如何變化？ 答：孤 立系統(tǒng)中進行了可逆過程后，總能、總 熵、總火用都不變。孤立系統(tǒng)中進行了 不可逆過程后，總能不變，總熵、總火 用都發(fā)生變化。5-13例5-12中氮氣、310K可逆定溫

15、膨脹變化到、310K， w1-2，max=w= kJ/kg，但根據(jù)最大有用 功的概念，膨脹功減去排斥大氣功才等 于有用功，這里是否有矛盾？答：沒有矛盾。5-14下列命題是否正 確？若正確，說明理；若錯誤，請改正。 成熟的蘋果從樹枝上掉下，通過與大氣、=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載= 地面的摩擦、碰撞，蘋果的勢能轉(zhuǎn)變?yōu)?環(huán)境介質(zhì)的熱力學(xué)能，勢能全部是火 用，全部轉(zhuǎn)變?yōu)榛馃o。在水壺中燒水，必有熱量散發(fā)到環(huán)境大氣中，這就 是火無，而使水升溫的那部分稱之為火 用。一杯熱水含有一定的熱量火用，冷 卻到環(huán)境溫度，這時的熱量就已沒有火 用值。系統(tǒng)的火用只能減少不能增加。 任

16、一使系統(tǒng)火用增加的過程必然同時發(fā) 生一個或多個使火用減少的過程。 5-15閉口系統(tǒng)絕熱過程中，系統(tǒng)初態(tài)1 變化到終態(tài)2，則w=u1-u2?？紤]排斥大 氣作功，有用功為 wu= u1-u2-p0(v1-v2)，但據(jù)火用的概念系統(tǒng) 初態(tài)1變化到終態(tài)2可以得到的最大有 用功即為熱力學(xué)能火用差： wu,max=ex,U1-exU2=u1-u2-T0(s1-s2)-p0(v1-v2)。為什么系統(tǒng) 初態(tài)1可逆變化到終態(tài)2得到的最大有 用功反而小于系統(tǒng)初態(tài)1不可逆變化到 終態(tài)2得到的有用功小？兩者為什么不 一致？ P1705-1 ?t=?20?=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載

17、= T1?Q2=?t?1Q1?1?104=/h?N=W/95%=Q1/(?t)=?104/(?)=/h= N 電爐=Q1=?104kJ/h= 5-2不采用回?zé)?p2=p1=, T4=T1=300K, T3=T2=1000K, q23=400kJ/kg, q12=cp(T2-T1)=?(1000-300)=/kg q34=cp(T4-T3)=?(300-1000)=-/kg q23=RT2ln(p2/p3), q41=RT1ln(p4/p1)=RT1ln(p3/p2)= -RT1ln(p2/p3)?q41=-T1q23/T2=-300?400/1000=-120kJ/kg?t=1-?q41+q3

18、4?/ (q12+q23) =1-?-?/ (+400)= 采用 極限回?zé)?，過程34放熱回?zé)峤o 過？r=1-?q41?/q23) =1-?-120?/400= 5-3 如圖所示，如果兩條絕熱線可以相交，p b c s2 a 程 12，q34?q12 s1 則令絕 熱線s1、s2交于a點，過b、c兩 v 5-3 題圖點作等壓線分別與絕熱線s1、s2 交于b、c點。于是，過程bc、ca、ab 組成一閉合循環(huán)回路，沿此回路可進行一可逆循環(huán)，其中過程ca、ab均為可逆 絕熱過程，只有定壓過程bc為吸熱過程=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載= 而循環(huán)回路圍成的面積就是對外凈

19、輸出 功。顯然，這構(gòu)成了從單一熱源吸熱并 將之全部轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的熱力發(fā)動機循 環(huán)，是違反熱力學(xué)第二定律的。 (1) pk?11=p2?T?1?1500?1T?2?300? ?=(2)見圖。 (3) T 1q31=cp(T1-T3)=kk?1R(T1-T2), q23=RT2ln(p2/p1) 3 2 p21s RT2ln p300? 題 圖？t=1-q23q?1?1?11?T2?1?1500?300?=5-5 (1) QH=?Wnet=?？tQ1=?100=140kJ?c=1-T0290TH360T?1?,?c=?=11000TH?T0360?290RT2ln(p2/p3)=QH,c=?cWnet,c=?c?cQ1=?100=此復(fù)合系統(tǒng)雖未消耗機械功，但高溫 熱源放出熱量Q1作為代價，使得部分熱 量從低溫?zé)嵩碩0傳到較高溫?zé)嵩碩H， 因此并不違背熱力學(xué)第二定律。5-6?c=1-T2300=?1?T12000(1)W=?cQ1=?1=，可能作出的最大功為，所 以這種情形是不可能實現(xiàn)的。(2) W=?cQ1=?2=，Q2=Q1-W=，所以這種=精選公文范文，管理類，工作總結(jié)類，工作計劃類文檔，歡迎閱讀下載= 情形有實現(xiàn)的可能，而且是可逆循環(huán)。 (3)Q1, c=Wnet/?c=/= ，Q1=Wnet+Q2=+=Q1, c,此循環(huán)可以實 現(xiàn)，且耗熱比可逆循環(huán)要