工程熱力學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn)及簡(jiǎn)答題2012

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn) 工程熱力學(xué)復(fù)習(xí)重點(diǎn) 2012.3 緒論 1 理解和掌握工程熱力學(xué)的研究對(duì)象、主要研究?jī)?nèi)容和研究方法 2 理解熱能利用的兩種主要方式及其特點(diǎn) 3 了解常用的熱能動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程 1 什么是工程熱力學(xué) 從工程技術(shù)觀點(diǎn)岀發(fā)，研究物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)，熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的規(guī)律和方法，以及有效、合理地利用熱 能的途徑。 2 能源的地位與作用及我國(guó)能源面臨的主要問(wèn)題 3.熱能及其利用 1 熱能：能量的一種形式 2 來(lái)源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。 如風(fēng)能，水力能，太陽(yáng)能、地?zé)崮?、化學(xué)能和核能等。 二次能源：由一次能源轉(zhuǎn)換而來(lái)的能源，如機(jī)械能、機(jī)械能等。 3 利用形式： 直接利用：將

2、熱能利用來(lái)直接加熱物體。如烘干、采暖、熔煉（能源消耗比例大） 間接利用：各種熱能動(dòng)力裝置，將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或者再轉(zhuǎn)換成電能， 4.熱能動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置的工作過(guò)程 5 熱能利用的方向性及能量的兩種屬性 1 過(guò)程的方向性：如：由高溫傳向低溫 2 能量屬性：數(shù)量屬性、，質(zhì)量屬性（即做功能力） 3 數(shù)量守衡、質(zhì)量不守衡 4 提高熱能利用率：能源消耗量與國(guó)民生產(chǎn)總值成正比。 第1章 基本概念及定義 1. 1熱力系統(tǒng) 一、熱力系統(tǒng) 系統(tǒng)： 用界面從周圍的環(huán)境中分割岀來(lái)的研究對(duì)象，或空間內(nèi)物體的總和。 外界： 與系統(tǒng)相互作用的環(huán)境。 界面： 假想的、實(shí)際的、固定的、運(yùn)動(dòng)的、變形的。 文案大全 依據(jù)：系統(tǒng)與外界

3、的關(guān)系 系統(tǒng)與外界的作用： 熱交換、功交換、質(zhì)交換。 二、閉口系統(tǒng)和開口系統(tǒng) 閉口系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)外無(wú)物質(zhì)交換，稱控制質(zhì)量。 開口系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)外有物質(zhì)交換，稱控制體積。 三、絕熱系統(tǒng)與孤立系統(tǒng) 絕熱系統(tǒng)：系統(tǒng)內(nèi)外無(wú)熱量交換 （系統(tǒng)傳遞的熱量可忽略不計(jì)時(shí)，可認(rèn)為絕熱 孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)與外界既無(wú)能量傳遞也無(wú)物質(zhì)交換 =系統(tǒng)+相關(guān)外界=各相互作用的子系統(tǒng)之和=一切熱力系統(tǒng)連同相互作用的外界 四、根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部狀況劃分 可壓縮系統(tǒng)：由可壓縮流體組成的系統(tǒng)。 簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)：與外界只有熱量及準(zhǔn)靜態(tài)容積變化 均勻系統(tǒng)：內(nèi)部各部分化學(xué)成分和物理 性質(zhì)都均勻一致的系統(tǒng)，是由單相組成的 非均勻系統(tǒng)：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的相

4、所組成的系統(tǒng)。 單元系統(tǒng)：一種均勻的和化學(xué)成分不變的物質(zhì)組成的系統(tǒng)。 多元系統(tǒng)：由兩種或兩種以上物質(zhì)組成的系統(tǒng)。 單相系：系統(tǒng)中工質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)都均勻一致的系統(tǒng)稱為單相系。 復(fù)相系：由兩個(gè)相以上組成的系統(tǒng)稱為復(fù)相系，如固、液、氣組成的三相系統(tǒng)。 思考題： 孤立系統(tǒng)一定是閉口系統(tǒng)嗎 ？反之怎樣？ 孤立系統(tǒng)一定不是開口的嗎、 孤立系統(tǒng)是否一定絕熱？ 1. 2工質(zhì)的熱力狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù) 、狀態(tài)與狀態(tài)參數(shù) 狀態(tài)：熱力系統(tǒng)中某瞬間表現(xiàn)的工質(zhì)熱力性質(zhì)的總狀況。 狀態(tài)參數(shù)：描述工質(zhì)狀態(tài)特性的各種狀態(tài)的宏觀物理量。 ）、自由焓（g） 女溫度（T、壓力（P）、比容（U）或密度（p）、內(nèi)能（U）、焓（h）、熵（

5、s）、自由能（f 。 狀態(tài)參數(shù)的數(shù)學(xué)特性： 2 1.d = x2 - x1 i 表明：狀態(tài)的路徑積分僅與初、終狀態(tài)有關(guān)，而與狀態(tài)變化的途徑無(wú)關(guān)。 2. ： dx =0 表明：狀態(tài)參數(shù)的循環(huán)積分為零 基本狀態(tài)參數(shù)：可直接或間接地用儀表測(cè)量岀來(lái)的狀態(tài)參數(shù)：溫度、壓力、比容或密度 溫度：宏觀上，是描述系統(tǒng)熱力平衡狀況時(shí)冷熱程度的物理量。 微觀上，是大量分子熱運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈程度的量度 2.壓力： 垂直作用于器壁單位面積上的力，稱為壓力，也稱壓強(qiáng)。 p二*式中：F整個(gè)容器壁受到的力，單位為牛頓（N）; f 容器壁的總面積（m2）。 微觀上：分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的垂直作用于容器壁上單位面積的力。 壓力測(cè)量依據(jù)：力平衡

6、原理壓力單位：MPa 相對(duì)壓力：相對(duì)于大氣環(huán)境所測(cè)得的壓力。工程上常用測(cè)壓儀表測(cè)定的壓力。 以大氣壓力為計(jì)算起點(diǎn)，也稱表壓力。 (PB) P = B - H（ pT1-T2 所以：；1c 1 二卡諾定理： 1、所有工作于同溫?zé)嵩?、同溫冷源之間的一切熱機(jī)，以可逆熱機(jī)的熱效率為最高 2. 在同溫?zé)嵩磁c同溫冷源之間的一切可逆熱機(jī)，其熱效率均相等 思考題 1 自發(fā)過(guò)程為不可逆過(guò)程，那么非自發(fā)過(guò)程即為可逆過(guò)程。此說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？ 2自然界中一切過(guò)程都是不可逆過(guò)程，那么研究可逆過(guò)程又有什么意義呢？ 3. 以下說(shuō)法是否正確？ 、Q ds 工質(zhì)經(jīng)歷一不可逆循環(huán)過(guò)程 ，因.T o,故0 不可逆過(guò)程的熵變無(wú)法計(jì)

7、算 若從某一初態(tài)沿可逆和不可逆過(guò)程達(dá)到同一終態(tài)，則不可逆過(guò)程中的熵變必定大于可逆過(guò)程中的熵變。 4某熱力系統(tǒng)經(jīng)歷一熵增的可逆過(guò)程，問(wèn)該熱力系統(tǒng)能否經(jīng)一絕熱過(guò)程回復(fù)到初態(tài)。 5若工質(zhì)經(jīng)歷一可逆過(guò)程和一不可逆過(guò)程，均從同一初始狀態(tài)出發(fā)，且兩過(guò)程中工質(zhì)的吸熱量相同，問(wèn)工 質(zhì)終態(tài)的熵是否相同？ 6 絕熱過(guò)程是否一定是定熵過(guò)程？定熵過(guò)程是否一定滿足PvK=t值的方程？ 答案：可逆絕熱過(guò)程才是定熵。否，必須為理想氣體，可逆絕熱，定值比熱容。 7工質(zhì)經(jīng)歷一個(gè)不可逆循環(huán)能否回復(fù)到初態(tài)？ 8 用孤立系統(tǒng)熵增原理證明：熱量從高溫物體傳向低溫物體的過(guò)程是不可逆過(guò)程。 第8章壓氣機(jī)的熱力過(guò)程 可逆循環(huán)的熱效率都相等，

8、t =1 T1 T2 答：說(shuō)法不對(duì)。循環(huán)熱效率的基本定義為： t =:如，循環(huán)的熱效率除與循環(huán)凈功有關(guān)外，尚與循環(huán)吸熱量 Qi Q的大小有關(guān)； 說(shuō)法不對(duì)。根據(jù)卡諾定理，只是在“工作于同樣溫度的高溫?zé)嵩春屯瑯訙囟鹊牡蜏責(zé)嵩撮g”的條件下才 能肯定不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)，離開了這一條件結(jié)論就不正確； 說(shuō)法也不正確。根據(jù)卡諾定理也應(yīng)當(dāng)是在“工作于同樣溫度的高溫?zé)嵩春屯瑯訙囟鹊牡蜏責(zé)嵩撮g”的條 件下才能肯定所有可逆循環(huán)的熱效率都相等，t =1 _巴，而且與工質(zhì)的性質(zhì)與關(guān)，與循環(huán)的種類無(wú)關(guān)。如果 式中的溫度分別采用各自的放熱平均溫度和吸熱平均溫度則公式就是正確的，即t =12，不過(guò)這種情況下

9、Ti 也不能說(shuō)是“所有可逆循環(huán)的熱效率都相等”，只能說(shuō)所有可逆循環(huán)的熱效率表達(dá)方式相同。 6. 循環(huán)熱效率公式 t二qi f和t二Tl T2是否完全相同？各適用于哪些場(chǎng)合？ qiTi 答：不完全相同。前者是循環(huán)熱效率的普遍表達(dá)，適用于任何循環(huán)；后者是卡諾循環(huán)熱效率的表達(dá)，僅適用于卡 諾循環(huán)，或同樣工作于溫度為 Ti的高溫?zé)嵩春蜏囟葹?T2的低溫?zé)嵩撮g的一切可逆循環(huán)。 7. 與大氣溫度相同的壓縮空氣可以膨脹作功，這一事實(shí)是否違反了熱力學(xué)第二定律？ 答：不矛盾。壓縮空氣雖然與大氣有相同溫度，但壓力較高，與大氣不處于相互平衡的狀態(tài)，當(dāng)壓縮空氣過(guò)渡到 與大氣相平衡時(shí)，過(guò)程中利用系統(tǒng)的作功能力可以作功，

10、這種作功并非依靠冷卻單一熱源，而是依靠壓縮空氣的 狀態(tài)變化。況且，作功過(guò)程中壓縮空氣的狀態(tài)并不依循環(huán)過(guò)程變化。 8. 下述說(shuō)法是否正確：. 熵增大的過(guò)程必定為吸熱過(guò)程： 熵減小的過(guò)程必為放熱過(guò)程； 定熵過(guò)程必為可逆絕熱過(guò)程。 答：說(shuō)法不對(duì)。系統(tǒng)的熵變來(lái)源于熵產(chǎn)和熱熵流兩個(gè)部分，不可逆絕熱過(guò)程中工質(zhì)并未從外界吸熱，但由于存 在熵產(chǎn)工質(zhì)的熵也會(huì)因而增大； 說(shuō)法是對(duì)的。系統(tǒng)的熵變來(lái)源于熵產(chǎn)和熱熵流兩個(gè)部分，其中熵產(chǎn)必定是正值，因而僅當(dāng)系統(tǒng)放熱，熱 熵流為負(fù)值時(shí)，系統(tǒng)的熵值才可能減??； 這種說(shuō)法原則上是不對(duì)的。系統(tǒng)的熵變來(lái)源于熵產(chǎn)和熱熵流兩個(gè)部分，其中熵產(chǎn)必定是正值，對(duì)于不可 逆的放熱過(guò)程，其熱熵流為

11、負(fù)值，當(dāng)熱熵流在絕對(duì)數(shù)值上恰好與熵產(chǎn)一樣時(shí)，過(guò)程將成為定熵的。因此：可逆的 絕熱過(guò)程為定熵過(guò)程，而定熵過(guò)程卻不一定是絕熱過(guò)程。 9.下述說(shuō)法是否有錯(cuò)誤： 熵增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程；使系統(tǒng)熵增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程； 熵產(chǎn)S 0的過(guò)程必為不可逆過(guò)程； 不可逆過(guò)程的熵變.S無(wú)法計(jì)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 不可逆=S可逆、Sf,不可逆-Sf,可逆、Sg,不可逆-q，可逆； 不可逆絕熱膨脹的終態(tài)熵大于初態(tài)熵，SS，不可逆絕熱壓縮的終態(tài)熵小于初態(tài)熵S qa-c 在T-s圖上 qa-b的大小如面積abcsbsaa所示； qa-c的大小如面積acsbsaa所示； 11. 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)程將某種理想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圖上示出兩過(guò)程的技術(shù)功及不可逆過(guò)程的火用損失。 答：作圖如下 圖中12s為可逆絕熱壓縮；12為不可逆絕熱壓縮面積1 2sSiSi