工程熱力學(xué)思考題答案,第三章

1、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(jìn)行實(shí)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(diǎn)，除碰撞外分子間無作用力。理想氣體是實(shí)際 氣體在低壓高溫時的抽象， 是一種實(shí)際并不存在的假想氣體。 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。假設(shè)為理想氣體那么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)下摩爾體積是否都是 0.022414m3 /mol?答：氣體的

2、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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下摩爾體積為 0.022414m3 /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)方程那么為理想氣體，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?C才是否為定值？在不同溫度下(CpCCv)、云是否總是同一定值?C答：對于確定的理想氣體在同一溫度

3、下(Cp Cv)為定值，為定值。在不同溫度下(Cp Cv)CvC為定值，丄不是定值。Cv6. 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(shí)際氣體?答：邁耶公式的推導(dǎo)用到理想氣體方程，因此適用于理想氣體混合物不適合實(shí)際氣體7. 氣體有兩個獨(dú)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(diǎn)是否矛盾？為什么？ 答：不矛盾。實(shí)際氣體有兩個獨(dú)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(zhǔn)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

4、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(zhǔn)的選取無關(guān)。熱力學(xué)能或焓的參照狀態(tài)通常取 0K 或0 C時焓時為0,熱力學(xué)能值為0。熵的基準(zhǔn)狀態(tài)取po=1O1325Pa To=OK熵值為0。9. 氣體熱力性質(zhì)表中的h、u及S0的基準(zhǔn)是什么狀態(tài)?答：氣體熱力性質(zhì)表中的h、u及so的基準(zhǔn)是什么狀態(tài)To,P0 % 0K p0 101325Pa。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？假設(shè)在 1-2經(jīng)過的是不可逆過程

5、又如何?答：圖3-2中陰影局部面積為多變過程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下面兩式計算得到：過初始狀態(tài)點(diǎn)，做定容線 2-2 '，圖3-3中陰影局部面積為多變過程 1-2的熱力學(xué)能變化 量。過初始狀態(tài)點(diǎn)，做定壓線 2-2'，圖3-4中陰影局部面積為多變過程1-2的焓變化量。假設(shè)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?yàn)殪厥菭顟B(tài)參數(shù)，只與初終狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)。12. 熵的數(shù)學(xué)定義式為ds，比熱

6、容的定義式為 q cdT,故ds空1理想氣體的比熱TT容是溫度的單值函數(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？假設(shè)不正確，錯在何處？ 答ds半中，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. 是判斷以下說法是否正確： (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) (X)(2) (X)(3) (x)(4) (X)(5) (V)14. 氮、氧

7、、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(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)是不是唯一確定的？三相點(diǎn)與臨界點(diǎn)有什么差異？ 答：水的三相點(diǎn)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(diǎn) 是唯一的，其比體積、溫度、壓力都是確定的；三相點(diǎn)是三相共存的點(diǎn)，臨界點(diǎn)是飽和水 線與飽和蒸汽線的交點(diǎn)，在該點(diǎn)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(dāng)壓力到達(dá)臨 界點(diǎn)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(rèn)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?yàn)闇囟炔蛔儾槐硎緹崃W(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(rèn)為熱力學(xué)第一定律解析式q dh vdp和比熱容定 義c