工程熱力學(xué)第四版思考題答案沈維道高等教育出版社

1、工程熱力學(xué)第四版沈維道思考題完整版第1章基本概念及定義1 .閉口系與外界無(wú)物質(zhì)交換，系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量將保持恒定，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：否。當(dāng)一個(gè)控制質(zhì)量的質(zhì)量入流率與質(zhì)量出流率相等時(shí)(如穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng))，系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)量將保持恒定不變。2 .有人認(rèn)為，開(kāi)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(kāi)口系不可能是絕熱系。這種觀點(diǎn)對(duì)不對(duì)，為什么？答：不對(duì)?！敖^熱系”指的是過(guò)程中與外界無(wú)熱量交換的系統(tǒng)。熱量是指過(guò)程中系統(tǒng)與外界問(wèn)以熱的方式交換的能量，是過(guò)程量，過(guò)程一旦結(jié)束就無(wú)所謂“熱量”。物質(zhì)并不“擁有”熱量。一個(gè)系統(tǒng)能否絕熱與其邊界是否對(duì)物質(zhì)流開(kāi)放無(wú)關(guān)。3 .平衡

2、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：“平衡狀態(tài)”與“穩(wěn)定狀態(tài)”的概念均指系統(tǒng)的狀態(tài)不隨時(shí)間而變化，這是它們的共同點(diǎn)；但平衡狀態(tài)要求的是在沒(méi)有外界作用下保持不變；而平衡狀態(tài)則一般指在外界作用下保持不變，這是它們的區(qū)別所在。4 .倘使容器中氣體的壓力沒(méi)有改變，試問(wèn)安裝在該容器上的壓力表的讀數(shù)會(huì)改變嗎？在絕對(duì)壓力計(jì)算公式P=PbPe(PPb)；P=Pb-Pv(PPb)中，當(dāng)?shù)卮髿鈮菏欠癖囟ㄊ黔h(huán)境大氣壓？答：可能會(huì)的。因?yàn)閴毫Ρ砩系淖x數(shù)為表壓力，是工質(zhì)真實(shí)壓力與環(huán)境介質(zhì)壓力之差。環(huán)境介質(zhì)壓力，譬如大氣壓力，是地面以上空氣柱的重量所造成的，它隨著各地的緯度、高度和氣候條件

3、不同而有所變化，因此，即使工質(zhì)的絕對(duì)壓力不變，表壓力和真空度仍有可能變化。“當(dāng)?shù)卮髿鈮骸辈⒎蔷褪黔h(huán)境大氣壓。準(zhǔn)確地說(shuō)，計(jì)算式中的Pb應(yīng)是“當(dāng)?shù)丨h(huán)境介質(zhì)”的壓力，而不是隨便任何其它意義上的“大氣壓力”，或被視為不變的“環(huán)境大氣壓力”。5 .溫度計(jì)測(cè)溫的基本原理是什么？答：溫度計(jì)對(duì)溫度的測(cè)量建立在熱力學(xué)第零定律原理之上。它利用了“溫度是相互熱平衡的系統(tǒng)所具有的一種同一熱力性質(zhì)”，這一性質(zhì)就是“溫度”的概念。6 .經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)是什么？為什么？答：由選定的任意一種測(cè)溫物質(zhì)的某種物理性質(zhì)，采用任意一種溫度標(biāo)定規(guī)則所得到的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。由于經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)依賴于測(cè)溫物質(zhì)的性質(zhì)，當(dāng)選用不同測(cè)溫物質(zhì)制作溫度計(jì)、

4、采用不同的物理性質(zhì)作為溫度的標(biāo)志來(lái)測(cè)量溫度時(shí)，除選定的基準(zhǔn)點(diǎn)外，在其它溫度上，不同的溫度計(jì)對(duì)同一溫度可能會(huì)給出不同測(cè)定值(盡管差值可能是微小的)，因而任何一種經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)都不能作為度量溫度的標(biāo)準(zhǔn)。這便是經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的根本缺點(diǎn)。7 .促使系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因是什么？舉例說(shuō)明答：分兩種不同情況：若系統(tǒng)原本不處于平衡狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)各部分間存在著不平衡勢(shì)差，則在不平衡勢(shì)差的作用下，各個(gè)部分發(fā)生相互作用，系統(tǒng)的狀態(tài)將發(fā)生變化。例，將一塊燒熱了的鐵扔進(jìn)一盆水中，對(duì)于水和該鐵塊構(gòu)成的系統(tǒng)說(shuō)來(lái)，由于水和鐵塊之間存在著溫度差別，起初系統(tǒng)處于熱不平衡的狀態(tài)。這種情況下，無(wú)需外界給予系統(tǒng)任何作用，系統(tǒng)也會(huì)因鐵塊對(duì)水放出熱量而發(fā)

5、生狀態(tài)變化：鐵塊的溫度逐漸降低，水的溫度逐漸升高，最終系統(tǒng)從熱不平衡的狀態(tài)過(guò)渡到一種新的熱平衡狀態(tài)；若系統(tǒng)原處于平衡狀態(tài)，則只有在外界的作用下（作功或傳熱）系統(tǒng)的狀態(tài)才會(huì)發(fā)生變。圖1-16思考題8附圖P-v圖上表示?8 .圖1-16a、b所示容器為剛性容器：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)）是否作功？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(wèn)氣體（系統(tǒng)）是否作功？上述兩種情況從初態(tài)變化到終態(tài)，其過(guò)程是否都可在答：；受剛性容器的約束，氣體與外界間無(wú)任何力的作用，氣體（系統(tǒng)）不對(duì)外界作功；b情況下系統(tǒng)也與外界無(wú)力的作用

6、，因此系統(tǒng)不對(duì)外界作功；a中所示的情況為氣體向真空膨脹（自由膨脹）的過(guò)程，是典型的不可逆過(guò)程。過(guò)程中氣體不可能處于平衡狀態(tài)，因此該過(guò)程不能在P-v圖上示出；b中的情況與a有所不同，若隔板數(shù)量足夠多，每當(dāng)抽去一塊隔板時(shí)，氣體只作極微小的膨脹，因而可認(rèn)為過(guò)程中氣體始終處在一種無(wú)限接近平衡的狀態(tài)中，即氣體經(jīng)歷的是一種準(zhǔn)靜過(guò)程，這種過(guò)程可以在P-v圖上用實(shí)線表示出來(lái)。9 .經(jīng)歷一個(gè)不可逆過(guò)程后，系統(tǒng)能否恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)？包括系統(tǒng)和外界的整個(gè)系統(tǒng)能否恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)？答：所謂過(guò)程不可逆，是指一并完成該過(guò)程的逆過(guò)程后，系統(tǒng)和它的外界不可能同時(shí)恢復(fù)到他們的原來(lái)狀態(tài)，并非簡(jiǎn)單地指系統(tǒng)不可能回復(fù)到原態(tài)。同理，系統(tǒng)經(jīng)歷正

7、、逆過(guò)程后恢復(fù)到了原態(tài)也并不就意味著過(guò)程是可逆的；過(guò)程是否可逆，還得看與之發(fā)生過(guò)相互作用的所有外界是否也全都回復(fù)到了原來(lái)的狀態(tài)，沒(méi)有遺留下任何變化。原則上說(shuō)來(lái)經(jīng)歷一個(gè)不可逆過(guò)程后系統(tǒng)是可能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的，只是包括系統(tǒng)和外界在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)則一定不能恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。10 .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)中有不可逆因素，則系統(tǒng)及外界有什么變化？答：系統(tǒng)完成一個(gè)循環(huán)后接著又完成其逆向循環(huán)時(shí)，無(wú)論循環(huán)可逆與否，系統(tǒng)的狀態(tài)都不會(huì)有什么變化。根據(jù)可逆的概念，當(dāng)系統(tǒng)完成可逆過(guò)程（包括循環(huán)）后接著又完成其逆向過(guò)程時(shí)，與之發(fā)生相互作用的外界也應(yīng)回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)

8、，不遺留下任何變化；若循環(huán)中存在著不可逆因素，系統(tǒng)完成的是不可逆循環(huán)時(shí)，雖然系統(tǒng)回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，但在外界一定會(huì)遺留下某種永遠(yuǎn)無(wú)法復(fù)原的變化。11 .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：不需要。由于活塞也包含在系統(tǒng)內(nèi)，既然系統(tǒng)完成的是循環(huán)過(guò)程，從總的結(jié)果看來(lái)活塞并未改變其位置，實(shí)際上不存在排斥大氣的作用。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?jī)?chǔ)存能量，是與狀態(tài)變化過(guò)程無(wú)關(guān)的物理量。熱量是工質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)通過(guò)系統(tǒng)邊界傳遞的熱能，其大小與變化過(guò)程有關(guān)，熱量不是狀態(tài)參數(shù)。2,若在研

9、究飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中工質(zhì)的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律時(shí)把參考坐標(biāo)建在飛機(jī)上，工質(zhì)的總能中是否包括外部?jī)?chǔ)存能？在以氫、氧為燃料的電池系統(tǒng)中系統(tǒng)的熱力學(xué)能是否應(yīng)包括氫和氧的化學(xué)能？答：無(wú)論參考坐標(biāo)建立在何處，工質(zhì)的總能中始終包括外部?jī)?chǔ)存能，只不過(guò)參考坐標(biāo)建立合適，工質(zhì)的宏觀動(dòng)能、宏觀勢(shì)能的值等于零，便于計(jì)算。氫氧燃料電池中化學(xué)能變化是主要的能量變化，因而不可忽略。3 .能否由基本能量方程式得出功、熱量和熱力學(xué)能是相同性質(zhì)的參數(shù)的結(jié)論？q=.u+w不能?；灸芰糠匠淌絻H僅說(shuō)明且充分說(shuō)明功、熱量和熱力學(xué)能都是能量，都是能量存在的一種形式，在能量的數(shù)量上它們是有等價(jià)關(guān)系的。而不涉及功、熱量和熱力學(xué)能的其他屬性，也表明功、熱

10、量和熱力學(xué)能的其他屬性與能量本質(zhì)無(wú)關(guān)。4 .一剛性容器，中間用絕熱隔板分為兩部分，A中存有高壓空隔板圖2-12自由膨脹氣，B中保持真空，如圖2-12所示。若將隔板抽去，分析容器中空氣的熱力學(xué)能將如何變化？若在隔板上有一小孔，氣體泄漏入B中，分析A、B兩部分壓力相同時(shí)A、B兩部分氣體熱力學(xué)能如何變化？答：q=iu+w,q=0,9為負(fù)值(u減少)，轉(zhuǎn)化為氣體的動(dòng)能，動(dòng)能在B中經(jīng)內(nèi)部摩擦耗散為熱能被氣體重新吸收，熱力學(xué)能增加，最終Au=0。5 .熱力學(xué)第一定律的能量方程式是否可寫成下列形式？為什么？q=u+pvq2-qi=(u2-ui)+(W2-Wi)不可以。w不可能等于pv,w是過(guò)程量，pv則是狀

11、態(tài)參數(shù)。q和w都是過(guò)程量，所以不會(huì)有q2-qi和w?-wi。6 .熱力學(xué)第一定律解析式有時(shí)寫成下列兩者形式：.2.q=u+wq=u+pdv分別討論上述兩式的適用范圍。前者適用于任意系統(tǒng)、任意工質(zhì)和任意過(guò)程。后者適用于任意系統(tǒng)、任意工質(zhì)和可逆過(guò)程。7 .為什么推動(dòng)功出現(xiàn)在開(kāi)口系能量方程中，而不出現(xiàn)在閉口系能量方程式中？推動(dòng)功的定義為，工質(zhì)在流動(dòng)時(shí)，推動(dòng)它下游工質(zhì)時(shí)所作的功。開(kāi)口系工質(zhì)流動(dòng)，而閉口系工質(zhì)不流動(dòng)，所以推動(dòng)功出現(xiàn)在開(kāi)口系能量方程中，而不出現(xiàn)在閉口系能量方程式中。我個(gè)人認(rèn)為推動(dòng)功應(yīng)該定義為由于工質(zhì)在一定狀態(tài)下占有一定空間所具有的能量，它是工質(zhì)本身所固有的性質(zhì)，是一個(gè)狀態(tài)參數(shù)。推動(dòng)功既可以

12、出現(xiàn)在開(kāi)口系能量方程中，也可以出現(xiàn)在閉口系能量方程式中（需要把w拆開(kāi)，w=w+A（pv）。占位能8 .始是工質(zhì)流入（或流出）開(kāi)口系時(shí)傳遞入（或傳遞出）系統(tǒng)的總能量，那么閉口系工質(zhì)有沒(méi)有始值？比較正規(guī)的答案是，作為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，閉口系工質(zhì)也有始值，但是由于工質(zhì)不流動(dòng)，所以其始值沒(méi)有什么意義。始=熱力學(xué)能+占位能9 .氣體流入真空容器，是否需要推動(dòng)功？推動(dòng)功的定義為，工質(zhì)在流動(dòng)時(shí)，推動(dòng)它下游工質(zhì)時(shí)所作的功。下游無(wú)工質(zhì)，故不需要推動(dòng)功。利用開(kāi)口系統(tǒng)的一般能量方程式推導(dǎo)的最終結(jié)果也是如此。10 .穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式（2-21）是否可應(yīng)用于像活塞式壓氣機(jī)這樣的機(jī)械穩(wěn)定工況運(yùn)行的能量分析？為什么？可以。

13、熱力系統(tǒng)的選取有很大的自由度。一般把活塞式壓氣機(jī)取為閉口系統(tǒng)，是考察其一個(gè)沖程內(nèi)的熱力變化過(guò)程。如果考慮一段時(shí)間內(nèi)活塞式壓氣機(jī)的工作狀況和能量轉(zhuǎn)換情況，就需要把它當(dāng)成穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)處理，包括進(jìn)排氣都認(rèn)為是連續(xù)的。11 .為什么穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系內(nèi)不同部分工質(zhì)的比熱力學(xué)能、比始、比嫡等都會(huì)改變，而整個(gè)系統(tǒng)的.U尸0、奸尸0、3尸0?控制體的小匕產(chǎn)0、尸0、A&P0是指過(guò)程進(jìn)行時(shí)間前后的變化值，穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)在不同時(shí)間內(nèi)各點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)都不發(fā)生變化，所以A-。、AK產(chǎn)0、產(chǎn)0。穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系內(nèi)不同部分工質(zhì)的比熱力學(xué)能、比始、比嫡等的改變僅僅是依坐標(biāo)的改變。12 .開(kāi)口系實(shí)施穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，是否同時(shí)滿足下列三式

14、：Q=dU+W、Q=dH+WQ=dH+mdc2+mgdz+W2上述三式中，W腐口W的相互關(guān)系是什么？答：都滿足。W=d（pV）+、gd（pV）+mdc2+mgdz+W2、W=mdc2+mgdz+W213.幾股流體匯合成一股流體稱為合流，如圖2-13所示。工程上幾臺(tái)壓氣機(jī)同時(shí)向主氣道送氣以及混合式換熱器等都有合流的問(wèn)題。通常合流過(guò)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)出出口截面上始值h3的計(jì)算式。答：進(jìn)入系統(tǒng)的能量-離開(kāi)系統(tǒng)的能量=系統(tǒng)貯存能量的變化系統(tǒng)貯存能量的變化：不變。進(jìn)入系統(tǒng)的能量：qmi帶入的和qm2帶入的。沒(méi)有熱量輸入。qmi(hi+Cfi

15、2/2+gzi)+qm2(h2+Cf22/2+gz2)離開(kāi)系統(tǒng)的能量：qm3帶出的，沒(méi)有機(jī)械能(軸功)輸出。2qm3(h3+Cf3/2+gz3)如果合流前后流速變化不太大，且勢(shì)能變化一般可以忽略，則能量方程為:qmihi+qm2h2=qm3h3出口截面上始值h3的計(jì)算式h3=(qmihi+qm2h2)/qm3本題中，如果流體反向流動(dòng)就是分流問(wèn)題，分流與合流問(wèn)題的能量方程式是一樣的，一般習(xí)慣前后反過(guò)來(lái)寫。qmihi=qm2h2+qm3h3第三章氣體和蒸汽的性質(zhì)1 .怎樣正確看待“理想氣體”這個(gè)概念？在進(jìn)行實(shí)際計(jì)算時(shí)如何決定是否可采用理想氣體的一些公式？第一個(gè)問(wèn)題很含混，關(guān)于“理想氣體”可以說(shuō)很多

16、。可以說(shuō)理想氣體的定義：理想氣體，是一種假想的實(shí)際上不存在的氣體，具分子是一些彈性的、不占體積的質(zhì)點(diǎn)，分子間無(wú)相互作用力。也可以說(shuō)，理想氣體是實(shí)際氣體的壓力趨近于零時(shí)極限狀況。還可以討論什么情況下，把氣體按照理想氣體處理，這已經(jīng)是后一個(gè)問(wèn)題了。后一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)氣體距離液態(tài)比較遠(yuǎn)時(shí)(此時(shí)分子間的距離相對(duì)于分子的大小非常大)，氣體的性質(zhì)與理想氣體相去不遠(yuǎn)，可以當(dāng)作理想氣體。理想氣體是實(shí)際氣體在低壓高溫時(shí)的抽象。2 .氣體的摩爾體積Vm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?氣體的摩爾體積Vm不因氣體的種類而異。所處狀態(tài)發(fā)生變化，

17、氣體的摩爾體積也隨之發(fā)生變化。任何氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(p=101325PaT=273.15K)下摩爾體積是0.022414m3/mol。在其它狀態(tài)下，摩爾體積將發(fā)生變化。3 .摩爾氣體常數(shù)R值是否隨氣體的種類而不同或狀態(tài)不同而異？摩爾氣體常數(shù)R是基本物理常數(shù)，它與氣體的種類、狀態(tài)等均無(wú)關(guān)。4 .如果某種工質(zhì)的狀態(tài)方程式為pv=RT,這種工質(zhì)的比熱容、熱力學(xué)能、始都僅僅是溫度的函數(shù)嗎？是的。5 .對(duì)于確定的一種理想氣體，Cp-Cv是否等于定值？cjcv是否為定值？Cp-Cv、Cp/Cv是否隨溫度變化？Cp-Cv=R,等于定值，不隨溫度變化。Cp/Cv不是定值，將隨溫度發(fā)生變化。6 .邁耶公式Cp-6

18、=曰是否適用于動(dòng)力工程中應(yīng)用的高壓水蒸氣？是否適用于地球大氣中的水蒸氣？不適用于前者，一定條件下近似地適用于后者。7 .氣體有兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù)，u(或h)可以表示為p和v的函數(shù)，即u=f(p,v)。但又曾得出結(jié)論，理想氣體的熱力學(xué)能(或始)只取決于溫度，這兩點(diǎn)是否矛盾？為什么？不矛盾。pv=RT。熱力學(xué)能(或始)與溫度已經(jīng)相當(dāng)于一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，他們都可以表示為獨(dú)立參數(shù)p和v的函數(shù)。8 .為什么工質(zhì)的熱力學(xué)能、始和嫡為零的基準(zhǔn)可以任選，所有情況下工質(zhì)的熱力學(xué)能、始和嫡為零的基準(zhǔn)都可以任選？理想氣體的熱力學(xué)能或始的參照狀態(tài)通常選定哪個(gè)或哪些個(gè)狀態(tài)參數(shù)值？對(duì)理想氣體的嫡又如何？我們經(jīng)常關(guān)注的是工質(zhì)的熱力

19、學(xué)能、始和嫡的變化量，熱力學(xué)能、始和嫡的絕對(duì)量對(duì)變化量沒(méi)有影響，所以可以任選工質(zhì)的熱力學(xué)能、始和嫡為零的基準(zhǔn)。所有情況下工質(zhì)的熱力學(xué)能、始和嫡為零的基準(zhǔn)都可以任選？不那么絕對(duì)，但是在工程熱力學(xué)范圍內(nèi)，可以這么說(shuō)。工質(zhì)的熱力學(xué)能、始和嫡的絕對(duì)零點(diǎn)均為絕對(duì)零度(0K)，但是目前物理學(xué)研究成果表明，即使絕對(duì)零度，工質(zhì)的熱力學(xué)能、始和嫡也不準(zhǔn)確為零，在絕對(duì)零度，物質(zhì)仍有零點(diǎn)能，由海森堡測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系確定。(熱力學(xué)第三定律可以表述為，絕對(duì)零度可以無(wú)限接近，但永遠(yuǎn)不可能達(dá)到。)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(p=101325PaT=273.15K)(p=101325Pa,T=293.15K)、(p=101325PaT=298.15

20、K),水的三相點(diǎn)，等等。9 .氣體熱力性質(zhì)表中的u、h及s0的基準(zhǔn)是什么狀態(tài)？標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)10 .在圖3-15所示的T-s圖上任意可逆過(guò)程1-2的熱量如何表示？理想氣體1和2狀態(tài)問(wèn)熱力學(xué)能變化量、始變化量能否在圖上用面積表示？若1-2經(jīng)過(guò)的是不可逆過(guò)程又如何？曲線1-2下的曲邊梯形面積就是任意可逆過(guò)程1-2的熱量。dQ=TdS沿過(guò)程的積分。Q=：U+W所以，U=CbW不可逆過(guò)程傳熱量不能用曲邊梯形面積表達(dá)，但是熱力學(xué)能和始還可以用原方式表達(dá)，因?yàn)闊崃W(xué)能和燎都是狀態(tài)參數(shù)，具變化與過(guò)程路徑無(wú)關(guān)(3-41)、11.理想氣體嫡變計(jì)算式（3-39）、（3-43）等是由可逆過(guò)程導(dǎo)出，這些計(jì)算式是否可以用于不

21、可逆過(guò)程初、終態(tài)的嫡變？為什么？可以。嫡是狀態(tài)參數(shù)，其變化與過(guò)程路徑無(wú)關(guān)。12 .嫡的數(shù)學(xué)定義式為ds=dq/T,又dq=cdT,故ds=（cdT）/T。因理想氣體的比熱容是溫度的單信函數(shù)，所以理想氣體的嫡也是溫度的單值函數(shù)，這一結(jié)論是否正確？若不正確，錯(cuò)在何處?不正確。錯(cuò)在c不是狀態(tài)參數(shù)，與過(guò)程有關(guān)。是溫度單值函數(shù)的是定過(guò)程比熱。13 .試判斷下列各說(shuō)法是否正確：（1）氣體吸熱后嫡一定增大；（2）氣體吸熱后溫度一定升高；（3）氣體吸熱后熱力學(xué)能一定增加；（4）氣體膨脹時(shí)一定對(duì)外作功；（5）氣體壓縮時(shí)一定耗功。（1）正確；（2）不正確；（3）不正確；（4）正確；（5）正確。14 .氮、氧、氨這

22、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)？是的。幾乎所有的純物質(zhì)（非混合物）都有飽和狀態(tài)的概念，也存在臨界狀態(tài)。此外的物質(zhì)性質(zhì)更為復(fù)雜。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？水的三相點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)是唯一確定的，這一點(diǎn)由吉布斯相律確認(rèn)：對(duì)于多元（如k個(gè)組元）多相（如f個(gè)相）無(wú)化學(xué)反應(yīng)的熱力系，其獨(dú)立參數(shù)，即自由度n=k-f+2。三相點(diǎn)：k=1,f=3,故n=0。三相點(diǎn)是三相共存點(diǎn)，在該點(diǎn)發(fā)生的相變都具有相變潛熱。臨界點(diǎn)兩相歸一，差別消失，相變是連續(xù)相變，沒(méi)有相變潛熱。三相點(diǎn)各相保持各自的物性參數(shù)沒(méi)有巨大的變化，臨界點(diǎn)的物性參數(shù)會(huì)產(chǎn)生巨大的峰值變化。三

23、相點(diǎn)和臨界點(diǎn)是蒸汽壓曲線的兩個(gè)端點(diǎn)。三相點(diǎn)容易實(shí)現(xiàn)，臨界點(diǎn)不容易實(shí)現(xiàn)。16 .水的汽化潛熱是否是常數(shù)？有什么變化規(guī)律？水的汽化潛熱不是常數(shù)，三相點(diǎn)汽化潛熱最大，隨著溫度和壓力的提高汽化潛熱逐漸縮小,臨界點(diǎn)處汽化潛熱等于零。17 .水在定壓汽化過(guò)程中，溫度保持不變，因此，根據(jù)q=4u+w,有人認(rèn)為過(guò)程中的熱量等于膨脹功，即q=w,對(duì)不對(duì)？為什么？不對(duì)。Au=cMT是對(duì)單相理想氣體而言的。水既不是理想氣體，汽化又不是單相變化，所以q=w的結(jié)論是錯(cuò)的。18 .有人根據(jù)熱力學(xué)第一定律解析式5q=dh-vdp和比熱容的定義c=，所以認(rèn)為Ahp=c；ATdTT1是普遍適用于一切工質(zhì)的。進(jìn)而推論得出水定壓汽

24、化時(shí)，溫度不變，因此其始變量加=CpT25=00這一推論錯(cuò)誤在哪里？pptC=也是針對(duì)單相工質(zhì)的，不適用于相變過(guò)程。dT第四章氣體和蒸汽的基本熱力過(guò)程1.試以理想氣體的定溫過(guò)程為例，歸納氣體的熱力過(guò)程要解決的問(wèn)題及使用方法。要解決的問(wèn)題：揭示過(guò)程中狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律，揭示熱能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換情況，找出其內(nèi)在規(guī)律及影響轉(zhuǎn)化的因素。在一定工質(zhì)熱力性質(zhì)的基本條件下，研究外界條件對(duì)能量轉(zhuǎn)換的影響，從而加以利用。使用的方法：分析典型的過(guò)程。分析理想氣體的定值的可逆過(guò)程，即過(guò)程進(jìn)行時(shí)限定某一參數(shù)不發(fā)生變化。分析步驟1）建立過(guò)程方程式；2）找出（基本）狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律，確定不同狀態(tài)下參數(shù)之間的關(guān)系；3）

25、求出能量參數(shù)的變化（過(guò)程功、技術(shù)功、熱力學(xué)能、始、嫡、傳熱量等等）；4）畫出過(guò)程變化曲線（在T-s圖、p-v圖上）。2 .對(duì)于理想氣體的任何一種過(guò)程，下列兩組公式是否都適用？u=Cv（t2-11）,&h=Cp（12-11）;q=M=Cv（12-11）,q=ih=Cp（t2-11）第一組都適用，第二組不適用。第二組第一式只適用于定容過(guò)程，第二式只適用于定壓過(guò)程。3 .在定容過(guò)程和定壓過(guò)程中，氣體的熱量可根據(jù)過(guò)程中氣體的比熱容乘以溫差來(lái)計(jì)算。定溫過(guò)程氣體的溫度不變，在定溫膨脹過(guò)程中是否需要對(duì)氣體加入熱量？如果加入的話應(yīng)如何計(jì)算？需要加入熱量。q=4u+w對(duì)于理想氣體，q=w=RT11n”或q=Ah

26、+w,對(duì)于理想氣體，qV1V2=W=RT11n-oV4 .過(guò)程熱量q和過(guò)程功w都是過(guò)程量，都和過(guò)程的途徑有關(guān)。由理想氣體可逆定溫過(guò)程熱量公式q=p1VlInv2可知，只要狀態(tài)參數(shù)pi、vi和V2確定了，q的數(shù)值也確定了，是否可逆定溫過(guò)i-4、2-3各為定壓圖4-i7vi程的熱量q與途徑無(wú)關(guān)？“可逆定溫過(guò)程”已經(jīng)把途徑規(guī)定好了，此時(shí)談與途徑的關(guān)系沒(méi)有意義。再?gòu)?qiáng)調(diào)一遍，過(guò)程熱量q和過(guò)程功w都是過(guò)程量，都和過(guò)程的途徑有關(guān)。5 .閉口系在定容過(guò)程中外界對(duì)系統(tǒng)施以攪拌功6w,問(wèn)這時(shí)6Q=mcdT是否成立？不成立。攪拌功的以機(jī)械能形式通過(guò)系統(tǒng)邊界，在工質(zhì)內(nèi)部通過(guò)流體內(nèi)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闊?從而導(dǎo)致溫度和熱力學(xué)能升

27、高。心是通過(guò)邊界傳遞的熱能，不包括機(jī)械能。6 .絕熱過(guò)程的過(guò)程功w和技術(shù)功w的計(jì)算式w=ui-U2,w=hi-h2是否只適用于理想氣體？是否只限于可逆絕熱過(guò)程？為什么？?jī)墒絹?lái)源于熱力學(xué)第一定律的第一表達(dá)式和第二表達(dá)式，唯一條件就是絕熱q=0,與是否理想氣體無(wú)關(guān)，且與過(guò)程是否可逆也無(wú)關(guān)，只是必須為絕熱過(guò)程。7 .試判斷下列各種說(shuō)法是否正確？(i)定容過(guò)程即無(wú)膨脹(或壓縮)功的過(guò)程；(2)絕熱過(guò)程即定嫡過(guò)程；(3)多變過(guò)程即任意過(guò)程。答：(i)定容過(guò)程即無(wú)膨脹(或壓縮)功的過(guò)程；一一正確。(2)絕熱過(guò)程即定嫡過(guò)程；一一錯(cuò)誤，可逆絕熱過(guò)程是定嫡過(guò)程，不可逆絕熱過(guò)程不是定嫡過(guò)程。(3)多變過(guò)程即任意過(guò)

28、程。一一錯(cuò)誤，右圖中的過(guò)程就不是多變過(guò)程。8 .參照?qǐng)D4-i7,試證明：qi-2-3#qi-4-3o圖中i-2、4-3各為定容過(guò)程,過(guò)程。證明：qi-2-3=qi-2+q2-3,qi-4-3=qi-4+q4-3qi-2=Cv(T2-Ti),q2-3=cp(T3T2)=cv(T3T2)+R(T3-T2),q4-3=Cv(T3-T4),qi-4=Cp(Ti-Ti)=Cv(T4-Ti)+RT4-Ti)。qi-2-3=qi-2+q2-3=cv(T2-Ti)+cv(T3Tz)+R(T3T2)=Cv(T3-Ti)+R(T3-T2)qi-4-3=qi-4+q4-3=cv(T4Ti)+R(T4Ti)+Cv(T

29、3T，)=Cv(T3-Ti)+R(T4-Ti)于是qi-2-3-qi-4-3=R(T3-T2)-R(T4-Ti)=西(丁43-TiP2)-(T4-Ti)=R(色-i)(T4-Ti)0PiPiPi所以，qi-2-3二qi-4-3,證畢。9 .如圖4-18所示，今有兩個(gè)任意過(guò)程a-b及a-c,b點(diǎn)及c點(diǎn)在同一條絕熱線上，（1）試問(wèn)Auab與Auac哪個(gè)大？（2）若b點(diǎn)及c點(diǎn)在同一條定溫線上，結(jié)果又如何？依題意，TbTc,所以AUabAUac。若b點(diǎn)及c點(diǎn)在同一條定溫線上，則AUab=AUaco10 .理想氣體定溫過(guò)程的膨脹功等于技術(shù)功能否推廣到任意氣體？從熱力學(xué)第一定律的第一表達(dá)式和第二表達(dá)式來(lái)看

30、，膨脹功和技術(shù)功分別等于w=q-Auwt=q-Ah,非理想氣體的Au和Ah不一定等于零，也不可能相等，所以理想氣體定溫過(guò)程的膨脹功等于技術(shù)功不能推廣到任意氣體。11 .下列三式的使用條件是什么？k1k1p2V2k=RV1k,T1V1k-1=T2V2k-1,T1pk=T2p-k使用條件是：理想氣體，可逆絕熱過(guò)程。12 .T-s圖上如何表示絕熱過(guò)程的技術(shù)功w和膨脹功w?13 .在pv和Ts圖上如何判斷過(guò)程q、w、&u、Ah的正負(fù)。通過(guò)過(guò)程的起點(diǎn)劃等容線（定容線），過(guò)程指向定容線右側(cè)，系統(tǒng)對(duì)外作功，w0;過(guò)程指向定容線左側(cè)，系統(tǒng)接收外功，w0;過(guò)程指向定壓線上側(cè)，系統(tǒng)接收外來(lái)技術(shù)功，w0。通過(guò)過(guò)程的

31、起點(diǎn)劃等溫線（定溫線），過(guò)程指向定溫線下側(cè)，Au0、Ah0、h0通過(guò)過(guò)程的起點(diǎn)劃等嫡線（定嫡線），過(guò)程指向定嫡線右側(cè)，系統(tǒng)吸收熱量，q0;過(guò)程指向定嫡線左側(cè)，系統(tǒng)釋放熱量，q0的過(guò)程必為不可逆過(guò)程。答：（1）錯(cuò)。不可逆絕熱過(guò)程嫡也會(huì)增大。（2）錯(cuò)，不準(zhǔn)確。不可逆放熱過(guò)程，當(dāng)放熱引起的嫡減大于不可逆引起的嫡增時(shí)（亦即當(dāng)放熱量大于不可逆耗散所產(chǎn)生的熱量時(shí)），它也可以表現(xiàn)為嫡略微減少，但沒(méi)有可逆放熱過(guò)程嫡減少那么多。（3）錯(cuò)。不可逆放熱過(guò)程，當(dāng)放熱引起的嫡減等于不可逆引起的嫡增時(shí)（亦即當(dāng)放熱量等于不可逆耗散所產(chǎn)生的熱量時(shí)），它也可以表現(xiàn)為嫡沒(méi)有發(fā)生變化。（4）錯(cuò)?？赡嫖鼰徇^(guò)程嫡增大。（5）錯(cuò)。理由如

32、上?？梢哉f(shuō)：“使孤立系統(tǒng)嫡增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程(6)對(duì)5-9下述說(shuō)法是否有錯(cuò)誤：（1）不可逆過(guò)程的嫡變AS無(wú)法計(jì)算；（2）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AS不可AS可逆，AS,不可逆人9,可逆，不可逆&,可逆；（3）不可逆絕熱膨脹終態(tài)嫡大于初態(tài)嫡4S,不可逆絕熱壓縮終態(tài)嫡小于初態(tài)嫡&0,勺?0。答：（1）錯(cuò)。（2）錯(cuò)。嫡是狀態(tài)參數(shù)，只要能夠確定起迄點(diǎn)，就可以確定嫡變AS。應(yīng)為AS不可a=AS可逆、Sf,不可逆Sg,可逆。因?yàn)橄㎎是狀態(tài)參數(shù)，同一初始狀態(tài)和同一終了狀態(tài)之間的嫡差保持同一數(shù)值，與路徑無(wú)關(guān)。（3）錯(cuò)。不可逆絕熱壓縮過(guò)程的終態(tài)嫡也大于初態(tài)嫡，S2S

33、。（4）錯(cuò)。寸ds=0,因?yàn)榈帐菭顟B(tài)參數(shù)。5-10從點(diǎn)a開(kāi)始有兩個(gè)可逆過(guò)程：定容過(guò)程a-b和定壓過(guò)程a-c,b在同一條絕熱線上（見(jiàn)圖5-34）,問(wèn)qa-b和qac哪個(gè)大？并在T-s示過(guò)程a-b和ac及qa-b和qaco答：可逆定容過(guò)程a-b和可逆定壓過(guò)程a-c的逆過(guò)程c-a以及可逆絕熱線即定嫡線上過(guò)程b-c構(gòu)成一可逆循環(huán)，它們圍成的面積代表了對(duì)外作功量，過(guò)程a-b吸熱，過(guò)程c-a放熱，根據(jù)熱力學(xué)第c兩點(diǎn)圖5-34圖上表定律，必然有l(wèi)qa-bIqc-a,才能對(duì)外輸出凈功。也就是，qa-bqa-圖中，qa-b為absbsaa圍成的面積，qa-c為acsbsaa圍成的面積。5-11某種理想氣體由同一

34、初態(tài)經(jīng)可逆絕熱壓縮和不可逆絕熱壓縮兩種過(guò)程，將氣體壓縮到相同的終壓，在p-v圖上和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)程的訓(xùn)損失。coSa|Sb10題圖5-12孤立系統(tǒng)中進(jìn)行了（1）可逆過(guò)程；（2）不可逆過(guò)程，問(wèn)孤立系統(tǒng)的總能、總嫡、總訓(xùn)各如何變化？答：（1）孤立系統(tǒng)中進(jìn)行了可逆過(guò)程后，總能、總嫡、總見(jiàn)都不變。加都發(fā)生變化(2)孤立系統(tǒng)中進(jìn)行了不可逆過(guò)程后，總能不變，總嫡、總5-13例5-12中氮?dú)庥?.45MP3310K可逆定溫膨脹變化到0.11MP3310K,w2,ma=w=129.71kJ/kg，但根據(jù)最大有用功的概念，膨脹功減去排斥大氣功(無(wú)用功)才等于有用

35、功，這里是否有矛盾？答：沒(méi)有矛盾。5-14下列命題是否正確？若正確，說(shuō)明理由；若錯(cuò)誤，請(qǐng)改正。(1)成熟的蘋果從樹(shù)枝上掉下，通過(guò)與大氣、地面的摩擦、碰撞，蘋果的勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)境介質(zhì)的熱力學(xué)能，勢(shì)能全部是火！全部轉(zhuǎn)變?yōu)闋N(2)在水壺中燒水，必有熱量散發(fā)到環(huán)境大氣中，這就是如而使水升溫的那部分稱之為則(3)一杯熱水含有一定的熱量如冷卻到環(huán)境溫度，這時(shí)的熱量就已沒(méi)有叫直。(4)系統(tǒng)的火貝能減少不能增加。(5)任一使系統(tǒng)刪曾加的過(guò)程必然同時(shí)發(fā)生一個(gè)或多個(gè)使?fàn)N減少的過(guò)程。5-15閉口系統(tǒng)絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)由初態(tài)1變化到終態(tài)2,則w=u-U2?？紤]排斥大氣作功，有用功為wu=U1-U2-p0(v1-V2),但

36、據(jù)州的概念系統(tǒng)由初態(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)能火必：W,max=e,U1-exU2=U1-U2-To(S1-S2)-Po(V1-V2)o為什么系統(tǒng)由初態(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)由初態(tài)1不可逆變化到終態(tài)2得到的有用功??？?jī)烧邽槭裁床灰恢?？第六章?shí)際氣體的性質(zhì)及熱力學(xué)一般關(guān)系式1 .實(shí)際氣體性質(zhì)與理想氣體性質(zhì)差異產(chǎn)生的原因是什么？在什么條件下才可以把實(shí)際氣體作理想氣體處理？答：差異產(chǎn)生的原因就是理想氣體忽略了分子體積與分子間作用力。當(dāng)p-0時(shí)，實(shí)際氣體成為理想氣體。實(shí)際情況是當(dāng)實(shí)際氣體距離其液態(tài)較遠(yuǎn)時(shí)，分子體積與分子間作用力的影響很小，可以把實(shí)際氣體當(dāng)作理

37、想氣體處理。2 .壓縮因子Z的物理意義怎么理解？能否將Z當(dāng)作常數(shù)處理？答：由于分子體積和分子間作用力的影響，實(shí)際氣體的體積與同樣狀態(tài)下的理想氣體相比，發(fā)生了變化。變化的比例就是壓縮因子。Z不能當(dāng)作常數(shù)處理。3 .范德瓦爾方程的精度不高，但是在實(shí)際氣體狀態(tài)方程的研究中范德瓦爾方程的地位卻很高，為什么？答：范德瓦爾方程是第一個(gè)實(shí)際氣體狀態(tài)方程，在各種實(shí)際氣體狀態(tài)方程中它的形式最簡(jiǎn)單；它較好地定性地描述了實(shí)際氣體的基本特征；其它半理論半經(jīng)驗(yàn)的狀態(tài)方程都是沿范德瓦爾方程前進(jìn)的。4 .范德瓦爾方程中的物性常數(shù)a和b可以由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到，也可以由物質(zhì)的Tcr、g、Vcr計(jì)算得到，需要較高的精度時(shí)應(yīng)采用哪

38、種方法，為什么？答：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自于實(shí)際，而范德瓦爾臨界壓縮因子與實(shí)際的壓縮因子誤差較大，所以由試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到的接近于實(shí)際。5 .如何看待維里方程？一定條件下維里系數(shù)可以通過(guò)理論計(jì)算，為什么維里方程沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用？答：維里方程具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，各個(gè)維里系數(shù)具有明確的物理意義，并且原則上都可以通過(guò)理論計(jì)算。但是第四維里系數(shù)以上的高級(jí)維里系數(shù)很難計(jì)算，三項(xiàng)以內(nèi)的維里方程已在BWRf程、MHT程中得到了應(yīng)用，故在計(jì)算工質(zhì)熱物理性質(zhì)時(shí)沒(méi)有必要再使用維里方程，而是在研究實(shí)際氣體狀態(tài)方程時(shí)有所應(yīng)用。6 .什么叫對(duì)應(yīng)態(tài)定律？為什么要引入對(duì)應(yīng)態(tài)定律？什么是對(duì)比參數(shù)？答：在相同的對(duì)比態(tài)壓力和對(duì)比態(tài)溫度下，不

39、同氣體的對(duì)比態(tài)比體積必定相同。引入對(duì)應(yīng)態(tài)原理，可以使我們?cè)谌狈υ敿?xì)資料的情況下，能借助某一資料充分的參考流體的熱力性質(zhì)來(lái)估算其它流體的性質(zhì)。某氣體狀態(tài)參數(shù)與其臨界參數(shù)的比值稱為熱力對(duì)比參數(shù)。(對(duì)比參數(shù)是一種無(wú)量綱參數(shù))7 .物質(zhì)除了臨界狀態(tài)、p-v圖上通過(guò)臨界點(diǎn)的等溫線在臨界點(diǎn)的一階導(dǎo)數(shù)等于零、兩階導(dǎo)數(shù)等于零等性質(zhì)以外，還有哪些共性？如何在確定實(shí)際氣體的狀態(tài)方程時(shí)應(yīng)用這些共性？8 .自由能和自由始的物理意義是什么？?jī)烧叩淖兓吭谑裁礂l件下會(huì)相等？答：H=G+TS,U=F+TSodg=dh-d(Ts)=dh-Tds-sdT,簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)在可逆等溫等壓條件下，處于平衡狀態(tài)：dg=-Tds,ds=

40、gdg=0。若此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生不可逆變化(外部條件不變)，則ds0,二dg0。例如系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)熱能(都是熱力學(xué)能)，必要條件是dg0,否則過(guò)程不能發(fā)生。類似地，簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)在等溫等容條件下，內(nèi)部發(fā)生變化的必要條件是：df0。引中：系統(tǒng)的g、f沒(méi)有時(shí)，dg=0,df=0。內(nèi)部變化不再進(jìn)行。進(jìn)而可以認(rèn)為g、f是系統(tǒng)內(nèi)部變化的能力和標(biāo)志，所以分別稱為自由始、自由能，相應(yīng)地，TS可稱為束縛能。與火f目比，吉布斯自由能和亥姆霍茲自由能不需要與環(huán)境狀態(tài)聯(lián)系，且是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)。一一搞理論熱力學(xué)的人(物理學(xué)家們)根本不拿變四回事。兩者的變化量在什么條件下會(huì)相等？有什么意義呢？dg-

41、df=d(h-Ts)-d(u-Ts)=dh-du=0,對(duì)于理想氣體可逆等溫過(guò)程，兩者的變化量相等?；蛘撸篸h-du=d(pv)=09 .什么是特性函數(shù)？試說(shuō)明u=u(s,p)是否是特性函數(shù)。答：某些狀態(tài)參數(shù)表示成特定的兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)的函數(shù)時(shí)，只需一個(gè)狀態(tài)參數(shù)就可以確定系統(tǒng)的其它參數(shù)，這樣的函數(shù)就稱為特性函數(shù)。熱力學(xué)能函數(shù)僅在表示成嫡及比體積的函數(shù)時(shí)才是特性函數(shù)，換成其它獨(dú)立參數(shù)，如u=u(s,p),則不能由它全部確定其它平衡性質(zhì)，也就不是特性函數(shù)了。10 .常用的熱系數(shù)有哪些？是否有共性？答：熱系數(shù)由基本狀態(tài)參數(shù)p、v、T構(gòu)成，可以直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定其數(shù)值。11 .如何利用狀態(tài)方程和熱力學(xué)一般關(guān)系

42、式求取實(shí)際氣體的加、Ah、As?答:根據(jù)熱力學(xué)一般關(guān)系式和狀態(tài)方程式以及補(bǔ)充數(shù)據(jù)，可以利用已知性質(zhì)推出未知性質(zhì)，并求出能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。例如，當(dāng)計(jì)算單位質(zhì)量氣體由參考狀態(tài)p。、To變到某一其它狀態(tài)p、T后始的變化時(shí)，可利用dH方程式，即式(5-45)。由于始是一種狀態(tài)參數(shù)，所以dH為全微分，因而dH的線積分只是端態(tài)的函數(shù)，與路徑無(wú)關(guān)。這樣就可以在兩個(gè)端態(tài)之間選擇任意一個(gè)過(guò)程或幾個(gè)過(guò)程的組合。兩種簡(jiǎn)單的組合示于圖(5-)中。對(duì)于圖(5-)中由線0aA所描述的過(guò)程組合，將式(5-45)先在等壓p。下由T。積分到T,隨后在等溫T下由p。積分到p,其結(jié)果為:b(p,T0)p=const.Tha-h。=cp

43、dTJ0p。T0=const.T=const.hha=po=const.將上兩式相加，就可得到:h-h0=TTcpdT5pdp+p。(5-47)0(P0,T0)圖5-a(po,T)對(duì)于0bA的過(guò)程組合，將式(5-45)先在等溫To下由p。積分到p,隨后在等壓分到T,由這種組合可以得到：p下由T0積v-TcpdT0p(5-48)p時(shí)的Cp數(shù)dh方程。式(5-47)需要在po壓力下特定溫度范圍內(nèi)的cp數(shù)據(jù)，而式(5-48)則需要較高壓力據(jù)。由于比熱的測(cè)量相對(duì)地在低壓下更易進(jìn)行，所以選式(5-47)更為合適。12 .試導(dǎo)出以T、p及p、v為獨(dú)立變量的du方程及以T、v及p、v為獨(dú)立變量的13 .本章

44、導(dǎo)出的關(guān)于熱力學(xué)能、始、嫡的一般關(guān)系式是否可用于不可逆過(guò)程？答：由于熱力學(xué)能、始、嫡都是狀態(tài)參數(shù)，具變化與過(guò)程無(wú)關(guān)，所以其結(jié)果也可以用于不可逆過(guò)程。14 .試根據(jù)cp-cv的一般關(guān)系式分析水的比定壓熱容和比定容熱容的關(guān)系。答：0.5Mpa,100c水的比體積v=0.0010435m7kg;0.5MPq110c時(shí)v=0.0010517肅/kg;3#p5T1Mpa100c時(shí)v=0.0010432m/kg。cp-c=-T一0.0010517-0.00104351(1。.5卜1。6%：定一373.15叫II110-100410.00104320.00104351=418.18J/(kgK)15 .水的

45、相圖和一般物質(zhì)的相圖區(qū)別在哪里？為什么？答：一般物質(zhì)的相圖中，液固平衡曲線的斜率為正值，壓力越高，平衡溫度(相變溫度)越高。水的相圖中，液固平衡曲線的斜率為負(fù)值，導(dǎo)致壓力越高，平衡溫度(相變溫度)越低16 .平衡的一般判據(jù)是什么？討論自由能判據(jù)、自由始判據(jù)和嫡判據(jù)的關(guān)系。答：孤立系統(tǒng)嫡增原理給出了熱力學(xué)平衡的一般判據(jù)，即嫡判據(jù)。孤立系統(tǒng)中過(guò)程進(jìn)行的方向是使嫡增大的方向，當(dāng)?shù)者_(dá)到最大值時(shí)，過(guò)程不能再進(jìn)行下去，孤立系統(tǒng)達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)。在等溫定壓條件下，嫡判據(jù)退化為吉布斯自由能（自由始）判據(jù)：系統(tǒng)的自發(fā)過(guò)程朝著使吉布斯自由能減小的方向進(jìn)行；等溫定容條件下，嫡判據(jù)退化為亥姆霍茲自由能（自由能）判據(jù)

46、：系統(tǒng)的自發(fā)過(guò)程朝著使亥姆霍茲自由能減小的方向進(jìn)行。第七章氣體與蒸汽的流動(dòng)1 .對(duì)改變氣流速度起主要作用的是通道的形狀還是氣流本身的狀態(tài)變化？答：對(duì)改變氣流速度起主要作用的是氣流本身的狀態(tài)變化，即力學(xué)條件。通道的形狀即幾何條件也對(duì)改變氣流速度起重要作用，兩者不可或缺。但在某些特殊的、局部的場(chǎng)合，矛盾的主次雙方發(fā)生轉(zhuǎn)化，通道的形狀可能成為主要作用方面。2 .如何用連續(xù)性方程解釋日常生活的經(jīng)驗(yàn)：水的流通截面積增大，流速就降低?qm=迫=constantvAcf=在日常生活中，水可視為不可壓縮流體，具比體積不會(huì)發(fā)生變化，因而由上式有常數(shù)，即截面積變化與速度變化成反比。3 .在高空飛行可達(dá)到高超音速的

47、飛機(jī)在海平面上是否能達(dá)到相同的高馬赫數(shù)？答：不能。高空氣溫低，由理想氣體音速a=q%V=衍可知當(dāng)?shù)芈曀俦容^低，一定的飛行速度可以取得較高的馬赫數(shù)，而海平面溫度比高空高幾十K,相應(yīng)聲速較大，同樣的飛行速度所獲得的馬赫數(shù)要小一些。止匕外，高空空氣比海平面稀薄得多，飛行阻力也小得多，所以飛行速度上也會(huì)有差異。4 .當(dāng)氣流速度分別為亞聲速和超聲速時(shí)，下列形狀的管道（圖7-16）宜于作噴管還是宜于作擴(kuò)壓管？圖7-16思考題7-4附圖答：亞聲速時(shí)噴管擴(kuò)壓管噴管都不適合超聲速時(shí)擴(kuò)壓管噴管擴(kuò)壓管都不合適5 .當(dāng)有摩擦損耗時(shí)，噴管的流出速度同樣可用Cf2=v12（ho-h）來(lái)計(jì)算，似乎與無(wú)摩擦損耗時(shí)相同，那么，

48、摩擦損耗表現(xiàn)在哪里呢？答：如右側(cè)溫嫡?qǐng)D，兩條斜線是等壓線，垂直線是可逆絕熱膨脹過(guò)程。有摩擦?xí)r，過(guò)程為不可逆，如虛線所表示。顯而易見(jiàn)，過(guò)程結(jié)束時(shí)溫度比可逆情況下要高，這兩個(gè)溫度對(duì)應(yīng)的始之差就是摩擦損耗的表現(xiàn)。6 .考慮摩擦損耗時(shí)，為什么修正出口截面上速度后還要修正溫度?答：如上。7 .考慮噴管內(nèi)流動(dòng)的摩擦損耗時(shí)，動(dòng)能損失是不是就是流動(dòng)不可逆損失？為什么？答：不是。動(dòng)能損失就是5題圖中的始差。但是由于出口溫度高于可逆情形下的出口溫度，卡諾講，凡是有溫差的地方就有動(dòng)力，所以這部分始還具有一定的作功能力，并不是100%乍功能力損失（火損失）。8 .如圖7-17所示，（a）為漸縮噴管，（b）為縮放噴管。

49、設(shè)兩噴管工作背壓均為0.1MPq進(jìn)口截面壓力均為1MPa進(jìn)口流速Cfi可忽略不計(jì)。若（1）兩噴管最小截面積相等，問(wèn)兩噴管的流量、出口截面流速和壓力是否相同？（2）假如沿截面2-2切去一段，將產(chǎn)生哪些后果？出口截面上的壓力、流速和流量將起什么變化？（a）（b）圖7-17思考題7-8附圖答：（1）兩噴管最小截面積相等，則兩噴管的流量相等，出口截面流速和壓力不相等。漸縮噴管出口截面流速為當(dāng)?shù)匾羲?，出口截面壓力等于臨界壓力（0.528Mpa）,縮放噴管出口截面壓力等于背壓（充分膨脹情況下），出口截面流速為超聲速（）。（2）漸縮噴管，沿截面2-2切去一段后，臨界狀態(tài)前移到2-2截面，出口速度為當(dāng)?shù)匾羲伲?/p>

50、出口截面壓力等于臨界壓力（0.528Mpa）,由于出口面積變大，噴管流量增大。縮放噴管，沿截面2-2切去一段后，噴管形狀不足以保持完全膨脹，出口壓力高于背壓，出口流速比切去一段以前小（仍為超聲速），噴管流量不變。（噴管內(nèi)剩余部分流動(dòng)沒(méi)有變化）9 .圖7-13（b）中定始線是否是節(jié)流過(guò)程線？既然節(jié)流過(guò)程不可逆，為何在推導(dǎo)節(jié)流微分效應(yīng)匕時(shí)可利用dh=0?圖7-13轉(zhuǎn)回曲線（b）答：不是。節(jié)流過(guò)程的起迄點(diǎn)落在等始線上，但過(guò)程不沿著定始線進(jìn)行。節(jié)流微分效應(yīng)也表達(dá)的是節(jié)流過(guò)程中溫度-壓力的關(guān)系，溫度、壓力均為狀態(tài)參數(shù)，具變化與路徑無(wú)關(guān)，所以可以利用等始線分析推導(dǎo)。10 .既然絕熱節(jié)流前后始值不變，為什么

51、作功能力有損失？答：絕熱節(jié)流后氣體的壓力降低，可逆絕熱膨脹過(guò)程始降所能作出的功沒(méi)有作出，導(dǎo)致節(jié)流后始仍然等于節(jié)流前。該作出的功沒(méi)有作出，就產(chǎn)生了作功能力損失。11 .多股氣流匯合成一股混合氣流稱作合流，請(qǐng)導(dǎo)出各股支流都是理想氣體的混合氣流溫度表達(dá)式。混合氣體的嫡值是否等于各股支流嫡值之和，為什么？應(yīng)該怎么計(jì)算？第八章壓氣機(jī)的熱力過(guò)程1 .利用人工打氣筒為車胎打氣時(shí)用濕布包裹氣筒的下部，會(huì)發(fā)現(xiàn)打氣時(shí)輕松了一點(diǎn)，工程上壓氣機(jī)氣缸常以水冷卻或氣缸上有肋片，為什么？答：濕布使打氣筒散熱增強(qiáng)，氣缸水冷或加裝肋片也是為了增強(qiáng)散熱，從而使壓縮過(guò)程離開(kāi)絕熱靠近定溫，壓縮耗功減少。2 .既然余隙容積具有不利影響，是否可能完全消除它？答：對(duì)于往復(fù)式壓氣機(jī)，余隙容積不可能完全消除；對(duì)于旋轉(zhuǎn)式壓氣機(jī)，則有可能完全消除。3 .如果由于應(yīng)用氣缸