工程熱力學(xué)課后思考題答案第四版高等教育出版社1

1、考題答笫四版沈聚道AW主編高等戴肓出版社1二頁(yè)用考題1 .閉口系與外界無(wú)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(dòng)系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量也保持恒定。2 .有人認(rèn)為開(kāi)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(kāi)口系統(tǒng)不可能是絕熱系。對(duì)不對(duì)，為什么？不對(duì)，絕熱系的絕熱是指熱能單獨(dú)通過(guò)系統(tǒng)邊界進(jìn)行傳遞（傳熱量），隨物質(zhì)進(jìn)出的熱能（準(zhǔn)確地說(shuō)是熱力學(xué)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題圖原理是什么?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？

2、絕對(duì)壓力計(jì)算公式5 .溫度計(jì)測(cè)溫的基本熱力學(xué)第零定律Thezerothlawofthermodynamicsenablesustomeasuretemperature.InordertomeasuretemperatureofbodyA,wecomparebodyCathermometer-withbodyAandtemperaturescales（溫度的標(biāo)尺，簡(jiǎn)稱溫標(biāo)）separately.Whentheyareinthermalequilibrium,theyhavethesametemperature.ThenwecanknowthetemperatureofbodyAwithtempe

3、raturescalemarkedonthermometer.6 .經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)是什么？為什么？不同測(cè)溫物質(zhì)的測(cè)溫結(jié)果有較大的誤差，因?yàn)闇y(cè)溫結(jié)果依賴于測(cè)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(shuō)明。有勢(shì)差（溫度差、壓力差、濃度差、電位差等等）存在。8 .分別以圖1-20所示的參加公路自行車賽的運(yùn)動(dòng)員、運(yùn)動(dòng)手槍中的壓縮空氣、杯子里的熱水和正在運(yùn)行的電視機(jī)為研究對(duì)象，說(shuō)明這些是什么系統(tǒng)。參加公路自行車賽的運(yùn)動(dòng)員是開(kāi)口系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)手槍中的壓縮空氣是閉口絕熱系統(tǒng)、杯子里的熱水是開(kāi)口系統(tǒng)（閉口系統(tǒng)一一忽略蒸發(fā)時(shí)）、正在運(yùn)行的電視機(jī)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

4、表面散熱可忽ab略。取正在使用的家用電熱水器為控制體（但不包括電加熱器），這是什么系統(tǒng)？把電加熱器包括在研究對(duì)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(kāi)口（不絕熱）系統(tǒng)（a圖）。包括電加熱器則為開(kāi)口絕熱系統(tǒng)（b圖）。將能量傳遞和質(zhì)量傳遞（冷水源、熱水匯、熱源、電源等）全部包括在內(nèi)，構(gòu)成孤立系統(tǒng)。或者說(shuō)，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(dòng)力系統(tǒng)（圖1-21）與外界的質(zhì)能交換情況。吸入空氣，排出煙氣，輸出動(dòng)力（機(jī)械能）以克服阻力，發(fā)動(dòng)機(jī)水箱還要大量散熱。不考慮燃燒時(shí)，燃料燃燒是熱源，燃?xì)夤べ|(zhì)吸熱;系統(tǒng)包括燃燒時(shí)，油料發(fā)生減少。11 .經(jīng)歷一個(gè)不可逆

5、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)？經(jīng)歷一個(gè)不可逆過(guò)程后，狀態(tài)，它將導(dǎo)致外界發(fā)生變化。整個(gè)大系統(tǒng)不能恢復(fù)原來(lái)狀12 .圖1-22中容器為剛性絕分，一部分裝氣體，一部分抽系統(tǒng)可以恢復(fù)原來(lái)包括系統(tǒng)和外界的態(tài)。熱容器，分成兩部成真空，中間是隔板, 統(tǒng)）是否作功？v（1）突然抽去隔板，氣體（系(2)設(shè)真空部分裝有許多隔板，逐個(gè)抽去隔板，每抽一塊板讓氣體先恢復(fù)平衡在抽下一塊，則又如何？(3)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p-v圖上表7K?13 .過(guò)程1a2是可逆過(guò)程，過(guò)程1b2是不可逆過(guò)程。有人說(shuō)過(guò)程1a2對(duì)外作功大于過(guò)程1b2,你是否同意他的說(shuō)法？為

6、什么？不同意。過(guò)程1a2的作功量是確定的，而過(guò)程1b2的作功量不確定，因而無(wú)法比較。14 .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(méi)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(lái)狀態(tài)，外界則留下了變化(外界的嫡增加)。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。54頁(yè)思考題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?jī)?chǔ)存能量，是與狀態(tài)變化過(guò)程無(wú)關(guān)

7、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？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。基本能量方程式僅僅說(shuō)明且充分說(shuō)明功、熱量和熱力學(xué)能都是能量，都是

8、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中存有高壓空氣，B所示。若將隔板抽隔板熱力學(xué)能將如何變孔，氣體泄漏入B壓力相同時(shí)A、B兩中保持真空，如圖2-12去，分析容器中空氣的化？若在隔板上有一小中，分析A、B兩部分部分氣體熱力學(xué)能如何變化？q=uwq=0，u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u=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-q1=(u2

9、-u1)+(w2-w1)不可以。w不可能等于pv，w是過(guò)程量，pv則是狀態(tài)參數(shù)。q和w都是過(guò)程量，所以不會(huì)有q2-qi和w2-wi。6 熱力學(xué)第一定律解析式有時(shí)寫成下列兩者形式：q=uwq=u2pdv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

10、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=Wt+（pv）。占位能8焓是工質(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)有焓值？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)也有焓值，但是由于工質(zhì)不流動(dòng)，所以其焓值沒(méi)有什么意義。焓=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)

11、這樣的機(jī)械穩(wěn)定工況運(yùn)行的能量分析？為什么？可以。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、比焓、比熵等都會(huì)改變，而整個(gè)系統(tǒng)的UCV=0、HCV=0、SCV=0?控制體的UCV=0、HCV=0、SCV=0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Ucv=0、Hcv=0、Scv=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、比焰、比嫡等

12、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：Q=dU+WQ=dH+WtQ=dH+mdc2+mgdz+Wi上述三式中，W、Wt和Wi的相互關(guān)系是什么？答：都滿足。W=d(pV)+Wt=d(pV)+mdc2+mgdz+WiWt=mdc2+mgdz+Wi13 .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，列出能量方程式弁導(dǎo)出出口截面上焰值h3的計(jì)算式。進(jìn)入系統(tǒng)的能量璃開(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

13、變。進(jìn)入系統(tǒng)的能量：qm1帶入的和qm2帶入的。沒(méi)有熱量輸入。qmi(hi+Cfi2/2+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。qm3(h3+Cf32/2+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：2/yr/qm2/p/22圖2-14分流qmlhi+qm2h2=qm3h3出口截面上焰值h3的計(jì)算式h3=(qmihl+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始頁(yè)思考題1 .怎樣正確看待“理想氣體

14、”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?？梢哉f(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，其分子是一些彈性的、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

15、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，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=101325Pa，T=）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=RgT，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？是的。5 .對(duì)于確定的一種理想氣體，Cp0是否等于定值？Cp6是否為定值？Cp-CvCp/Cv是否隨溫度變化？CpPv=Rg,

16、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CpPv=Rg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（或焓）只取決于溫度，這兩點(diǎn)是否矛盾？為什么？不矛盾。pv=RgT。熱力學(xué)能（或焓）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、焓和熵為零的基準(zhǔn)可以任選，所有情況下工質(zhì)的熱力學(xué)能、焓和熵為零的基準(zhǔn)都可以任選？理想氣體的熱力學(xué)能或焓的參照

17、狀態(tài)通常選定哪個(gè)或哪些個(gè)狀態(tài)參數(shù)值？對(duì)理想氣體的熵又如何？我們經(jīng)常關(guān)注的是工質(zhì)的熱力學(xué)能、焓和熵的變化量，熱力學(xué)能、焓和熵的絕對(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、焓和熵為零的基準(zhǔn)。所有情況下工質(zhì)的熱力學(xué)能、焓和熵為零的基準(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、焓和熵的絕對(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、焓和熵也不準(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=101325Pa,T=)。(p=10

18、1325Pa,T=)、(p=101325Pa,T二）,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工圖上任意可逆過(guò)程12的熱量如何表示？理想氣體1和2狀態(tài)間熱力學(xué)能變化量、焰變化量能否在圖上用面積表示？若12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1W的熱量。dQ=TdS沿過(guò)程的積分。Q=U+W,所以U=QWo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)能和焰還可以用原方式表達(dá)，因?yàn)闊崃W(xué)能和焰都是狀態(tài)參數(shù)，其變化與過(guò)程路徑無(wú)關(guān)。11 .理想氣體嫡變計(jì)算式（3-39）、（3-41）、（3-43）等

19、是由可逆過(guò)程導(dǎo)出，這些計(jì)算式是否可以用于不可逆過(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 熵的數(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(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）

20、正確；（5）正確。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)？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=kf+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

21、物性參數(shù)會(huì)產(chǎn)生巨大的峰值變化。三相點(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=u+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)。u=cvT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q=dh7dp和比熱容的定義c=a,所以認(rèn)為hpCpT2t是普遍適用于一切工質(zhì)的。進(jìn)而

22、推論得出dTppT1水定壓汽化時(shí)，溫度不變，因此其焰變量hpCpT2T=0O這一推論錯(cuò)T1誤在哪里？c=U是針對(duì)單相工質(zhì)的，不適用于相變過(guò)程。L33頁(yè)思考題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)

23、系；3）求出能量參數(shù)的變化（過(guò)程功、技術(shù)功、熱力學(xué)能、爛、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（t2t）,h=cp（t241）;q=u=cv（t2t）,q=h=Cp（t2li）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=u+w,對(duì)于理想氣體，q=w=RTiin及或q=h+wt,v

24、對(duì)于理想氣體，q=Wt=RTlnv2。Vi4 .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=PMln強(qiáng)可知，只要狀態(tài)參數(shù)pi、ViVi和V2確定了，q的數(shù)值也確定了，是否可逆定溫過(guò)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w,問(wèn)這時(shí)Q=mcvdT是否成立？不成立。攪拌功w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?dǎo)致溫度和熱力學(xué)能升高。Q是通過(guò)邊界傳遞的熱能，不包括機(jī)械能。6 .絕熱

25、過(guò)程的過(guò)程功w和技術(shù)功wt的計(jì)算式w=ui-U2,wt=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。正確7 .試判斷下列各種說(shuō)法是否正確？(1)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：(1)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;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)程。錯(cuò)誤,右圖中的過(guò)程就不是多變過(guò)程。8.參照?qǐng)D4-17,

26、試證明：qi-2-3 qi-4-3。圖中12、4 W各為定容過(guò)程,1Y、2 T各為定壓過(guò)程。證明：qi-2-3=qi-2+q2-3, qi-4-3= qi-4+qi-2= Cv(T2 7i),q4-3q2-3= Cp(T32)=Cv(T3 72)+R(T3 72),q4-3= Cv(T3 F),qi-4= Cp(T4 十)=Cv(T4 十)+ R(T4 十)oqi-2-3=qi-2+q2-3= cf 7i)+ Cv(T3 F)+R(T3 F)=Cv(T3l)+R(T32)qi-4-3= qi-4+ q4-3= Cv(T41)+R(T41)+Cv(T3 F)=Cv(T3式i)+R(T4i)于是q

27、i-2-3 W-4-3= R(T3 72) -R(T4 7l)= R(T4點(diǎn) 7卡)”不)二 所以，qi-2-3 qi-4-3,證畢。R(莊-1)(丁4子)。Pia -b及a p, b點(diǎn)及c點(diǎn)在同9.如圖4-18所示，今有兩個(gè)任意過(guò)程一條絕熱線上，（1）試問(wèn)Uab與Uac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UabUaco若b點(diǎn)及C點(diǎn)在同一條定溫線上，則uab=Uac。10 .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，膨脹功和技術(shù)功分別等于w=q-u和wt=q-h,非理想氣體的u和h不一定等于零，

28、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=P1V1k,T1V1k-1=T2v2k-1,TpF=T2P2二使用條件是：理想氣體，可逆絕熱過(guò)程。12 .T工圖上如何表示絕熱過(guò)程的技術(shù)功wt和膨脹功w?4-13在pv和Ts圖上如何判斷過(guò)程q、w、u、h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，wt0。通過(guò)過(guò)程的起點(diǎn)劃等溫線（定溫線），過(guò)程指向定溫線下側(cè)，u0、h0、h0。通過(guò)過(guò)程的起點(diǎn)劃等嫡線（定嫡

29、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:(D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)。理由如上。可以說(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

30、)不可逆過(guò)程的嫡變S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S不可逆S可逆，Sf,不可逆Sf,可逆，Sg,不可逆Sg,可逆；(3)不可逆絕熱膨脹終態(tài)嫡大于初態(tài)嫡S2Sl,不可逆絕熱壓縮終態(tài)嫡小于初態(tài)嫡S2Sl o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,(4)錯(cuò)。ds0,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:定壓過(guò)程a-c, b、c兩點(diǎn)在同一條-34),問(wèn)qa b和qa c哪個(gè)大？弁定容過(guò)程絕熱線上(見(jiàn)圖5過(guò)程ab和ac及qab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

31、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)第一定律,必然有qa-b qc-a ,才能對(duì)外qa-bq a-c。圖中，qa-b為abSbSaa圍成的圍成的面積。輸出凈功。也就是,面積，qa-c 為 acSbSaa5-11某種理想氣體由同一初態(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，弁在T-s圖上示出兩過(guò)程的技術(shù)功及不可逆過(guò)程的燦損失。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、總共胳如何變化？答：（1）孤立系統(tǒng)中進(jìn)行了可逆過(guò)程后，總能、總嫡、

32、總燦都不變。（2）孤立系統(tǒng)中進(jìn)行了不可逆過(guò)程后，總能不變，總嫡、總可都發(fā)生變化。5-13例5-12中氮?dú)庥伞?10K可逆定溫膨脹變化到、310K,wi2,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（無(wú)用功）才等于有用功，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M全部轉(zhuǎn)變?yōu)榛鸷?2)在水壺中燒水，必有熱量散發(fā)到環(huán)境大氣中，這就是迂而使水升溫的那部分稱之為發(fā)(3) 一杯熱水含有一定的熱量M冷卻到環(huán)境溫度，這時(shí)的熱量就已

33、沒(méi)有用值。(4)系統(tǒng)的郵只能減少不能增加。(5)任一使系統(tǒng)如蹭加的過(guò)程必然同時(shí)發(fā)生一個(gè)或多個(gè)使可減少的過(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=ui-U2o考慮排斥大氣作功，有用功為Wu=Ui-U2-P0(Vl-V2),但據(jù)洞的概念系統(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)能羽差：Wu,max=ex,U1-8U2=Ui-U2-To(Sl-S2)-p0(Vl-V2)。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?？P1705-1戶273.1520=T1T2293.15268.15Q2=j

34、nz26.j104=ht11.726N=W/95%=Q1/t)=104/=h=N電爐=Q1=104kJ/h=5-2不采用回?zé)酨2=p1=,T4=T1=300K,T3=T2=1000K,q23=400kJ/kg,q12=Cp(T2-T1)=(1000-300)=kgq34=Cp(T4-T3)=(300-1000)=kgq23=RT21n(p2/p3),q4i=RTiln(p4/pi)=RT11n(p3/p2)=-RTiln(p2/p3)q4i=-Tiq23/T2=-300400/1000=-120kJ/kgt=1-q4i+q34/(qi2+q23)=1-/+400)=采用極限回?zé)?，過(guò)程34放熱回

35、熱給過(guò)程12,q34qi2r=1-q4i/q23)=1-120/400=5-3題圖則令作等于回過(guò)程5-3如圖所示，如果兩條絕熱線可以相交，絕熱線S、S2交于a點(diǎn)，過(guò)b、c兩點(diǎn)壓線分別與絕熱線Si、S2交于b、c點(diǎn)。是，過(guò)程bc、ca、ab組成一閉合循環(huán)路，沿此回路可進(jìn)行一可逆循環(huán)，其中ca、ab均為可逆絕熱過(guò)程，只有定壓過(guò)程bc為吸熱過(guò)程，而循環(huán)回路圍成的面積就是對(duì)外凈輸出功。顯然，這構(gòu)成了從單一熱源吸熱弁將之全部轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)，是違反熱力學(xué)第二定律的5-4 (1) p1=p2TiT20.115003001.41.4 1(2)見(jiàn)圖。(3)q31=cp(T1-T3)= -R(Ti-

36、T2), k 1RT21n(p 2/pi)1q23= RT 21n(p 2/p3)=5-4題圖t = 1-q23q3ip2 RT2 In 2P1300 Ink R T1T2k 11.41500 3001.4 15-5(1)Qh=Wnet=tQ尸100=140kJ c=g 1 藕 071,ThThTo360_360 290 -QH,c=cWnet,c=ccQ1=100=(3)此復(fù)合系統(tǒng)雖未消耗機(jī)械功，但由高溫?zé)嵩捶懦鰺崃縌i作為代價(jià)，使得部分熱量從低溫?zé)嵩碩o傳到較高溫?zé)嵩碩h,因此弁不違背熱力學(xué)第二定律。丁2/3005-6c=1-1=T12000(1)W=cQ1=1二,可能作出的最大功為，所以

37、這種情形是不可能實(shí)現(xiàn)的。(2)W=cQi=2=,Q2=Qi-W=,所以這種情形有實(shí)現(xiàn)的可能(如果自然界存在可逆過(guò)程的話)，而且是可逆循環(huán)。Q1,c=Wnet/c=,Q尸Wnet+Q2=+=Q1,c,此循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)，且耗熱比可逆循環(huán)要多，所以是不可逆循環(huán)。籥頁(yè)思考題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)作理想氣體處理。2 .壓縮因子Z的物理意義怎么理解？能否

38、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、pcr、Vcr計(jì)算得到，需要較高的精度時(shí)應(yīng)采用哪種方法，為什么？答：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自于實(shí)際，而范德瓦

39、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BWR方程、MH方程中得到了應(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

40、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？答：8 .自由能和自由焓的物理意義是什么？?jī)烧叩淖兓吭谑裁礂l件下會(huì)相等？答：H=G+TS，U=F+TS。dg=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=0dg=0o若此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生不可逆變化（外

41、部條件不變），則ds0，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。引申：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，所以分別稱為自由焓、自由能，相應(yīng)地，TS可稱為束縛能。與火用相比，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)。搞理論熱力學(xué)的人(物理學(xué)家們)根本不拿火用當(dāng)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-df=d(h-Ts)-d(u-Ts)=dh-du

42、=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)僅在表示成熵及比體積的函數(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)系式求取實(shí)際氣體的u、h、s？答：根據(jù)熱力學(xué)一般關(guān)

43、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)，弁求出能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。例如，當(dāng)計(jì)算單位質(zhì)量氣體由參考狀 一其它狀態(tài)p、T 可利用dH方程式, 于焰是一種狀態(tài)參 微分，因而dH的b(p, T 0) p= const. A(p, T)To= const.T= const.po= const.0(po, To)a(po, T)圖5-態(tài)p。、To變到某 后焰的變化時(shí)，即式（5-45）。由 數(shù)，所以dH為全 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

44、等壓po下由To積分到T,隨后在等溫T下由po積分到p,其結(jié)果為：將上兩式相加，就可得到：Th hocpdTTo Vpvv T -popoTdpp T(5-47)對(duì)于obA的過(guò)程組合，將式（5-45）先在等溫To下由po積分到p,隨后在等壓p下由To積分到T,由這種組合可以得到:ph hop。(5-48)vTvT-dpcpdTTpTTopTo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p時(shí)的cp數(shù)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dh方

45、程。13 .本章導(dǎo)出的關(guān)于熱力學(xué)能、焰、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、爛、嫡都是狀態(tài)參數(shù)，其變化與過(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：，100c水的比體積v=0.0010435m3/kg；,110c時(shí)v=0.0010517m3/kg;1Mpa,100c時(shí)v=0.0010432m3/kg。26cc.0.00105170.001043510.5106373.15110100p0.00104320.00104351pT=J/（kgK）15 .水的相圖和一般物質(zhì)的相圖區(qū)別在哪里？為什么？答：一般

46、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)、自由焰判據(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（自由焰）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)：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

47、進(jìn)行。so頁(yè)思考題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？答：qm公色constantv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Acf=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

48、氣溫低，由理想氣體音速a=麗RRT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。此外，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)壓管噴管都不合適5.當(dāng)有摩擦損耗時(shí),噴管的流Cf2=T來(lái)計(jì)算，似乎與無(wú)摩么，摩擦損耗表現(xiàn)在哪里呢?答：如右側(cè)溫嫡?qǐng)D，兩條斜線是擴(kuò)壓管出速度同樣可用擦損耗時(shí)相同，那等壓線，垂直線是可逆絕熱膨

49、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)的焰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題圖中的焰差。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，所以這部分焰還具有一定的作功能力，弁不是100%作功能力損失（火眼失）。8 .如圖7-17所示，（a）為漸縮噴管，（b）為縮放噴管。設(shè)兩噴管工作背壓均為，進(jìn)口截面壓力均為1MPa,進(jìn)口流速g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