熱工基礎(chǔ)思考題答案

千里之行，始于足下讓知識(shí)帶有溫度。第第2頁(yè)/共2頁(yè)精品文檔推薦熱工基礎(chǔ)思考題答案思量題

第一章

1.平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何區(qū)分？熱力學(xué)中為什幺要引入平衡態(tài)的概念？

答：平衡狀態(tài)是在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)光而變化的狀態(tài)。而穩(wěn)定狀態(tài)則是不論有無(wú)外界影響，系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)光而變化的狀態(tài)?？梢娖胶獗胤€(wěn)定，而穩(wěn)定未必平衡。熱力學(xué)中引入平衡態(tài)的概念，是為了能對(duì)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)用狀態(tài)參數(shù)來(lái)舉行描述。

2.表壓力或真空度能否作為狀態(tài)參數(shù)舉行熱力計(jì)算？若工質(zhì)的壓力不變，問(wèn)測(cè)量其壓力的

壓力表或真空計(jì)的讀數(shù)是否可能變化？

答：不能，由于表壓力或真空度只是一個(gè)相對(duì)壓力。若工質(zhì)的壓力不變，測(cè)量其壓力的壓力表或真空計(jì)的讀數(shù)可能變化，由于測(cè)量所處的環(huán)境壓力可能發(fā)生變化。

3．當(dāng)真空表指示數(shù)值愈大時(shí)，表明被測(cè)對(duì)象的實(shí)際壓力愈大還是愈??？

答：真空表指示數(shù)值愈大時(shí)，表明被測(cè)對(duì)象的實(shí)際壓力愈小。

4.準(zhǔn)平衡過(guò)程與可逆過(guò)程有何區(qū)分？

答：無(wú)耗散的準(zhǔn)平衡過(guò)程才是可逆過(guò)程，所以可逆過(guò)程一定是準(zhǔn)平衡過(guò)程，而準(zhǔn)平衡過(guò)程不一定是可逆過(guò)程。

5.不行逆過(guò)程是無(wú)法回復(fù)到初態(tài)的過(guò)程，這種說(shuō)法是否正確？

答：不正確。不行逆過(guò)程是指不論用任何蜿蜒復(fù)雜的辦法都不能在外界不遺留任何變化的狀況下使系統(tǒng)回復(fù)到初態(tài)，并不是不能回復(fù)到初態(tài)。

6.沒(méi)有盛滿水的熱水瓶，其瓶塞有時(shí)被自動(dòng)頂開，有時(shí)被自動(dòng)吸緊，這是什幺緣由？

答：水溫較高時(shí)，水對(duì)熱水瓶中的空氣舉行加熱，空氣壓力上升，大于環(huán)境壓力，瓶塞被自動(dòng)頂開。而水溫較低時(shí)，熱水瓶中的空氣受冷，壓力降低，小于環(huán)境壓力，瓶塞被自動(dòng)吸緊。

7.用U形管壓力表測(cè)定工質(zhì)的壓力時(shí)，壓力表液柱直徑的大小對(duì)讀數(shù)有無(wú)影響？

答：嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，是有影響的，由于U型管越粗，就有越多的被測(cè)工質(zhì)進(jìn)入U(xiǎn)型管中，這部分工質(zhì)越多，它對(duì)讀數(shù)的精確?????性影響越大。

其次章

絕熱剛性容器，中間用隔板分為兩部分，左邊盛有空氣，右邊為真空，抽掉隔板，空氣將彌漫囫圇容器。問(wèn)：⑴空氣的熱力學(xué)能如何變化？⑵空氣是否作出了功？⑶能否在坐標(biāo)

圖上表示此過(guò)程？為什么？

答：（1）空氣向真空的絕熱自由膨脹過(guò)程的熱力學(xué)能不變。

（2）空氣對(duì)外不做功。

（3）不能在坐標(biāo)圖上表示此過(guò)程，由于不是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。

2.下列說(shuō)法是否正確？

⑴氣體膨脹時(shí)一定對(duì)外作功。

錯(cuò)，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，對(duì)外不作功。

⑵氣體被壓縮時(shí)一定消耗外功。

對(duì)，由于按照熱力學(xué)其次定律，氣體是不行能自壓縮的，要想壓縮體積，必需借助于外功。

⑶氣體膨脹時(shí)必需對(duì)其加熱。

錯(cuò)，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，不用對(duì)其加熱。

⑷氣體邊膨脹邊放熱是可能的。

對(duì)，比如多變過(guò)程，當(dāng)n大于k時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)邊膨脹邊放熱。

⑸氣體邊被壓縮邊吸入熱量是不行能的。

錯(cuò)，比如多變過(guò)程，當(dāng)n大于k時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)邊壓縮邊吸熱。

⑹對(duì)工質(zhì)加熱，其溫度反而降低，這種狀況不行能。

錯(cuò)，比如多變過(guò)程，當(dāng)n大于1，小于k時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工質(zhì)加熱，其溫度反而降低。

4.“任何沒(méi)有體積變化的過(guò)程就一定不對(duì)外作功”的說(shuō)法是否正確？

答：不正確，由于外功的含義很廣，比如電磁功、表面張力功等等，假如只考慮體積功的話，那么沒(méi)有體積變化的過(guò)程就一定不對(duì)外作功。

5.試比較圖2-6所示的過(guò)程1-2與過(guò)程1-a-2中下列

各量的大?。孩臰12與W1a2；(2)U12與U1a2；

(3)Q12與Q1a2

答：（1）W1a2大。

(2)一樣大。

圖2-6思量題4附圖

（3）Q1a2大。

6.說(shuō)明下列各式的應(yīng)用條件：

⑴wuq+?=

閉口系的一切過(guò)程

⑵?+?=pdvuq

閉口系統(tǒng)的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程

⑶)(1122vpvpuq-+?=

開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流淌過(guò)程，并且軸功為零

⑷)(12vvpuq-+?=

開口系統(tǒng)的穩(wěn)定定壓流淌過(guò)程，并且軸功為零；或者閉口系統(tǒng)的定壓過(guò)程。

7.膨脹功、軸功、技術(shù)功、流淌功之間有何區(qū)分與聯(lián)系？流淌功的大小與過(guò)程特性有無(wú)關(guān)

系？

答：膨脹功是系統(tǒng)因?yàn)轶w積變化對(duì)外所作的功；軸功是指工質(zhì)流經(jīng)熱力設(shè)備（開口系統(tǒng)）時(shí)，熱力設(shè)備與外界交換的機(jī)械功，因?yàn)檫@個(gè)機(jī)械工通常是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸輸入、輸出，所以工程上習(xí)慣成為軸功；而技術(shù)功不僅包括軸功，還包括工質(zhì)在流淌過(guò)程中機(jī)械能（宏觀動(dòng)能和勢(shì)能）的變化；流淌功又稱為推動(dòng)功，1kg工質(zhì)的流淌功等于其壓力和比容的乘積，它是工質(zhì)在流淌中向前方傳遞的功，惟獨(dú)在工質(zhì)的流淌過(guò)程中才浮現(xiàn)。對(duì)于有工質(zhì)組成的容易可壓縮系統(tǒng)，工質(zhì)在穩(wěn)定流淌過(guò)程中所作的膨脹功包括三部分，一部分消耗于維持工質(zhì)進(jìn)出開口系統(tǒng)時(shí)的流淌功的代數(shù)和，一部分用于增強(qiáng)工質(zhì)的宏觀動(dòng)能和勢(shì)能，最后一部分是作為熱力設(shè)備的軸功。對(duì)于穩(wěn)定流淌，工質(zhì)的技術(shù)功等于膨脹功與流淌功差值的代數(shù)和。假如工質(zhì)進(jìn)、出熱力設(shè)備的宏觀動(dòng)能和勢(shì)能變化很小，可忽視不計(jì)，則技術(shù)功等于軸功。

第三章

1.抱負(fù)氣體的pc和vc之差及pc和vc之比是否在任何溫度下都等于一個(gè)常數(shù)？答：抱負(fù)氣體的pc和vc之差在任何溫度下都等于一個(gè)常數(shù)，而pc和vc之比不是。

2.假如比熱容是溫度t的單調(diào)增函數(shù)，當(dāng)12tt>時(shí)，平均比熱容10|tc、20|tc、21|ttc中哪一

個(gè)最大？哪一個(gè)最??？

答：由10|tc、20|tc、21|t

tc的定義可知)(d10011?tcttcctt==?，其中10t10|tc，又由于

20221212022120220)()(10212102t

ttttttttttttcctcctcctttctcc>?>-=-?--=故可知21|t

tc最大，

又由于：

)()()()(dd)(dd2101122

11120221211021210202201212

112111

212>--=-+-=+-=-=

-????ttcctttttctttcttttttcttctttttcttctccttttt

tttttttt所以10|t

c最小。

2.假如某種工質(zhì)的狀態(tài)方程式遵循TRpvg=，這種物質(zhì)的比熱容一定是常數(shù)嗎？這種物

質(zhì)的比熱容僅是溫度的函數(shù)嗎？

答：不一定，比如抱負(fù)氣體遵循此方程，但是比熱容不是常數(shù)，是溫度的單值函數(shù)。這種物質(zhì)的比熱容不一定僅是溫度的函數(shù)。由比熱容的定義，并考慮到工質(zhì)的物態(tài)方程可得到：gRT

uTvpTuTwTuTwuTqc+?=+?=+?=+?==ddddddddddd)d(dd由此可以看出，假如工質(zhì)的內(nèi)能不僅僅是溫度的函數(shù)時(shí)，則此工質(zhì)的比熱容也就不僅僅是溫度的函數(shù)了。

2.在vu-圖上畫出定比熱容抱負(fù)氣體的可逆定容加熱過(guò)程、可逆定壓加熱過(guò)程、可逆定

溫加熱過(guò)程和可逆絕熱膨脹過(guò)程。

答：圖中曲線1為可逆定容加熱過(guò)程；2為可逆定壓加熱過(guò)程；3為可逆定溫加熱過(guò)程；4為可逆絕熱膨脹過(guò)程。由于可逆定容加熱過(guò)程容積v不變，過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能增強(qiáng)，所以為曲線1，從下向上?？赡娑▔杭訜徇^(guò)程有：

v

cucuvcccvcudvcdvRcPdvPvTcduPP12212110001====+=?=??

???-=?????-=，所以時(shí)，為常數(shù)，且考慮到和

所以此過(guò)程為過(guò)原點(diǎn)的射線2，且向上。抱負(fù)氣體的可逆定溫加熱過(guò)程有：

加，氣體對(duì)外做功，體積增0

0>=?=-=?wqwqu

所以為曲線3，從左到右?？赡娼^熱膨脹過(guò)程有：為常數(shù)、21211111cccvkcudvv

cpdvdukk+-=?-

=-=-所以為圖中的雙曲線4，且方向朝右（膨脹過(guò)程）。

3.將滿足空氣下列要求的多變過(guò)程表示在vp-圖sT-圖上

⑴空氣升壓，升溫，又放熱；

⑵空氣膨脹，升溫，又放熱；(此過(guò)程不行能)

⑶6.1=n的膨脹過(guò)程，并推斷q、w、u?的正負(fù)；

⑷3.1=n的壓縮過(guò)程，推斷q、w、u?的正負(fù)。

答：

（1）空氣升溫、升壓、又放熱有：

()knnRcTTTTnRcqVVdQ）時(shí)，系統(tǒng)的熵必定增強(qiáng)。

10.圖3－17所示的管段，在什么狀況下適合作噴管？在什么狀況下適合作擴(kuò)壓管？

答：當(dāng)1Ma時(shí)，要想使氣流的速度增強(qiáng)，要求噴管的截面積沿氣流方向逐漸增強(qiáng)，即漸擴(kuò)噴；而對(duì)于先縮后擴(kuò)的縮放噴管（也稱拉戈?duì)枃姽埽?，在最小截面處氣流的流速恰好等于?dāng)?shù)芈曀?。所以?duì)于亞聲速氣流，漸縮管適用于做噴管，漸擴(kuò)管適用于做擴(kuò)壓管，縮放管適用于做噴管；對(duì)于超聲速氣流，漸縮管適用于做擴(kuò)壓管，漸擴(kuò)管適用于做噴管。

圖3-17思量題11附圖

第四章

1.循環(huán)的熱效率公式

121qqt-

=η和121TTt-=η

有何區(qū)分？各適用什么場(chǎng)合？答：前式適用于各種可逆和不行逆的循環(huán)，后式只適用于可逆的卡諾循環(huán)。

2.循環(huán)輸出凈功愈大，則熱效率愈高；可逆循環(huán)的熱效率都相等；不行逆循環(huán)的熱效率一

定小于可逆循環(huán)的熱效率，這些說(shuō)法是否正確？為什么？

答：不正確，熱效率為輸出凈功和吸熱量的比，因此在相同吸熱量的條件下，循環(huán)輸出的出凈功愈大，則熱效率愈高。不是全部的可逆循環(huán)的熱效率都相等，必需保證相同的條件下。在相同的初態(tài)和終態(tài)下，不行逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率。3.熱力學(xué)其次定律可否表述為“機(jī)械能可以所有變?yōu)闊崮埽鵁崮懿恍心芩凶優(yōu)闄C(jī)械

能”？

答：不對(duì)，必需保證過(guò)程結(jié)束后對(duì)系統(tǒng)和外界沒(méi)有造成任何影響這一條件。否則熱能可以所有變?yōu)闄C(jī)械能，比如抱負(fù)氣體的定溫膨脹過(guò)程，系統(tǒng)把從外界汲取的熱量所有轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，外界雖然沒(méi)有任何任何變化，但是系統(tǒng)的體積發(fā)生轉(zhuǎn)變了。

4.下列說(shuō)法是否正確？為什么？

⑴熵增大的過(guò)程為不行逆過(guò)程；

⑵不行逆過(guò)程的熵變S?無(wú)法計(jì)算；

⑶若工質(zhì)從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不行逆途徑到達(dá)同一終態(tài)，則不行逆途徑的S?必

大于可逆途徑的S?；

⑷

工質(zhì)經(jīng)受不行逆循環(huán)后0>?S；⑸

自然界的過(guò)程都是朝著熵增的方向舉行的，因此熵減小的過(guò)程不行能實(shí)現(xiàn)；⑹工質(zhì)被加熱熵一定增大，工質(zhì)放熱熵一定減小。

答：（1）不正確，惟獨(dú)孤立系統(tǒng)才可以這樣說(shuō)；

（2）不正確，S為狀態(tài)參數(shù)，和過(guò)程無(wú)關(guān)，知道初態(tài)和終態(tài)就可以計(jì)算；

（3）不對(duì)，S為狀態(tài)參數(shù)，和過(guò)程無(wú)關(guān)，S?相等；

（4）不對(duì)，工質(zhì)經(jīng)受可逆和不行逆循環(huán)后都回到初態(tài)，所以熵變?yōu)榱恪?/p>

（5）不對(duì)，比如系統(tǒng)的抱負(fù)氣體的可逆定溫壓縮過(guò)程，系統(tǒng)對(duì)外放熱，熵減小。

（6）工質(zhì)被加熱熵一定增大，但是系統(tǒng)放熱，熵不一定減小。假如是可逆過(guò)程，熵

才一定減小。

5.若工質(zhì)從同一初態(tài)動(dòng)身，分離經(jīng)受可逆絕熱過(guò)程與不行逆絕熱過(guò)程膨脹到相同的終壓

力，兩過(guò)程終態(tài)的熵哪個(gè)大？對(duì)外作的功哪個(gè)大？試用坐標(biāo)圖舉行分析.

答：不行逆過(guò)程熵大，可逆過(guò)程作功大

6.假如工質(zhì)從同一初態(tài)動(dòng)身，分離經(jīng)受可逆定壓過(guò)程與不行逆定壓過(guò)程，從同一熱源汲取

了相同的熱量，工質(zhì)終態(tài)的熵是否相同？為什么？

答：不相同，由于二者對(duì)外所作的功不同，而它們從同一熱源汲取了相同的熱量，所以終于二者內(nèi)能的變化不同，故此二者的終態(tài)不同，因?yàn)殪厥菭顟B(tài)參數(shù)，它們從同一初態(tài)動(dòng)身，故終態(tài)的熵不同。

7.工質(zhì)由初態(tài)經(jīng)過(guò)一不行逆絕熱過(guò)程膨脹到終態(tài)，問(wèn)能否通過(guò)一個(gè)絕熱過(guò)程使工質(zhì)回到初

態(tài)？

答：不能，工質(zhì)由初態(tài)經(jīng)過(guò)一不行逆絕熱過(guò)程膨脹到終態(tài)，其熵增強(qiáng)，要想使其回到初態(tài)，過(guò)程的熵必需削減，而絕熱過(guò)程是不能使其熵削減的，故不能通過(guò)一個(gè)絕熱過(guò)程使其回到初態(tài)。

8.系統(tǒng)在某過(guò)程中從熱源吸熱20kJ，對(duì)外作功25kJ，請(qǐng)問(wèn)能否通過(guò)可逆絕過(guò)程使系統(tǒng)

回到初態(tài)？為什么？能否通過(guò)不行逆絕熱過(guò)程使系統(tǒng)回到初態(tài)？

答：按照克勞休斯不等式，我們知道系統(tǒng)在過(guò)程中的熵變滿足：

0)

()(20≥=?≥?KTkJTQS即：系統(tǒng)的熵增強(qiáng)，要想使系統(tǒng)回到初態(tài)，新的過(guò)程必需使系統(tǒng)熵削減，而可逆絕熱過(guò)程熵不變，不行逆絕熱過(guò)程熵增強(qiáng)，因而不行能通過(guò)一個(gè)可逆過(guò)程或者一個(gè)不行逆過(guò)程使系統(tǒng)回到初態(tài)。

9.閉口系統(tǒng)經(jīng)受了一不行逆過(guò)程對(duì)外作功10kJ，同時(shí)放出熱量5kJ，問(wèn)系統(tǒng)

的熵變是正、是負(fù)還是不能確定？

答：熵是狀態(tài)參數(shù)，功和熱量都是過(guò)程量，所以不能確定系統(tǒng)的熵變。

第五章

1.熱水泵必需安裝在熱水容器下面距容器有一定高度的地方，而不能安裝在熱水容

器上面，為什么？

答：保證其壓力。

2.鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣在定溫過(guò)程中是否滿足的關(guān)系？為什么？

答：不對(duì)，由于水蒸氣不能看作是抱負(fù)氣體，其內(nèi)能不僅是溫度的函數(shù)，還是壓力的函數(shù)，故此定溫過(guò)程內(nèi)能是轉(zhuǎn)變的，U?不等于0。

3.有無(wú)0℃或低于0℃的蒸汽存在？有無(wú)低于0℃的水存在？為什么？

答：有0℃或低于0℃的蒸汽存在，只要壓力足夠低就可能，但是沒(méi)有低于0℃的水存在，由于水的三相點(diǎn)溫度為℃，低于三相點(diǎn)溫度，只可能是固態(tài)或是氣態(tài)。

4.25MPa的水，是否也象1MPa的水那樣經(jīng)受汽化過(guò)程？為什么？

答：不行以，由于水的臨界點(diǎn)壓力為，故此，當(dāng)壓力高于臨界壓力時(shí)，它的汽化不經(jīng)過(guò)氣液兩相區(qū)，而是由液相延續(xù)的到達(dá)氣相。

5.dTcdhp=適用于任何工質(zhì)的定壓過(guò)程。水蒸氣定壓汽化過(guò)程中dT=0，由此得

出結(jié)論，水定壓汽化時(shí)0==dTcdhp，此結(jié)論是否正確？為什么？

答：不正確，由于定壓汽化過(guò)程中發(fā)生了相變，上式只適用于不發(fā)生相變的過(guò)程。

6.試解釋濕空氣、濕蒸汽、飽和濕空氣。

答：濕空氣：含水蒸汽的空氣；

濕蒸汽：含有液態(tài)水的水蒸氣；

飽和濕空氣：相對(duì)濕度為100％的濕空氣。

7.對(duì)未飽和濕空氣與飽和濕空氣分離推斷干球溫度、濕球溫度、露點(diǎn)溫度三者的大

小。

答：未飽和濕空氣：干球溫度>濕球溫度>露點(diǎn)溫度

飽和濕空氣：干球溫度>濕球溫度＝露點(diǎn)溫度

8.在相同的溫度及壓力下，濕空氣與干空氣相比，那個(gè)密度大？

答：干空氣的密度大。

9.同一地區(qū)陰雨天的大氣壓力為什么比晴朗天氣的大氣壓力低？

答：陰雨天相對(duì)濕度高，水蒸氣分壓力大。

10.若兩種濕空氣的總壓力和相對(duì)濕度相同，問(wèn)：溫度高的濕空氣含濕量大還是溫度

低的濕空氣含濕量大？為什么？答：由11

662.0-=sPPd?，在相同相對(duì)濕度的狀況下，溫度高，Ps大，所以，溫度

高含濕量大。

11.清晨有霧，為什么往往是好天氣？

答：清晨有霧，說(shuō)明濕空氣中含有許多小水滴，濕空氣為飽和濕空氣，當(dāng)溫度逐漸升高后，小水滴逐漸汽化，所以往往是好天氣。

第六章

1.試畫出容易蒸汽動(dòng)力裝置的系統(tǒng)圖、容易蒸汽動(dòng)力循環(huán)的p-v圖與T-s圖。

2.既然利用抽氣回?zé)峥梢蕴岣哒羝麆?dòng)力裝置循環(huán)的熱效率，能否將所有蒸汽抽出來(lái)用于回

熱？為什么回?zé)崮芴岣邿嵝剩?/p>

答：采納回?zé)岽胧m然對(duì)每kg蒸汽來(lái)說(shuō)做功量削減，但抽汽在凝聚時(shí)所放出的潛熱卻所有得到的利用，進(jìn)入鍋爐給水溫度提高了，使每kg工質(zhì)在鍋爐中汲取的熱量大為削減，因此，提高了循環(huán)效率。但抽汽量不是越多越好，是按照質(zhì)量守恒和能量守恒的原則確定的。

3.蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)熱效率不高的緣由是冷凝器放熱損失太大，如取消冷凝器而用壓縮機(jī)

將乏氣直接升壓送回鍋爐是否可以？

答：乏氣假如是水汽混合的，