工程熱力學(xué)思考題及答案

工程熱力學(xué)思考題及答案

第一章基本概念

L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？

答：不一定。穩(wěn)定流動(dòng)開口系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量也可以保持恒定。

2.有人認(rèn)為，開口系統(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，所以開口系統(tǒng)不可能是絕熱系。對(duì)不對(duì)，為什么？

答；這種說(shuō)法是不對(duì)的。工質(zhì)在越過(guò)邊界時(shí)，其熱力學(xué)能也越過(guò)了邊

界。但熱力學(xué)能不是熱量，只要系統(tǒng)和外界沒(méi)有熱量的交換就是絕熱系。

答：只有在沒(méi)有外界影響的條件下，工質(zhì)的狀態(tài)不隨時(shí)間變化，這種

狀態(tài)稱之為平衡狀態(tài)。穩(wěn)定狀態(tài)只要其工質(zhì)的狀態(tài)不隨時(shí)間變化，就稱之

為穩(wěn)定狀態(tài)，不考慮是否在外界的影響下，這是它們的本質(zhì)區(qū)別。平衡狀

態(tài)并非穩(wěn)定狀態(tài)之必要條件。物系內(nèi)部各處的性質(zhì)均勻一致的狀態(tài)為均勻

狀態(tài)。

平衡狀態(tài)不一定為均勻狀態(tài)，均勻并非系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)之必要條件。

4.假如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？絕對(duì)壓力計(jì)算公式P=pb+pe(p>pb),pv=pbp(pb

答：壓力表的讀數(shù)可能會(huì)改變，根據(jù)壓力儀表所處的環(huán)境壓力的改變

而改變。當(dāng)?shù)卮髿鈮翰灰欢ㄊ黔h(huán)境大氣壓。環(huán)境大氣壓是指壓力儀表所處

的環(huán)境的壓力。

5.溫度計(jì)測(cè)溫的基本原理是什么？

答：溫度計(jì)隨物體的冷熱程度不同有顯著的變化。

6.經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)是什么？為什么？答：任何一種經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)不能作為

度量溫度的標(biāo)準(zhǔn)。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)的溫度計(jì)、采用不同的物理量作為溫度的標(biāo)志來(lái)測(cè)量溫度時(shí)，除選定

為基準(zhǔn)點(diǎn)的溫度，其他溫度的測(cè)定值可能有微小的差異。

7.促使系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因是什么？答：系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的傳熱

和位移或系統(tǒng)與外界之間的熱量的交換與功的交換都是促使系統(tǒng)狀態(tài)變化。

&（1）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)）是否做功？（2）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)）

是否做功？（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pv圖

上表示？

答：（1）第一種情況不作功；（2）第二種情況作功；（3）第一種

情況為不可

逆過(guò)程不可以在p-v圖上表示出來(lái)，第二種情況為可逆過(guò)程可以在

p-v圖上表示出來(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)狀杰？答：經(jīng)歷一個(gè)不可逆過(guò)程后系統(tǒng)可以恢復(fù)

為原來(lái)狀態(tài)。系統(tǒng)和外界整個(gè)系統(tǒng)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)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)經(jīng)歷一可逆正向循環(huán)及其逆向可逆循環(huán)后，系統(tǒng)恢復(fù)到原來(lái)

狀態(tài)，外界沒(méi)有變化；若存在不可逆因素，系統(tǒng)恢復(fù)到原狀態(tài)，外界產(chǎn)生

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：不一定。主要看輸出功的主要作用是什么，排斥大氣功是否有用。

第二章熱力學(xué)第一定律

L剛性絕熱容器中間用隔板分為兩部分，A中存有高壓空氣，B中保

持真空。若將隔板抽去，分析容器中空氣的熱力學(xué)能如何變化？若隔板上

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

體的熱力學(xué)能如何變化？答：將隔板抽去，根據(jù)熱力學(xué)第一定律quw其中

qO,wO所以容器中空氣的熱力學(xué)能不變。若有一小孔，以B為熱力系進(jìn)行

分析

c2c2f2f1QdEcvh2gz2m2h1gz1m1Wi22

只有流體的流入沒(méi)有流出，

QO,WiO,忽略動(dòng)能、勢(shì)能

dECVh1m1dUh1m1Uh1m1

B部分氣體的熱力學(xué)能增量為U,A部分氣體的熱力學(xué)能減少量為U

2.熱力學(xué)第一定律能量方程式是否可以寫成下列兩種形式：

q2qlu2ulw2wl>q=Au+pv的形式,為什么？

答:熱力學(xué)第一定律能量方程式不可以寫成題中所述的形式。對(duì)于

qupv只有在特殊情況下，功w可以寫成pv。熱力學(xué)第一定律是一個(gè)針對(duì)

任何情況的定律，不具有W二pv這樣一個(gè)必需條件。對(duì)于公式

q2qlu2ulw2wl,功和熱量不是狀態(tài)參數(shù)所以不能寫成該式的形式。

3.熱力學(xué)第一定律解析式有時(shí)寫成下列兩種形式：q=Au+w

2分別討論上述兩式的適用范圍.

答：quw適用于任何過(guò)程，任何工質(zhì)

12qupdVqupdVl可逆過(guò)程，任何工質(zhì)

4.為什么流動(dòng)功出現(xiàn)在開口系能量方程式中，而不出現(xiàn)在閉口系能量

方程式中？

答：流動(dòng)功是由流進(jìn)（出）系統(tǒng)的工質(zhì)傳遞而由工質(zhì)后面的物質(zhì)系統(tǒng)

作出的。對(duì)于閉口系統(tǒng)，不存在工質(zhì)的流進(jìn)（出）所以不存在這樣進(jìn)行傳

遞的功。

5.穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式是否可應(yīng)用于活塞式壓氣機(jī)這種機(jī)械的穩(wěn)定工

況運(yùn)行的能量分析？為什么？

答：可以。穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式可應(yīng)用于任何穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，對(duì)于連

續(xù)工作的周期性動(dòng)作的能量轉(zhuǎn)換裝置，只要在平均單位時(shí)間所作的軸功、

吸熱量以及工質(zhì)的平均流量為常量，雖然它內(nèi)部工質(zhì)的狀態(tài)及流動(dòng)情況是

變化的，但這種周期性的變化規(guī)律不隨時(shí)間而變，所以仍然可以利用穩(wěn)定

流動(dòng)能量方程式分析其能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。

第三章熱力學(xué)第二定律

1.熱力學(xué)第二定律能否表達(dá)為：“機(jī)械能可以全部變?yōu)闊崮埽鵁?/p>

能不可能全

部變?yōu)闄C(jī)械能?！边@種說(shuō)法有什么不妥當(dāng)

答：不能這樣表述。表述不正確，對(duì)于可逆的定溫過(guò)程，所吸收的熱

量可以全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，但是自身狀態(tài)發(fā)生了變化。所以這種表述不正

確。

2.自發(fā)過(guò)程是不可逆過(guò)程，非自發(fā)過(guò)程必為可逆過(guò)程，這一說(shuō)法是

否正確？答：不正確。自發(fā)過(guò)程是不可逆過(guò)程是正確的。非自發(fā)過(guò)程卻不

一定為可逆過(guò)程。

3.請(qǐng)給“不可逆過(guò)程”一個(gè)恰當(dāng)?shù)亩x。熱力過(guò)程中有哪幾種不可

逆因素？答：一切非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程都是不可逆過(guò)程。不可逆因素有；摩擦、

不等溫傳熱和不等壓做功。

4.試證明熱力學(xué)第二定律各種說(shuō)法的等效性：若克勞修斯說(shuō)法不成

立，則開爾

文說(shuō)也不成立。答：熱力學(xué)第二定律的兩種說(shuō)法反映的是同一客觀規(guī)

律一一自然過(guò)程的方向性是一致的，只要一種表述可能，則另一種也可能。

假設(shè)熱量Q2能夠從溫度T2的低溫?zé)嵩醋詣?dòng)傳給溫度為口的高溫?zé)?/p>

源?，F(xiàn)有循環(huán)熱機(jī)在兩熱源間工作，并且它放給低溫?zé)嵩吹臒崃壳『玫?/p>

于Q2。整個(gè)系統(tǒng)在完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，所產(chǎn)生的唯一效果是熱機(jī)從單一熱

源(T1)取得熱量QI-Q2,并全部轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)外輸出的功肌低溫?zé)嵩吹淖?/p>

助傳熱Q2給高溫?zé)嵩?，又從熱機(jī)處接受Q2,故并未受任何影響。這就成

了第二類永動(dòng)機(jī)。違反了克勞修斯說(shuō)法，必須違反了開爾文說(shuō)法。反之，

承認(rèn)了開爾文說(shuō)法，克勞修斯說(shuō)法也就必然成立。

5.(1)循環(huán)凈功Wnet愈大則循環(huán)效率愈高；(某)(2)不可逆循

環(huán)的熱效

率一定小于可逆循環(huán)的熱效率；（某）（3）可逆循環(huán)的熱效率都相

等；（某）

t6.循環(huán)熱效率公式

場(chǎng)合？

qlq2qlt

T1T2T1是否完全相同？各適用于哪些

t答：這兩個(gè)公式不相同。用于任何工質(zhì)，卡諾循環(huán)

qlq2qlt適用于任何工質(zhì)，任何循環(huán)。

T1T2T1適

7.與大氣溫度相同的壓縮空氣可以膨脹做功，此事實(shí)是否違反了熱

力學(xué)第二定

律？

答：不違反熱力學(xué)第二定律，對(duì)于理想氣體的定溫過(guò)程，從單一熱源

吸熱并膨脹做功，工質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生了變化，所以不違反熱力學(xué)第二定律。

8.下列說(shuō)法是否正確：（1）燧增大的過(guò)程必定為吸熱過(guò)程（某）；

（2）端

減小的過(guò)程必為放熱過(guò)程（某）；（3）定燧過(guò)程必為逆絕熱過(guò)程

1某）。

9.下列說(shuō)法是否有錯(cuò)誤：

（1）端增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程（某）

（2）使系統(tǒng)蠟增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程（某）（3）燧產(chǎn)g>0的過(guò)

程必為不可逆過(guò)程（V）（4）不可逆過(guò)程的燧變△無(wú)法計(jì)算（某）

（5）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,可逆是否正確？

答：

S不可逆S可逆、

Sf,不可逆Sf,可逆、

Sg,不可逆Sg,可逆

（6）不可逆絕熱膨脹的終態(tài)端大于初態(tài)烯，S2>S1,不可逆絕熱壓縮

的終態(tài)燧

小于初態(tài)炳S2

答：不可逆絕熱膨脹的終態(tài)燧大于初態(tài)牖S2>S1不可逆絕熱壓縮的終

態(tài)燧也大于初態(tài)焙S2>Slo

（7）工質(zhì)經(jīng)過(guò)不可逆循環(huán)有

dO,qTrO?

答：工質(zhì)經(jīng)過(guò)不可逆循環(huán)有

dO,qTrO

10.從點(diǎn)a開始有兩個(gè)可逆過(guò)程：定容過(guò)程a-b和定壓過(guò)程a-c,b、

c兩點(diǎn)在同

一條絕熱線上，問(wèn)qab和qac哪個(gè)大？并在T-上表示過(guò)程a-b、a-c

及qab、qac答：由圖可知

qab

qabqac

qac為l-a-b-2-l的面積；為l-a-c-2-l的面積

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圖和T-圖上畫出兩過(guò)程，并在「圖

上畫出兩過(guò)程的技術(shù)功及不可逆過(guò)程的用損失。答：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)程到相同終壓如圖所示。

qhwt絕熱過(guò)程q0,所以wthhcp(T2T1)叩(T2''T1)qpJ2

由圖可知，可逆絕熱壓縮過(guò)程的技術(shù)功為面積「2T-j-mT,不可逆

絕熱壓縮過(guò)程的技術(shù)功為面積-2,T-f-mT,不可逆過(guò)程的用損失為面積

l-g-n-m-112.對(duì)于一個(gè)孤立系統(tǒng)，其內(nèi)部若進(jìn)行了可逆過(guò)程則孤立系統(tǒng)

的總能不變，

總端不變總火用也不變？

答：若系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的是不可逆過(guò)程則系統(tǒng)的總能不變，總燧增加，總

火用減小。

第四章理想氣體的性質(zhì)

L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(wú)作用

力。理想氣體是實(shí)際氣體在低壓高溫時(shí)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(jì)作為理想氣體處理時(shí)可能引起的誤差；（2）

應(yīng)考慮計(jì)算所要求的精度。若為理想氣體則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：氣體的摩

爾體積在同溫同壓下的情況下不會(huì)因氣體的種類而異；但因所處狀

3

態(tài)不同而變化。只有在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下摩爾體積為0.022414m/mol

3.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、焙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)方程則為理想氣體，那么其比熱容、

熱力學(xué)能、焙都僅僅是溫度的函數(shù)。

cpccv5.對(duì)于一種確定的理想氣體，p是否等于定值？cv是否為定值？

在不同溫度下

cpcvcp^

CV是否總是同一定值？

cpcvcp答：對(duì)于確定的理想氣體在同一溫度下

cpccv度下P為定值，CV不是定值

為定值，

CV為定值。在不同溫

6.邁耶公式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.試論證熱力學(xué)能和焰是狀態(tài)參數(shù)，理想氣體熱力學(xué)能和焰有何特點(diǎn)？

答：在工程熱力學(xué)里，在無(wú)化學(xué)反應(yīng)及原子核反應(yīng)的過(guò)程中，化學(xué)能、

原子核能都不變化，可以不考慮，因此熱力學(xué)能包括內(nèi)動(dòng)能和內(nèi)位能。內(nèi)

切能由溫度決定，內(nèi)位能由V決定。這樣熱力學(xué)能由兩個(gè)狀態(tài)參數(shù)決定。

所以熱力學(xué)能是狀態(tài)參數(shù)。由公式h=u+pv可以看到，焰也是由狀態(tài)參數(shù)

決定，所以也是狀態(tài)參數(shù)。對(duì)于理想氣體熱力學(xué)能和焰只是溫度的函數(shù)。

8.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)0但又曾得出結(jié)論，理想氣體的熱力學(xué)能、焰、燧只取決于溫度，

這兩點(diǎn)是否矛盾？為什么？

答：不矛盾。實(shí)際氣體有兩個(gè)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。

9.為什么工質(zhì)的熱力學(xué)能、焰、熠為零的基準(zhǔn)可以任選？理想氣體的

熱力學(xué)能或焰的參照狀態(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

的婚又如何？

答：在工程熱力學(xué)里需要的是過(guò)程中熱力學(xué)能、嬉、燧的變化量。熱

力學(xué)能、靖、端都只是溫度的單值函數(shù)，變化量的計(jì)算與基準(zhǔn)的選取無(wú)關(guān)。

熱力學(xué)能或熔的參照狀態(tài)通常取0K或0℃時(shí)焰時(shí)為0,熱力學(xué)能值為0。

嫡的基準(zhǔn)狀態(tài)取p0=101325Pa、T0=0K端值為0

10.氣體熱力性質(zhì)表中的u、h及0的基準(zhǔn)是什么狀態(tài)？

0T,pTOK,p0=101325Pa

答：氣體熱力性質(zhì)表中的u、h及基準(zhǔn)是態(tài)是00,0

11.在如圖3-1所示的『圖上任意可逆過(guò)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、熔變化量如何表示？若在1-2

經(jīng)過(guò)的是不可逆過(guò)程又如何？答：圖3-2中陰影部分面積為多變過(guò)程-2

的熱量。

對(duì)于多變過(guò)程其熱力學(xué)能變化量及焰變化量可由下面兩式計(jì)算得到：

ucv(T2T1)cv(T2'T1)qv,12

hcp(T2Tl)cp(T2''Tl)qp,12過(guò)初始狀態(tài)點(diǎn)，做定容線2-2',圖3-3

中陰影部分面積為多變過(guò)程-2的熱力學(xué)能變化量；過(guò)初始狀態(tài)點(diǎn)，做定

壓線2-2,，圖3-4中陰影部分面積為多變過(guò)程1-2的熔變化量；若為不

可逆過(guò)程，熱力學(xué)能、焙不變?nèi)缟蠄D。熱量無(wú)法在圖中表示出來(lái)。

12.理想氣體燧變計(jì)算式是由可逆過(guò)程導(dǎo)出的，這些計(jì)算式是否可用

于不可逆過(guò)程初、終態(tài)的崎變？為什么？

答：可以。因?yàn)殪菔菭顟B(tài)參數(shù)，只與初終狀態(tài)有關(guān)，與過(guò)程無(wú)關(guān)。

qdrevT,比熱容的定義式為6q二cdT,故Td=cdT13?烯的數(shù)學(xué)定義式

為

理想氣體的比熱容是溫度的單值函數(shù)，所以理想氣體的燧也是溫度的

單值函

數(shù)。這一結(jié)論是否正確？若不正確，錯(cuò)在何處？

qdrevqrev為一微元可逆變化過(guò)程中與熱源交換的熱量，T中，答：

而qcdT中q為工質(zhì)溫度升高dT所吸收的熱量，它們是不能等同的所以這

一結(jié)論是錯(cuò)誤的。

14.(1)氣體吸熱后燃一定增大()o(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()o(4)氣體膨脹時(shí)一定

對(duì)外做功()(5)氣體壓縮時(shí)一定耗功()

答：(1)(某)(2)(某)(3)(某)(4)(某)(5)(V)

15.道爾頓分壓定律和亞美格分體積定律是否適用于實(shí)際氣體混合物?

答：不適用。

16.混合氣體中如果己知兩種組分A和B摩爾分?jǐn)?shù)某A>某B,能否斷

定質(zhì)量分?jǐn)?shù)也是wA>wB?

MeqMeq某AwA某BwBMAMB答：因?yàn)?，，混合氣體的折合摩爾質(zhì)量相同，

但是組分A和B摩爾的摩爾質(zhì)量大小關(guān)系不能確定。所以不能斷定wAwB

第五章實(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)際氣體作為理想氣體處理？答：理想氣體模型中忽略了氣體

分子間的作用力和氣體分子所占據(jù)的體積。實(shí)際氣體只有在高溫低壓狀態(tài)

下，其性質(zhì)和理想氣體相近。或者在常溫常壓下，那些不易液化的氣體，

如氧氣、氮?dú)?、空氣等的性質(zhì)與理想氣體相似，可以將它們看作理想氣體,

使研究的問(wèn)題簡(jiǎn)化。

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：壓縮因子為溫度、壓力相同時(shí)的實(shí)際氣體比體積與理想氣體比體

積之比。壓縮因子不僅隨氣體的種類而且隨其狀態(tài)而異，故每種氣體應(yīng)有

不同的Z=f(p,T)曲線。因此不能取常數(shù)。

3.范德瓦爾方程的精度不高，但在實(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：范德瓦爾方程其計(jì)算精度雖然不高，

但范德瓦爾方程式的價(jià)值在于能近似地反映實(shí)際氣體性質(zhì)方面的特征，并

為實(shí)際氣體狀態(tài)方程式的研究開拓了道路，因此具有較高的地位。

4.范德瓦爾方程中的物性常數(shù)a和b可以由試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到，也可

以由物質(zhì)的Ter、per、ver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：當(dāng)需要較高的精度時(shí)應(yīng)采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬和得到a、bo利用

界壓力和臨界溫

度計(jì)算得到的a、b值是近似的。

6.什么是特性函數(shù)？試說(shuō)明u=u(,p)是否是特性函數(shù)。答：對(duì)簡(jiǎn)單可

壓縮的系統(tǒng)，任意一個(gè)狀態(tài)參數(shù)都可以表示成另外兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)的函數(shù)。

其中，某些狀態(tài)參數(shù)若表示成特定的兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)的函數(shù)時(shí)，只需一個(gè)狀

態(tài)函數(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)”。但

是對(duì)于比容無(wú)法用該函數(shù)表示出來(lái)，所以此函數(shù)不是特性函數(shù)。

7.如何利用狀態(tài)方程和熱力學(xué)一般關(guān)系求取實(shí)際氣體的Au.Ah、

A?答：將狀態(tài)方程進(jìn)行求導(dǎo)，然后帶入熱力學(xué)能、熔或端的一般關(guān)系式,

在進(jìn)行積分。

8.本章導(dǎo)出的關(guān)于熱力學(xué)能、焰、端的一般關(guān)系式是否可用于不可逆

過(guò)程？答：熱力學(xué)能、熔、牖都是狀態(tài)參數(shù)，計(jì)算兩個(gè)平衡狀態(tài)之間的變

量可任意選擇其過(guò)程。所以同樣適用于不可逆過(guò)程。

9.水的相圖和一般物質(zhì)的相圖區(qū)別在哪里？為什么？

答：與水的相圖比較，顯著的差別是固液二相平衡線的傾斜方向不同,

由于液態(tài)水凝固時(shí)容積增大，依據(jù)克拉貝隆-克勞修斯方程固液相平衡油

線的斜率為負(fù)。而其它物質(zhì)則相反。

第六章水蒸氣與濕空氣

1.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。

2.剛性絕熱的密閉容器內(nèi)水的壓力為4MPa,測(cè)得容器內(nèi)溫度為200℃,

試問(wèn)容器內(nèi)的水是什么集態(tài)？因意外事故容器上產(chǎn)生了一不大的裂縫，試

分析其后果？

答：水的集態(tài)為高壓水，若有裂縫則會(huì)產(chǎn)生爆裂事故。

3.水的定壓汽化過(guò)程中溫度維持不變，因此有人認(rèn)為過(guò)程中熱量等于

膨脹功，即q-w,對(duì)不對(duì)？為什么？

答：這種說(shuō)法是不對(duì)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(lái)處理，所以Au#0o不能得

到q=w這樣的結(jié)果。

4.為何陰雨天曬衣服不易干，而晴天則容易干？

答：陰雨天空氣的濕度大，吸取水蒸氣的能力差，所以曬衣服不易干。

晴天則恰恰相反，所以容易干。

5.為何冬季人在室外呼出的氣是白色霧狀冬季室內(nèi)有供暖裝置時(shí)，為

什么會(huì)感到空氣干燥？用火爐取暖時(shí)，經(jīng)常在火爐上放一壺水，目的何在

答：人呼出的氣體是未飽和濕空氣。當(dāng)進(jìn)入外界環(huán)境時(shí)，外界環(huán)境的

溫度很低使得呼出的氣體得到冷卻。在冷卻過(guò)程中，濕空氣保持含濕量不

變，溫度降低。當(dāng)?shù)陀诼饵c(diǎn)溫度時(shí)就有水蒸氣不斷凝結(jié)析出，這就形成了

白色霧狀氣體。

冬季室內(nèi)有供暖裝置時(shí)，溫度較高，使空氣含濕量減小。因此會(huì)覺(jué)得

干燥。放一壺水的目的就是使水加熱變成水蒸氣散發(fā)到空氣中增加空氣的

含濕量。

6.何謂濕空氣的露點(diǎn)溫度解釋降霧、結(jié)露、結(jié)霜現(xiàn)象，并說(shuō)明它們發(fā)

生的條件。答：露點(diǎn)：濕空氣中水蒸氣的分壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度稱為濕

空氣的露點(diǎn)溫度，或簡(jiǎn)稱露點(diǎn)。

a）霧是近地面空氣中的水蒸氣發(fā)生的凝結(jié)現(xiàn)象。白天溫度比較高，空

氣中可容納較多的水汽。但是到了夜間，地面溫度較低，空氣把自身的熱

量傳給地面，空氣溫度下降，這時(shí)濕空氣隨溫度降低呈現(xiàn)出過(guò)飽和狀態(tài)，

就會(huì)發(fā)生凝結(jié)，當(dāng)足夠多的水分子與空氣中微小的灰塵顆粒結(jié)合在一起，

同時(shí)水分子本身也會(huì)相互粘結(jié)，就變成小水滴或冰晶，這就形成了霧。霧

的形成基本條件，一是近地面空氣中的水蒸氣含量充沛，二是地面氣溫低。

三是在凝結(jié)時(shí)必須有一個(gè)凝聚核，如塵埃等。

b）露是水蒸氣遇到冷的物體凝結(jié)成的水珠。露的形成有兩個(gè)基本條件:

一是水汽條件好，二是溫度比較低的物體（低，指與露點(diǎn)溫度比較）。，

溫度逐漸降低且保持含濕量不變，。當(dāng)溫度低于露點(diǎn)溫度時(shí)就有水珠析出,

這就形成露。c）霜是近地面空氣中的水蒸氣在物體上的凝華現(xiàn)象。霜的形

成有兩個(gè)基本條件，一是空氣中含有較多的水蒸氣，二是有冷（0℃以下）

的物體。，濕空氣與溫度較低物體接觸達(dá)到水汽過(guò)飽和的時(shí)候多余的水汽

就會(huì)析出。如果溫度在0°C以下，則多余的水汽就在物體表面上凝華為

冰晶，形成霜。

7.對(duì)于未飽和空氣，濕球溫度、干球溫度以及露點(diǎn)三者哪個(gè)大對(duì)于飽

和空氣，三者的大小又將如何？

答：對(duì)于未飽和空氣，干球溫度數(shù)值較大。對(duì)于飽和空氣三者的大小

相等。

8.何謂濕空氣的含濕量？相對(duì)濕度愈大含濕量愈高，這樣說(shuō)對(duì)嗎？

答：含濕量d：1千克干空氣所帶有的的水蒸氣的質(zhì)量。相對(duì)濕度是

濕空氣中實(shí)際包含的水蒸氣量與同溫度下最多能包含的水蒸氣量的百分比。

相對(duì)濕度是一個(gè)比值，不能簡(jiǎn)單的地說(shuō)相對(duì)濕度愈大含濕量愈高，他與同

溫度下最多能包含的水蒸氣量是相關(guān)的。

9.剛性容器內(nèi)濕空氣溫度保持不變而充入干空氣，問(wèn)容器內(nèi)濕空氣的

<1）、d、

pv如何變化？

答：6減小，d減小，pv減小。

10.若封閉汽缸內(nèi)的濕空氣定壓升溫，問(wèn)濕空氣的小、d、h如何變化?

答：6減小，d不變，h變大。

第七章理想氣體的熱力過(guò)程

L分析氣體的熱力過(guò)程要解決哪些問(wèn)題？用什么方法解決？試以理想

氣體的

定溫過(guò)程為例說(shuō)明之。答：主答：主要解決的問(wèn)題及方法：

過(guò)程方程1.根據(jù)過(guò)程特點(diǎn)（及狀態(tài)方程）確定始、終狀態(tài)參數(shù)之間

的關(guān)系2.根據(jù)過(guò)程方程計(jì)算q,,t,u,h,3.由熱力學(xué)第一定律等確定

4.分析能量轉(zhuǎn)換關(guān)系（用P-V圖及T-S圖）（根據(jù)需要可以定性也可

以

定量）

例：

1）過(guò)程方程式：T常數(shù)（特征）PV常數(shù)（方程）

P1V2或P1V1P2V2P2V12）初、終狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系：

u0h0VPRln2Rln2VlP13）計(jì)算各量：

WdVPdVPVPVIn2RTln2W1V1tRTInV2V1V2V1

4）PV圖，TS圖上工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律及能量轉(zhuǎn)換情況

qtRTln

uOO閉口系：1—2過(guò)程qOq

q

hOqOqt開口系：1—2過(guò)程tO

q

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：

ucV(t2tl)qucV(t2tl)III

hc(tt)qhc(tt)p21P21qucv(t2tl)答：不是都適用。第一組公式適用

于任何一種過(guò)程。第二組公式

qhcp(t2tl)適用于定容過(guò)程，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，在定溫過(guò)程中是否需對(duì)氣體加入

熱量？如果加入的話應(yīng)如何計(jì)算？

答：定溫過(guò)程對(duì)氣體應(yīng)加入熱量。

PdVPVtRTInV2V1WdVPVIn2RTIn2W1V1qtRTInV2V1

4.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)。由定溫

過(guò)程熱量

公式故，只要狀態(tài)參數(shù)Pl、vl和v2確定了，q的數(shù)值也確定了，是

否q與途徑無(wú)關(guān)?

答：對(duì)于一個(gè)定溫過(guò)程，過(guò)程途徑就已經(jīng)確定了。所以說(shuō)q是與途徑

有關(guān)的。

5.在閉口熱力系的定容過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)施以攪拌功5w,問(wèn)這時(shí)

Q=mcvdT

5是否成立？答：成立

6.絕熱過(guò)程的過(guò)程功w和技術(shù)功wt的計(jì)算式w=ulu2,wt=hlh2是否

只限于理想氣

體？是否只限于可逆絕熱過(guò)程？為什么？

答：不只限于理想氣體和可逆的絕熱過(guò)程。因?yàn)閝=Au+w和

qt=Ah+w是通用公式，適用于任何工質(zhì)任何過(guò)程，只要是絕熱過(guò)程q=0

無(wú)論是可逆還是不可逆。所以w=ulu2,wt=hlh2不只限于可逆絕熱過(guò)程。

7.試判斷下列說(shuō)法對(duì)嗎：（1）定容過(guò)程既無(wú)膨脹（或壓縮）功的過(guò)

程；⑵

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）（某）；

（2）（某）；（3）（某）

8.如圖：試證明：ql-2-3>#=ql-4-3o途中1-2、4-3為定容過(guò)程，1-

4、2-3為定壓

過(guò)程。

答：q1_2_3=Au1-2-3+w1-2-3,q1-4-3=△u1-4-3+w1-4-3

Au1-2-3=Au1-4-3,w1-2-3>w1-4-3q1-2-3>q1-4-3

9.如圖所示。今有兩個(gè)任意過(guò)程a-b及a-c,b、c在同一條絕熱線上,

試問(wèn)△

uab與Auac哪個(gè)大？若b、c在同一條定溫線上，結(jié)果又如何？

答：b、c在同一條絕熱線上△uab〈Auac,若b、c在同一條定溫線

上，二者相等。

10.在T-圖上如何表示絕熱過(guò)程的技術(shù)功和膨脹功？答：絕熱過(guò)程，

不管是否是可逆過(guò)程都有

wth,wu所以在T-S圖上的表

示方法與第三章相同。

11.在p-v圖和T-圖上如何判斷過(guò)程中q、w、Au、Ah的正負(fù)？答:

1)的判別：

以(V)為界：P—V圖上

1往右02往左0

1.右下方0T—S圖上2.左上方0

2)u,h的判別：

L右上方u0以(T)為界：P—V圖上2.左下方u0

1.上方為uOT—S圖上2.下方為u0

3)q的判別：

1.右上方q0以(T)為界：P—V圖上2.左下方q0

1.向右q0向左qOT—S圖上2.

第八章氣體和蒸汽的流動(dòng)

1.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：改變氣流速度主要是氣流本身狀態(tài)變化。

2.當(dāng)氣流速度分別為亞聲速和超聲速時(shí)，下列形狀的管道宜于作噴管

還是宜于

作擴(kuò)壓管？

答：氣流速度為亞聲速時(shí)圖中的1圖宜于作噴管，2圖宜于作擴(kuò)壓管,

3圖宜于作噴管。當(dāng)聲速達(dá)到超聲速時(shí)時(shí)1圖宜于作擴(kuò)壓管，2圖宜于作

噴管，3圖宜于作擴(kuò)壓管。4圖不改變聲速也不改變壓強(qiáng)。

3.當(dāng)有摩擦損耗時(shí)，噴管的流出速度同樣計(jì)算，似乎與無(wú)摩擦損耗時(shí)

相同，那

么摩擦損耗表現(xiàn)在哪里呢？

答：摩擦損耗包含在流體出口的熔值里。摩擦引起出口速度變小，出

口動(dòng)能的減小引起出口焰值的增大。

4.在圖中圖a為漸縮噴管，圖b為縮放噴管。設(shè)兩噴管的工作背壓均

為0.IMPa,

進(jìn)口截面壓力均為IMPa,進(jìn)口流速可忽略不計(jì)。1）若兩噴管的最小

截面面積相等，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

流量起什么變化？

答：1）若兩噴管的最小截面面積相等，兩噴管的流量相等，漸縮噴

管出口截面流速小于縮放噴管出口截面流速，漸縮噴管出口截面壓力大于

縮放噴管出口截面壓力。

2）若截取一段，漸縮噴管最小截面面積大于縮放噴管最小截面面積，

則漸縮噴管的流量小于縮放噴管的流量，漸縮噴管出口截面流速小于縮放

噴管出口截面流速，漸縮噴管出口截面壓力大于縮放噴管出口截面壓力。

5.圖中定焰線是否是節(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)Ju時(shí)可利用dh=O?

答：定烙線并不是節(jié)流過(guò)程線。在節(jié)流口附近流體發(fā)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)及

渦流，不能用平衡態(tài)熱力學(xué)方法分析，不能確定各截面的熔值。但是在距

孔口較遠(yuǎn)的地方流體仍處于平衡態(tài)，忽略速度影響后節(jié)流前和節(jié)流后焰值

相等。盡管節(jié)流前和節(jié)流后洽值相等，但不能把節(jié)流過(guò)程看作定焰過(guò)程。

距孔口較遠(yuǎn)的地方屬于烙值不變的過(guò)程所以dh=O。

第九章壓氣機(jī)的熱力過(guò)程

1.如果由于應(yīng)用汽缸冷卻水套以及其他冷卻方法，氣體在壓氣機(jī)氣缸

中已經(jīng)能

夠按定溫過(guò)程進(jìn)行壓縮，這時(shí)是否還需要采用分級(jí)壓縮？為什么？

答：分級(jí)壓縮主要是減小余隙容積對(duì)產(chǎn)氣量的影響，冷卻作用只是減

小消耗功。

所以仍然需要采用分級(jí)壓縮。

2.壓氣機(jī)按定溫壓縮時(shí)氣體對(duì)外放出熱量，而按絕熱壓縮時(shí)不向外放

熱，為什

么定溫壓縮反較絕熱壓縮更為經(jīng)濟(jì)?

答：絕熱壓縮時(shí)壓氣機(jī)不向外放熱，熱量完全轉(zhuǎn)化為工質(zhì)的內(nèi)能，使

工質(zhì)的溫度升高不利于進(jìn)一步壓縮容易對(duì)壓氣機(jī)造成損傷，耗功大。等溫

壓縮壓氣機(jī)向外放熱，工質(zhì)的溫度不變，有利于進(jìn)一步壓縮耗功小，所以

等溫壓縮更為經(jīng)濟(jì)。3.壓氣機(jī)所需要的功也可以由第一定律能量方程式導(dǎo)

出，試導(dǎo)出定溫、多變、

絕熱壓縮壓氣機(jī)所需要的功，并用T-圖上面積表示其值。答：由第

一定律能量方程式

qhwt,

Rglnplp2定溫過(guò)程hO,所以

pwcRgTlln2pl多變過(guò)程

qwcwtqT,同時(shí)則有

wcwthq

nknk1cvT2T1RgT2T1n1n1k1

n1nT2pkk21hcpT2T1RgT11RTg1Tk1k1p11n1np2nwcRgT11p1n1

絕熱壓縮過(guò)程qO,所以

klkT2kkp21wcwthcpT2T1RgTI1RTTklg1pk111

等溫過(guò)程所作的功為圖7T中面積l-2T-m-n-l,絕熱過(guò)程所作的功

為圖中面

2'積1—f-n-1

多變過(guò)程所作的功為圖中面積1-2'n-j-g-2n-

4.葉輪是壓氣機(jī)不可逆絕熱壓縮比可逆絕熱壓縮多耗功可用圖7-2中

的面積

成2,nm表示，這是否即是此不可逆過(guò)程的做功能力損失？為什么？

答：多消耗的功量并不就是損失的做功能力損失。因?yàn)?/p>

iTOgTO⑵l)T0(2'1)2T(2'1)為圖9-2上面積l-7-n-m所示。

5.如圖所示的壓縮過(guò)程1-2,若是可逆的，則這一過(guò)程是什么過(guò)程？

它與不可

逆絕熱壓縮過(guò)程1-2的區(qū)別何在？?jī)烧咧心囊贿^(guò)程消耗的功大？大

多少？

答：若壓縮過(guò)程1-2是可逆的，則為升溫升壓吸熱過(guò)程。它與不可逆

絕熱壓縮過(guò)程的區(qū)別是：該過(guò)程沒(méi)有不可逆因素的影響，所消耗的功是最

小的，且可以在T-圖上把該過(guò)程的吸熱量表示出來(lái)。對(duì)于不可逆絕熱壓

縮過(guò)程q=Au+w,w=Au,而可逆絕熱壓縮過(guò)程q=Au+w,w=qAu所以

2不可逆過(guò)程消耗的功大，數(shù)值為ITd

第十章氣體動(dòng)力循環(huán)

1，以活塞式內(nèi)燃機(jī)和定壓加熱燃?xì)廨啓C(jī)裝置為例，總結(jié)分析動(dòng)力循環(huán)

的一般方

法。

答：分析動(dòng)力循環(huán)的一般方法：首先把實(shí)際過(guò)程的不可逆過(guò)程簡(jiǎn)化為

可逆過(guò)程。找到影響熱效率的主要因素和提高熱效率的可能措施。然后分

析實(shí)際循環(huán)與理論循環(huán)的偏離程度，找出實(shí)際損失的部位、大小、原因以

及改進(jìn)辦法。

2.內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)和燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱理想循環(huán)的熱效

率。若兩

者初態(tài)相同，壓縮比相同，他們的熱效率是否相同？為什么？若卡諾

循環(huán)的壓縮比與他們相同，則熱效率如何？為什么？

p2pvlvl2而答：若兩者初態(tài)相同，壓縮比相同，它們的熱效率相等。

因?yàn)?/p>

p2(vl)kkplv2對(duì)于定壓加熱理想循環(huán)帶入效率公式可知二者相等。

若卡諾

T2vvklkltllkll2Tl它們的效循環(huán)的壓縮比與他們相同，則有，

率都相等。

3.活塞式內(nèi)燃機(jī)循環(huán)理論上能否利用回?zé)醽?lái)提高熱效率？實(shí)際中是否

采用？

為什么？

答：理論上可以利用回?zé)醽?lái)提高熱效率。在實(shí)際中也得到適當(dāng)?shù)膽?yīng)用。

如果采用極限回?zé)幔梢蕴岣邿嵝实璧幕責(zé)崞鲹Q熱面積趨于無(wú)窮大,

無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

4.燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)中，壓縮過(guò)程若采用定溫壓縮可減少壓縮所消耗

的功，因

而增加了循環(huán)凈功，但在沒(méi)有回?zé)岬那闆r下循環(huán)熱效率為什么反而降

低，試分析之。

T12Tl在此過(guò)程中T2不變，T1變小，答：采用定溫壓縮增加了循環(huán)

凈功。而所以其熱效率降低。

5.燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)中，膨脹過(guò)程在理想極限情況下采用定溫膨脹，

可增大膨

脹過(guò)程作出的功，因而增加了循環(huán)凈功，但在沒(méi)有回?zé)岬那闆r下循環(huán)

熱效率反而降低，為什么？

T12Tl在此過(guò)程中T2答：定溫膨脹增大膨脹過(guò)程作出的功，增加循

環(huán)凈功，但變大，T1不變，所以其熱效率降低。

6.加力燃燒渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)是在噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管入口前裝有加

力燃燒

用的噴油嘴的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，需要突然提高飛行速度是此噴油嘴噴出燃

油，進(jìn)行加力燃燒，增大推力。其理論循環(huán)（的熱效率比定壓燃燒噴氣式

發(fā)動(dòng)機(jī)循

環(huán)的熱效率提高還是降低？為什么？

答：該理論循環(huán)熱效率比定壓燃燒噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的熱效率降低。

因?yàn)楫?dāng)利用噴油嘴噴出燃油進(jìn)行加力燃燒時(shí)，雖然多做了功增大了推力，

但是功的增加是在吸收了大量的熱的基礎(chǔ)上獲得的。由圖可知獲得的功與

需要的熱的比值小于定壓燃燒噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的比值，導(dǎo)致整體的理論

循環(huán)的熱效率比定壓燃燒噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的熱效率降低。

7.有一燃?xì)廨啓C(jī)裝置，它由一臺(tái)壓氣機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣，而后分兩路進(jìn)

入兩個(gè)燃

燒室燃燒。燃?xì)夥謩e進(jìn)入兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)，其中燃?xì)廨啓C(jī)I發(fā)出的動(dòng)力

全部供給壓氣機(jī)，另一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)H發(fā)出的動(dòng)力則為輸出的凈功率。設(shè)氣

體工質(zhì)進(jìn)入讓汽輪機(jī)I和n時(shí)狀態(tài)相同，兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的效率也相同，試

問(wèn)這樣的方案和圖8-5、圖8-6所示的方案相比較(壓氣機(jī)的nc,和燃?xì)?/p>

輪機(jī)的nt都相同)在熱力學(xué)效果上有何差別？裝置的熱效率有何區(qū)別？

答：原方案：

wqt,

循環(huán)凈功：wO=wT-wc=m[(h3-h4)-(h2-hl)](1)

循環(huán)吸熱量；Ql=cm△第2方案；

循環(huán)吸熱量：Ql=cmAA

t+cmB△t=cm△t(2)

循環(huán)凈功：wO=wTB=mB(h3-h4)(3)

對(duì)于第2方案，wTA二wc,即：mA(h3-h4)=m(h2-h1)或(m-mB)(h3-

h4)=m(h2-hl)(4)

由⑶、(4)解得:w0=m[(h3-h4)-(h2-hl)]

結(jié)論：兩種方案循環(huán)吸熱量與循環(huán)凈功均相同，因而熱力學(xué)效果相同,

熱效率wO/Ql必相同。

第十一章蒸汽動(dòng)力裝置循環(huán)

1.干飽和蒸汽朗肯循環(huán)與同樣初壓力下的過(guò)熱蒸汽朗肯循環(huán)相比較，

前者更接近卡諾循環(huán)，但熱效率卻比后者低，如何解釋此結(jié)果?

答：干飽和蒸汽朗肯循環(huán)局限于飽和區(qū)，上限溫度受制于臨界溫度，

導(dǎo)致其平均吸熱溫度較低，故即使實(shí)現(xiàn)卡諾循環(huán)，其熱效率也不高。

2.本世紀(jì)二三十年代，金屬材料的耐熱性僅達(dá)400℃,為使蒸汽初壓

提高，用再熱循環(huán)很有必要。其后，耐熱合金材料有進(jìn)展，加之其他一些

原因，在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)不再設(shè)計(jì)制造按再熱循環(huán)工作的設(shè)備。但近年來(lái)

隨著初壓提高再熱循環(huán)再次受到注意。請(qǐng)分析其原因。

答：通過(guò)對(duì)熱機(jī)的效率進(jìn)行分析后知道，提高蒸汽的過(guò)熱溫度和蒸汽

的壓力，都能使熱機(jī)效率提高。在本世紀(jì)二三十年代，材料的耐熱性較差,

通過(guò)提高蒸汽的溫度而提高熱機(jī)的效率比較困難，因此采用再熱循環(huán)來(lái)提

高蒸汽初壓。隨著耐熱材料的研究通過(guò)提高蒸汽的溫度而提高熱機(jī)的效率

就可以滿足工業(yè)要求。因此很

長(zhǎng)一段時(shí)期不再設(shè)計(jì)制造再熱循環(huán)工作設(shè)備。近年來(lái)要求使用的蒸汽

初壓提高，由于初壓的提高使得乏氣干度迅速降低，引起氣輪機(jī)內(nèi)部效率

降低，另外還會(huì)侵蝕汽輪機(jī)葉片縮短汽輪機(jī)壽命，所以乏氣干度不宜太低,

必須提高乏氣溫度，就要使用再熱循環(huán)。

3.各種實(shí)際循環(huán)的熱效率無(wú)論是內(nèi)燃機(jī)循環(huán)，燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，或是蒸

汽循環(huán)都肯定地與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，這些事實(shí)是否與卡諾定理相矛盾？答：

這與卡諾定理并不矛盾。卡諾定理當(dāng)中的可逆循環(huán)忽略了循環(huán)當(dāng)中所有的

不可逆因素，不存在任何不可逆損失，所以這時(shí)熱能向機(jī)械能轉(zhuǎn)化只由熱

源的條件所決定。而實(shí)際循環(huán)中存在各種不可逆損失，由于工質(zhì)性質(zhì)不同,

不可逆因素和不可逆程度是各不相同的，因此其熱效率與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。

4.蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，在動(dòng)力機(jī)中膨脹作功后的乏汽被排入冷凝器中，

向冷卻水放出大量的熱量q2,如果將乏汽直接送入汽鍋中使其再吸熱變

為新蒸汽，不是可以避免在冷凝器中放走大量熱量，從而減少對(duì)新汽的加

熱量ql大大提高熱效率嗎？這樣想法對(duì)不對(duì)為什么？答：這樣的想法是

不對(duì)的。因?yàn)閺臒崃W(xué)第二定律來(lái)講一個(gè)非自發(fā)過(guò)程的進(jìn)行必定要有一個(gè)

自發(fā)過(guò)程的進(jìn)行來(lái)作為補(bǔ)充條件。乏氣向冷卻水排熱就是這樣一個(gè)補(bǔ)充條

件，是不可缺少的。

5.用蒸汽作為循環(huán)工質(zhì)，其吸熱和放熱接近定溫過(guò)程，而我們又常說(shuō)

以定溫吸熱和定溫放熱最為有利，可是為什么在大多數(shù)情況下蒸汽循環(huán)反

較柴油機(jī)循環(huán)的熱效率低答：柴油機(jī)的汽缸壁因?yàn)橛欣鋮s水和進(jìn)入氣缸的

空氣冷卻，燃燒室和葉片都可以冷卻，其材料可以承受較高燃?xì)鉁囟?，?/p>

氣溫度通常可高達(dá)1800-2300K,而蒸汽循環(huán)蒸汽過(guò)熱器外面是高溫燃?xì)?/p>

里面是蒸汽，所以過(guò)熱器壁面溫度必定高于蒸汽溫度，這與柴油機(jī)是不同

的，蒸汽循環(huán)的最高蒸汽溫度很少超過(guò)600K.。因此蒸汽循環(huán)的熱效率較

低。