工程熱力學(xué)思考題答案__第四版_沈維道_童鈞耕主編_高等教育出版社

1、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？絕對(duì)壓力計(jì)算公式p=pb+pg (p> pb), p= pb -pv (p<

2、; pb)中，當(dāng)?shù)卮髿鈮菏欠癖囟ㄊ黔h(huán)境大氣壓？p2=pg2+p1pbpg2pg1p1=pg1+pb4題圖當(dāng)?shù)卮髿鈮簆b改變，壓力表讀數(shù)就會(huì)改變。當(dāng)?shù)卮髿鈮簆b不一定是環(huán)境大氣壓。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)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)。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

3、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。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?？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

4、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(lèi)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(lèi)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=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(lèi)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(lèi)、狀態(tài)等均無(wú)關(guān)。4如果某種工質(zhì)的狀

5、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，cpcv是否等于定值？cp/cv是否為定值？cpcv、cp/cv是否隨溫度變化？cpcv=Rg，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cpcv=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。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？Du=cv(t2t1)，Dh=cp(t2t1)；q=Du=cv(t2t1)，q=Dh=cp(t2t1)第一組都適用，第二組不適用。第二組第一式只適

6、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=Du+w, 對(duì)于理想氣體，q=w=或q=Dh+wt, 對(duì)于理想氣體，q =wt=。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)。由理想氣體可逆定溫過(guò)程熱量公式q=可知，只要狀態(tài)參數(shù)p1、v1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)

7、程的途徑有關(guān)。6絕熱過(guò)程的過(guò)程功w和技術(shù)功wt的計(jì)算式w=u1u2，wt=h1h2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？(1) 定容過(guò)程即無(wú)膨脹（或壓縮）功的過(guò)程；(2) 絕熱過(guò)程即定熵過(guò)程；7題圖(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； 正確。(2) 絕熱過(guò)程即定熵過(guò)程； 錯(cuò)誤，可逆絕熱過(guò)程是定熵過(guò)程，不可逆絕熱過(guò)程不是定熵過(guò)程。(3) 多變過(guò)程即任意過(guò)程。 錯(cuò)誤，右圖中的過(guò)

8、程就不是多變過(guò)程。4-15 實(shí)際過(guò)程都是不可逆的，那么本章討論的理想可逆過(guò)程有什么意義？理想可逆過(guò)程是對(duì)實(shí)際過(guò)程的近似和抽象，實(shí)際過(guò)程過(guò)于復(fù)雜不易于分析，通過(guò)理想可逆過(guò)程的分析以及根據(jù)實(shí)際過(guò)程進(jìn)行適當(dāng)修正，可以了解實(shí)際過(guò)程能量轉(zhuǎn)換變化情況，以及如何向理想可逆過(guò)程靠近以提高相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)。5-1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?，而熱能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能?！边@種說(shuō)法有什么不妥當(dāng)？答：熱能不是不可能全部變成機(jī)械能，如定溫過(guò)程就可以。但想要連續(xù)地將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能則是不可能的。5-3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：錯(cuò)?！胺亲园l(fā)過(guò)程必為可逆過(guò)程?！?/p>

9、的說(shuō)法完全錯(cuò)誤，非自發(fā)過(guò)程需付出代價(jià)（更強(qiáng)的自發(fā)過(guò)程）才能實(shí)現(xiàn)，可逆過(guò)程則是一種實(shí)際上不存在的理想過(guò)程，兩者之間沒(méi)有什么關(guān)系。1利用人工打氣筒為車(chē)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。p.s.，打氣筒包裹濕布后耗功減少，人能感覺(jué)出來(lái)？值得懷疑。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。4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