工程熱力學(xué)課后思考題答案__第四版_沈維道_童鈞耕主編_高等教育出版社(2)

1、23頁(yè)思考題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。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中，當(dāng)?shù)卮髿鈮菏欠癖囟ㄊ黔h(huán)境nhpb大氣壓？pg1當(dāng)?shù)卮髿鈮簆b改變，壓力表 讀數(shù)就會(huì)改變。

2、當(dāng)?shù)卮髿鈮簆b不丫 一定是環(huán)境大氣壓。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。9.家用電熱水器是利用電加熱水的家用設(shè)備，通常其表面散熱可忽略。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9題圖構(gòu)成孤立系統(tǒng)?不包括電加熱器為開(kāi)口（不絕熱）系統(tǒng)（ 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、 包括在內(nèi)，構(gòu)成孤立系統(tǒng)?；蛘哒f(shuō)，孤立系 統(tǒng)把所有發(fā)

3、生相互作用的部分均包括在內(nèi)。12.圖1-22中容器為剛性絕熱容器， 分成兩部分，一部分裝氣體，一部分抽成真空，中間是隔板，（1）突然抽去隔板，氣體（系統(tǒng)）是否作功？a圖）。包括電加熱器則熱源、電源等）全部v（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圖上表示？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、隔板B兩部分壓力相同時(shí) A、B兩部分 氣體

4、熱力學(xué)能如何變化？q= :u+ wq=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 n=0。 5.熱力學(xué)第一定律的能量方程式 是否可寫(xiě)成下列形式？為什么？q= :u+pv q2-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。8 .烙是工質(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)，所以其烙值沒(méi)有什么

5、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。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、比烙、比嫡等都會(huì)改變，而整個(gè)系統(tǒng)的Rcv=0、用cv=0、5=0?控制體的*Ucv=0、汨cv=0、,5=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、用協(xié)=0、?Scv=0o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、比烙、比嫡等的改變僅僅是依坐標(biāo)的改變。13.幾股流體匯合成一

6、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。進(jìn)入系統(tǒng)的能量書(shū)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)白能量：qm1帶入的和qm2帶入的。沒(méi)有熱量輸入。qm1 ( hl+Cf2/2+gZl ) + qm2 ( h2+Cf2?/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

7、程為：qm1 h+ qm2 卜2= qm3 卜3出口截面上始值h3的計(jì)算式h3=( qm1 41+ qm242)/ 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(xiě)。qm1 , hl = q m2 卜2+ qm3 1353取.?？碱}O3 .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)的狀態(tài)方程式為pv=RgT,這種工質(zhì)的比熱容、熱力學(xué)能、烙都僅僅是溫度的函數(shù)嗎？是的。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）。

8、但又曾得出結(jié)論，理想氣體的熱力學(xué)能（或崎）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（或崎）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)。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Tw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)間熱力學(xué)能變化量、始變化量能否在圖上用面積表 示？若1 N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 N的熱量。dQ=TdS沿過(guò)程的積分。Q=R+W,所以*U=Q W 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

9、用原方式表達(dá)，因?yàn)闊崃W(xué)能和始都是狀態(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值函數(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。15.水的三相

10、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)。17.水在定壓汽化過(guò)程中，溫度保持不變，因此，根據(jù)q=?u+

11、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)。丸=久即是對(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。J.33頁(yè)思考題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(t2t); q=?u=cv(t21), q=*ih=cp(t2t)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。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= p1V1 ln v2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，

12、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)。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。7題圖答：(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)程。一一錯(cuò)誤，右圖中的過(guò)程就不是多變過(guò)程。9.如圖4-18所示，今有兩個(gè)任意過(guò)程 a七及a-c, b點(diǎn)及c點(diǎn)在同一 條絕熱線上，（1）試

13、問(wèn)&ab與ac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*iUab為ac。若b點(diǎn)及c點(diǎn)在同一條定溫線上, 則 uab= Xfec。11 .下列三式的使用條件是什么？kJ.kJp2v2k=p1V1k, T 1V1k-1=T 2V2k-1 , Tp1k =T2 P2 k使用條件是：理想氣體，可逆絕熱過(guò)程。12 . T w圖上如何表示絕熱過(guò)程的技術(shù)功 wt和膨脹功w?4-14試以可逆絕熱過(guò)程為例，說(shuō)明水蒸氣的熱力過(guò)程與理想氣體的熱力過(guò)程的分析計(jì)算有什么異同?相同點(diǎn)：都是首先確定起始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)，然后在計(jì)算過(guò)程的 作功量等數(shù)據(jù)。計(jì)算過(guò)程中，始終要符合熱力學(xué)第一

14、定律。不同點(diǎn)：理想氣體的計(jì)算是依靠理想氣體狀態(tài)方程以及功和熱量 的積分計(jì)算式進(jìn)行計(jì)算，而水蒸氣是依靠查圖查表進(jìn)行計(jì)算。153頁(yè)思考題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。”這種說(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。5-2理想氣體進(jìn)行定溫膨脹時(shí)，可從單一恒溫?zé)嵩次氲臒崃浚瑢⒅哭D(zhuǎn)變?yōu)楣?duì)外輸出，是否與熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文敘述有矛盾？ 提示：考慮氣體本身是否有變化。答：理想氣體進(jìn)行定溫膨脹時(shí)，壓力不斷降低，體積越來(lái)越大。 當(dāng)壓力低到外界壓力時(shí)，就不能再繼續(xù)降低了，過(guò)程

15、也就停止了。熱 力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文敘述的內(nèi)容是：不可能制造出從單一熱源吸熱，使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下其他任何變化的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)（第二類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制造成功的。）一方面壓力降低，體積增大就是變化；另 一方面，熱力發(fā)動(dòng)機(jī)要求連續(xù)工作，而定溫過(guò)程做不到。所以，這個(gè) 過(guò)程與熱力學(xué)第二定律無(wú)矛盾。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?！钡恼f(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。5-4請(qǐng)給“不可逆過(guò)程” 一個(gè)恰當(dāng)?shù)亩x。請(qǐng)歸納熱力過(guò)程中有哪幾種不可逆

16、因素？答：各種不可逆因素總可以表示為將機(jī)械能耗散為熱能，例如溫 差傳熱，卡諾說(shuō)：凡是有溫度差的地方都可以產(chǎn)生動(dòng)力。因此，溫差 傳熱使得本可以作出的功沒(méi)有作出，這就相當(dāng)于將機(jī)械能耗散為熱能。凡是最終效果都可以歸結(jié)為使機(jī)械能耗散為熱能的過(guò)程都是不可逆過(guò) 程。熱力過(guò)程中的不可逆因素有功熱轉(zhuǎn)換、有限溫差傳熱、自由膨脹、 混合過(guò)程、電阻等等。5-5試證明熱力學(xué)第二定律的各種說(shuō)法的等效性：若克勞修斯說(shuō)法不 成立，則開(kāi)爾文說(shuō)法也不成立。答：熱力學(xué)第二定律的各種說(shuō)法都是等效的，可以證明它們之間 的等效性。如圖4T所示，某循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī) E自高溫?zé)嵩碩i吸熱Qi,將其中 一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 Wo,其余部分Q2=Qi

17、 Wo排向低溫?zé)嵩炊?,如果 可以違反克勞修斯說(shuō)法， 即熱量Q2可以不花代價(jià)地自低溫?zé)嵩磦鞯礁?溫?zé)嵩矗鐖D中虛線所示那樣，則總的結(jié)果為高溫?zé)嵩词崮?(Q1-Q2),循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了相應(yīng)的機(jī)械能Wo,而低溫?zé)嵩床o(wú)變化， 相當(dāng)于一臺(tái)從單一熱源吸熱而作功的循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。所以，違反克勞修 斯說(shuō)法必然違反開(kāi)爾文說(shuō)法，類(lèi)似地，違反開(kāi)爾文說(shuō)法也必然違反克 勞修斯說(shuō)法，兩種說(shuō)法完全等價(jià)（圖 4-2）。5-6下列說(shuō)法是否有錯(cuò)誤：（1）循環(huán)凈功 Wnet愈大則循環(huán)熱效率愈高；（2）不可逆循環(huán)熱效率一定小于可逆循環(huán)熱效率；（3）可逆循環(huán)熱效率都相等，t=1-T2。Ti（1）錯(cuò)。（2）錯(cuò)。應(yīng)當(dāng)是在同樣的高溫?zé)嵩?/p>

18、和低溫?zé)嵩粗g。否則沒(méi)有 比較基礎(chǔ)。（3）錯(cuò)。應(yīng)當(dāng)是在同樣的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g。否則沒(méi)有 比較基礎(chǔ)。5-7循環(huán)熱效率公式：nt = qq2-和）=T1二T2是否完全相同？各適 qiTi用于哪些場(chǎng)合？答：不同。前者適用于一般的循環(huán)（可逆和不可逆循環(huán)），后者僅適用于在兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g工作的可逆循環(huán)。（第三版5-8題）不違反。它是依賴于壓力差作功的。5-8下述說(shuō)法是否正確：（1）嫡增大的過(guò)程必定為吸熱過(guò)程； （2）嫡減 小的過(guò)程必為放熱過(guò)程； （3）定嫡過(guò)程必為可逆絕熱過(guò)程； （4）嫡增 大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程；（5）使系統(tǒng)嫡增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程；（6）嫡產(chǎn)Sg0的過(guò)程必為不可逆過(guò)程。答：（

19、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)不可逆過(guò)程的嫡變 史無(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

20、可逆 *S可逆，78f,不可逆幻f,可逆，TSg,不可逆*Sg,可逆； (3)不可逆絕熱 膨脹終態(tài)嫡大于初態(tài)嫡 S28i,不可逆絕熱壓縮終態(tài)嫡小于初態(tài)嫡82Si； (4)工質(zhì)經(jīng)過(guò)不可逆循環(huán) qds0, clfq 0 答：(1)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So(2)錯(cuò)。應(yīng)為?8不可逆=78可逆、Sf,不可逆Sf,可逆、8g,不可逆Sg,可逆。因 為嫡是狀態(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)。828i。(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)。4ds=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-

21、 b和 定壓過(guò)程a- c, b、c兩點(diǎn)在同一條絕熱線上(見(jiàn)圖5 - 34),問(wèn)qa-b和qa c哪個(gè)大？并在T - s圖上表示過(guò)程a b和a c及qa- b和qa c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10題圖成的面積代表了對(duì)外作功量，過(guò)程 a-b吸熱, 學(xué)第一定律，必然有 qa-b :qc-a :,才能對(duì)外 輸出凈功。也就是，qa-bqa-c。圖中，qa-b為abSbSaa圍成的面積，qa-c 為acSbSaa圍成的面積。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 卻

22、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、總期都不變。(2)孤立系統(tǒng)中進(jìn)行了不可逆過(guò)程后，總能不變，總嫡、總則都發(fā)生變化。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(píng)果從樹(shù)枝上掉下， 通過(guò)與大氣、地面的摩擦、碰撞, 蘋(píng)果的勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)境介質(zhì)的熱力學(xué)能，勢(shì)能全部是次用，全部轉(zhuǎn)變?yōu)?2)在水壺中燒水，必有熱量散發(fā)到環(huán)境大氣中，這就是 火匕而 使水升溫的那部分稱之為定的熱量 訓(xùn)，冷卻到環(huán)境溫度，這時(shí)的熱量(3) 一杯熱水含有 就已沒(méi)有郵值。(4)系統(tǒng)的燦只能減少不能增加。(5)任一使系統(tǒng) 卻蹭加的過(guò)程必然同時(shí)發(fā)生一個(gè)或多個(gè)使訓(xùn)減 少的過(guò)程。235頁(yè)思

23、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一0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 .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。答：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自于實(shí)際，

24、 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。3 .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))4 .自由能和自由烙的物理意義是什么？?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

25、統(tǒng)在可逆等溫等壓條 件下，處于平衡狀態(tài)：dg = - Tds, ds=0Fg=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, ag0。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(lèi)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， 所以分別稱為自由烙、 自由能，相應(yīng)地，TS可稱為束縛能。與興t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)

26、的人(物理學(xué)家們)根 本不拿火胎回事。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=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)=05 .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。o6 .試導(dǎo)出以T

27、、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方程。7 .本章導(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、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。1S3頁(yè)思考題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？田ACf _答：qm = = constantv在日常生活中，水可視為不可壓縮流體， 其比體積不會(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。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。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0.1MPa,進(jìn)口截面壓力均為 1MPa,進(jìn)口流速c。可忽略不 計(jì)。若（1）兩