熱工學(xué)第二版課后題答案

1、第一章思考題1. 平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何區(qū)別？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)間而變化的狀態(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)間而變化的狀態(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)進(jìn)行描述。2. 表壓力或真空度能否作為狀態(tài)參數(shù)進(jìn)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，因?yàn)楸韷毫蛘婵斩戎皇且粋€(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，因?yàn)闇y(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

2、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)別？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. 不可逆過(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。不可逆過(guò)程是指不論用任何曲折復(fù)雜的方法都不能在外界不遺留任何變化的情況下使系統(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，這是什幺原因？答：水溫較高時(shí)，水對(duì)熱水瓶中的空氣進(jìn)行加熱，空氣壓力升高，大于環(huán)境壓力，瓶塞被自動(dòng)頂開。而水溫較低時(shí)，熱水

3、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，因?yàn)閁型管越粗，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)的準(zhǔn)確性影響越大。習(xí) 題1-1 解：1. 2. 3. 4. 1-2 圖1-8表示常用的斜管式微壓計(jì)的工作原理。由于有引風(fēng)機(jī)的抽吸，鍋爐設(shè) 備的煙道中的壓力將略低于大氣壓力。如果微壓機(jī)的斜管傾斜角， 管內(nèi)水 解：根據(jù)微壓計(jì)原理，煙道中的壓力應(yīng)等于環(huán)境壓力和水柱壓力之差1-3 解：14 解：1-4 解：1-5 解：由于壓縮過(guò)程是定壓的，所以有1-6 解：改過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外作的功

4、為1-7 解：由于空氣壓力正比于氣球的直徑，所以可設(shè)，式中c為常數(shù)，D為氣球的直徑，由題中給定的初始條件，可以得到：該過(guò)程空氣對(duì)外所作的功為1-8 解：（1）氣體所作的功為：（2）摩擦力所消耗的功為：所以減去摩擦力消耗的功后活塞所作的功為：1-9 解：由于假設(shè)氣球的初始體積為零，則氣球在充氣過(guò)程中，內(nèi)外壓力始終保持相等，恒等于大氣壓力0.09MPa，所以氣體對(duì)外所作的功為：1-11 解：確定為了將氣球充到2m3的體積，貯氣罐內(nèi)原有壓力至少應(yīng)為（此時(shí)貯氣罐的壓力等于氣球中的壓力，同時(shí)等于外界大氣壓）前兩種情況能使氣球充到2m3情況三:所以氣球只能被充到的大小，故氣體對(duì)外作的功為：第二章思考題絕熱

5、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，空氣將充滿整個(gè)容器。問(wèn)： 空氣的熱力學(xué)能如何變化？ 空氣是否作出了功？ 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，因?yàn)椴皇菧?zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。2. 下列說(shuō)法是否正確？ 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。 氣體被壓縮時(shí)一定消耗外功。對(duì)，因?yàn)楦鶕?jù)熱力學(xué)第二定律，氣體是不可能自壓縮的，要想壓縮體積，必須借助于外功。 氣體膨脹時(shí)必須對(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。 氣體邊膨

6、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。 氣體邊被壓縮邊吸入熱量是不可能的。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。 對(duì)工質(zhì)加熱，其溫度反而降低，這種情況不可能。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，因?yàn)橥夤Φ暮x很廣，比如電磁功、表面張力功等等，如果只考慮體積功的話，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?。?W12與W1a2； (2) U12 與 U1a2； (3)

7、Q12與Q1a2答：（1）W1a2大。(2)一樣大。 （3）Q1a2大。6. 說(shuō)明下列各式的應(yīng)用條件： 閉口系的一切過(guò)程 閉口系統(tǒng)的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程 開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，并且軸功為零 開口系統(tǒng)的穩(wěn)定定壓流動(dòng)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、流動(dòng)功之間有何區(qū)別與聯(lián)系？流動(dòng)功的大小與過(guò)程特性有無(wú)關(guān)系？答：膨脹功是系統(tǒng)由于體積變化對(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，由于這個(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)在流動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能（宏觀動(dòng)能和勢(shì)能）的變化；流動(dòng)功又稱為

8、推進(jìn)功，1kg工質(zhì)的流動(dòng)功等于其壓力和比容的乘積，它是工質(zhì)在流動(dòng)中向前方傳遞的功，只有在工質(zhì)的流動(dòng)過(guò)程中才出現(xiàn)。對(duì)于有工質(zhì)組成的簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)，工質(zhì)在穩(wěn)定流動(dòng)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)的流動(dòng)功的代數(shù)和，一部分用于增加工質(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)定流動(dòng)，工質(zhì)的技術(shù)功等于膨脹功與流動(dòng)功差值的代數(shù)和。如果工質(zhì)進(jìn)、出熱力設(shè)備的宏觀動(dòng)能和勢(shì)能變化很小，可忽略不計(jì)，則技術(shù)功等于軸功。習(xí) 題2-1 解： ，所以是壓縮過(guò)程2-2 解：2-3 解：24解：狀態(tài)b和狀態(tài)a之間的內(nèi)能之差為：所以，a-d-b過(guò)程中工質(zhì)與外界交換的熱量為：工質(zhì)沿曲線

9、從b返回初態(tài)a時(shí)，工質(zhì)與外界交換的熱量為：根據(jù)題中給定的a點(diǎn)內(nèi)能值，可知b點(diǎn)的內(nèi)能值為60kJ，所以有:由于d-b過(guò)程為定容過(guò)程，系統(tǒng)不對(duì)外作功，所以d-b過(guò)程與外界交換的熱量為：所以a-d-b過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外作的功也就是a-d過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外作的功，故a-d過(guò)程系統(tǒng)與外界交換的熱量為：25過(guò)程Q kJW kJU kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-552-5 解：由于汽化過(guò)程是定溫、定壓過(guò)程，系統(tǒng)焓的變化就等于系統(tǒng)從外界吸收的熱量，即汽化潛熱，所以有：內(nèi)能的變化為：2-6 解：選取氣缸中的空氣作為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)的初壓為：當(dāng)去掉一部分負(fù)載，系

10、統(tǒng)重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，其終壓為：由于氣體通過(guò)氣缸壁可與外界充分換熱，所以系統(tǒng)的初溫和終溫相等，都等于環(huán)境溫度即：根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程可得到系統(tǒng)的終態(tài)體積，為：所以活塞上升的距離為：由于理想氣體的內(nèi)能是溫度的函數(shù)，而系統(tǒng)初溫和終溫相同，故此過(guò)程中系統(tǒng)的內(nèi)能變化為零，同時(shí)此過(guò)程可看作定壓膨脹過(guò)程，所以氣體與外界交換的熱量為：2-8 解：壓縮過(guò)程中每千克空氣所作的壓縮功為：忽略氣體進(jìn)出口宏觀動(dòng)能和勢(shì)能的變化，則有軸功等于技術(shù)功，所以生產(chǎn)每kg壓縮空氣所需的軸功為：所以帶動(dòng)此壓氣機(jī)所需的功率至少為：2-9 解：是否要用外加取暖設(shè)備，要看室內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱量是否大于通過(guò)墻壁和門窗傳給外界的熱量，室內(nèi)熱源

11、每小時(shí)產(chǎn)生的熱量為：小于通過(guò)墻壁和門窗傳給外界的熱量為3105 kJ，所以必須外加取暖設(shè)備，供熱量為：2-10 解：取容器內(nèi)的氣體作為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)方程可得到系統(tǒng)終態(tài)體積為：過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外所作的功為：所以過(guò)程中系統(tǒng)和外界交換的熱量為：為吸熱。2-11 解：此過(guò)程為開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，忽略進(jìn)出口工質(zhì)的宏觀動(dòng)能和勢(shì)能變化，則有：由穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程進(jìn)出口工質(zhì)的質(zhì)量守恒可得到：所以整個(gè)系統(tǒng)的能量平衡式為：故發(fā)電機(jī)的功率為：2-12 解：由于過(guò)程是穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，氣體流過(guò)系統(tǒng)時(shí)重力位能的變化忽略不計(jì)，所以系統(tǒng)的能量平衡式為:其中，氣體在進(jìn)口處的比焓為：氣體在出口處的比焓為：氣體流過(guò)系統(tǒng)時(shí)

12、對(duì)外作的軸功為：所以氣體流過(guò)系統(tǒng)時(shí)對(duì)外輸出的功率為：第三章思考題1. 理想氣體的和之差及和之比是否在任何溫度下都等于一個(gè)常數(shù)？答：理想氣體的和之差在任何溫度下都等于一個(gè)常數(shù)，而和之比不是。2. 如果比熱容是溫度t的單調(diào)增函數(shù)，當(dāng)時(shí)，平均比熱容、中哪一個(gè)最大？哪一個(gè)最?。看穑河?、的定義可知，其中，其中，其中因?yàn)楸葻崛菔菧囟萾的單調(diào)增函數(shù)，所以可知，又因?yàn)楣士芍畲?，又因?yàn)椋核宰钚　?. 如果某種工質(zhì)的狀態(tài)方程式遵循，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，比如理想氣體遵循此方程，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

13、熱容的定義，并考慮到工質(zhì)的物態(tài)方程可得到：由此可以看出，如果工質(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。4. 在圖上畫出定比熱容理想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。因?yàn)榭赡娑ㄈ菁訜徇^(guò)程容積v不變，過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能增加，所以為曲線1，從下向上。可逆定壓加熱過(guò)程有：所以此過(guò)程為過(guò)原點(diǎn)的射線2，且向上。理想氣體的可逆定溫加熱過(guò)程有： 所以為曲線3，從左到右?？赡娼^熱膨脹過(guò)程有：所以為圖中的雙曲線4，且方向朝右（膨脹過(guò)程）。5.

14、將滿足空氣下列要求的多變過(guò)程表示在圖圖上 空氣升壓，升溫，又放熱； 空氣膨脹，升溫，又放熱；(此過(guò)程不可能) 的膨脹過(guò)程，并判斷、的正負(fù)； 的壓縮過(guò)程，判斷、的正負(fù)。答：（1）空氣升溫、升壓、又放熱有：此多變過(guò)程如圖所示，在pv圖上，此過(guò)程為沿著幾條曲線的交點(diǎn)A向上，即沿壓力和溫度增加的方向；在T-s圖上此過(guò)程為沿著幾條曲線的交點(diǎn)A向上。（2）空氣膨脹，升溫，又放熱有：此多變過(guò)程如圖所示，然而要想是過(guò)程同時(shí)滿足膨脹過(guò)程是不可能的。 （3）的膨脹過(guò)程，在pv圖上，膨脹過(guò)程體積增大，過(guò)程從幾條曲線的交點(diǎn)A向下；在Ts圖上，過(guò)程從幾條曲線的交點(diǎn)A向下。此過(guò)程為放熱，對(duì)外做功，內(nèi)能減少。（4）的壓縮過(guò)

15、程，在pv圖上，壓縮過(guò)程體積減小，過(guò)程從幾條曲線的交點(diǎn)A向上；在Ts圖上，過(guò)程從幾條曲線的交點(diǎn)A向上。此過(guò)程為放熱，外界對(duì)空氣做功，內(nèi)能增加。6. 在圖上，如何將理想氣體任意兩狀態(tài)間的熱力學(xué)能和焓的變化表示出來(lái)。答：理想氣體的內(nèi)能和焓都是溫度的單值函數(shù)，因此在圖上，定內(nèi)能和定焓線為一條平行于T軸的直線，只要知道初態(tài)和終態(tài)的溫度，分別在圖上找到對(duì)應(yīng)溫度下的定內(nèi)能和定焓直線，就可以確定內(nèi)能和焓的變化值。7. 凡質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的組元?dú)怏w，其摩爾分?jǐn)?shù)是否也一定較大？試舉例說(shuō)明之。答：根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系，有：從上式可以看出，對(duì)成分一定的混合氣體，分母為常數(shù)，因此摩爾分?jǐn)?shù)取決于其質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾質(zhì)量

16、的比值，對(duì)于質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的組元，如果摩爾質(zhì)量也很大，那么它的摩爾分?jǐn)?shù)可能并不大。8. 理想混合氣體的比熱力學(xué)能是否是溫度的單值函數(shù)？其是否仍遵循邁耶公式？答：不是。因?yàn)槔硐牖旌蠚怏w的比熱力學(xué)能為：其中xi是摩爾組分，而ui是溫度的單值函數(shù)，所以理想混合氣體的比熱力學(xué)能不僅是溫度的函數(shù)，還是成分的函數(shù)，或者說(shuō)對(duì)于成分固定的混合理想氣體，其內(nèi)能僅是溫度的單值函數(shù)。其仍遵循邁耶公式，因?yàn)椋?. 有人認(rèn)為由理想氣體組成的封閉系統(tǒng)吸熱后，其溫度必定增加，這是否完全正確？你認(rèn)為哪一種狀態(tài)參數(shù)必定增加？答：不正確，因?yàn)閷?duì)于成分固定的混合理想氣體，其內(nèi)能是僅是溫度的單值函數(shù)，如果在過(guò)程中吸熱的同時(shí)對(duì)外作正功，

17、當(dāng)作的正功大于吸熱量，其內(nèi)能必然減少，溫度必然降低。只有熵值必定增加，因?yàn)楦鶕?jù)克勞休斯不等式有:其中等號(hào)適用于可逆過(guò)程，不等號(hào)適用于不可逆過(guò)程，對(duì)于不可逆過(guò)程，T為熱源的溫度，由于溫度T恒大于零，所以當(dāng)過(guò)程為吸熱過(guò)程（）時(shí)，系統(tǒng)的熵必然增加。10. 圖317所示的管段，在什么情況下適合作噴管？在什么情況下適合作擴(kuò)壓管？答：當(dāng)時(shí)，要想使氣流的速度增加，要求噴管的截面積沿氣流方向逐漸減小，即漸縮噴管；而當(dāng)時(shí)，要想使氣流的速度增加，要求噴管的截面積沿氣流方向逐漸增加，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谧钚〗孛嫣帤饬鞯牧魉偾『玫扔诋?dāng)?shù)芈曀?。所以?duì)于亞聲速氣流，漸縮管適用于做噴管，

18、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。習(xí) 題3-1 解：設(shè)定熵壓縮過(guò)程的終態(tài)參數(shù)為，而定溫壓縮過(guò)程的終態(tài)參數(shù)為,根據(jù)給定的條件可知：又因?yàn)閮蓚€(gè)終態(tài)的熵差為，固有：所以有：對(duì)于定熵壓縮過(guò)程有：所以：3-2 解：設(shè)氣體的初態(tài)參數(shù)為，閥門開啟時(shí)氣體的參數(shù)為，閥門重新關(guān)閉時(shí)氣體的參數(shù)為，考慮到剛性容器有：，且。當(dāng)閥門開啟時(shí)，貯氣筒內(nèi)壓力達(dá)到Pa，所以此時(shí)筒內(nèi)溫度和氣體質(zhì)量分別為：閥門重新關(guān)閉時(shí)，筒內(nèi)氣體壓力降為 Pa，且筒內(nèi)空氣溫度在排氣過(guò)程中保持不變，所以此時(shí)筒內(nèi)氣體質(zhì)量為：所以，因加熱失掉的空氣質(zhì)量為：3-3 解：氣體可以看作是理想氣體

19、，理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，選取絕熱氣缸內(nèi)的兩部分氣體共同作為熱力學(xué)系統(tǒng)，在過(guò)程中，由于氣缸絕熱，系統(tǒng)和外界沒(méi)有熱量交換，同時(shí)氣缸是剛性的，系統(tǒng)對(duì)外作功為零，故過(guò)程中系統(tǒng)的內(nèi)能不變，而系統(tǒng)的初溫為30，所以平衡時(shí)系統(tǒng)的溫度仍為30。設(shè)氣缸一側(cè)氣體的初始參數(shù)為，終態(tài)參數(shù)為，另一側(cè)氣體的初始參數(shù)為，終態(tài)參數(shù)為，重新平衡時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的總體積不變，所以先要求出氣缸的總體積。終態(tài)時(shí)，兩側(cè)的壓力相同，即，對(duì)兩側(cè)分別寫出狀態(tài)方程，聯(lián)立求解可得到終態(tài)時(shí)的壓力為：3-4 解：由于Ar可看作理想氣體，理想氣體的內(nèi)能時(shí)溫度的單值函數(shù)，過(guò)程中內(nèi)能不變，故終溫，由狀態(tài)方程可求出終壓為：熵的變化為：3-5 解：由于活

20、塞和氫氣側(cè)氣缸均是絕熱的，所以氫氣在過(guò)程中沒(méi)有從外界吸入熱量，可看可逆絕熱過(guò)程，所以氫氣的終溫為：根據(jù)狀態(tài)方程可得到終態(tài)時(shí)氫氣的體積：所以，空氣終態(tài)的體積為：故空氣的終溫為：把空氣和氧氣作為熱力學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得到外界加入的熱量為：3-6 解：選取氣缸中的空氣作為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)的初壓為：當(dāng)去掉一部分負(fù)載，系統(tǒng)重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，其終壓為：過(guò)程可看作可逆絕熱膨脹過(guò)程，所以：所以，活塞的上升距離為：3-7 解： 定溫：，由理想氣體的狀態(tài)方程可得到初終態(tài)的體積：所以氣體對(duì)外所作的功和吸收的熱量分別為： 定熵：相當(dāng)于可逆絕熱過(guò)程，氣體對(duì)外所作的功和熱量分別為：終溫為： n=1.2：

21、為多方過(guò)程，根據(jù)過(guò)程方程可得到氣體的終溫為：氣體對(duì)外所作的功和熱量分別為：37解：（1）如果放氣過(guò)程很快，瓶?jī)?nèi)氣體來(lái)不及和外界交換熱量，同時(shí)假設(shè)容器內(nèi)的氣體在放氣過(guò)程中，時(shí)時(shí)處于準(zhǔn)平衡態(tài)，過(guò)程可看作可逆絕熱過(guò)程，所以氣體終溫為：瓶?jī)?nèi)原來(lái)的氣體質(zhì)量為：放氣后瓶?jī)?nèi)氣體的質(zhì)量為：所以放出的氧氣質(zhì)量為：（2）閥門關(guān)閉后，瓶?jī)?nèi)氣體將升溫，直到和環(huán)境溫度相同，即,壓力將升高，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得到，最終平衡時(shí)的壓力為：（3）如果放氣極為緩慢，以至瓶?jī)?nèi)氣體與外界隨時(shí)處于熱平衡，即放氣過(guò)程為定溫過(guò)程，所以放氣后瓶?jī)?nèi)的氣體質(zhì)量為：故所放的氧氣比的一種情況多。3-8 解：理想氣體可逆多變過(guò)程對(duì)外作的功和吸收的

22、熱量分別為：兩式相除，并考慮到，可得到：由多方過(guò)程的過(guò)程方程可得到：所以有：把值帶入多方過(guò)程功的表達(dá)式中，可求出：所以有：310 解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，每小時(shí)產(chǎn)生煙氣的體積為：所以可得到煙囪出口處的內(nèi)直徑為：311解：因?yàn)榧俣ㄈ細(xì)饩哂欣硐霘怏w的性質(zhì)，查空氣平均比定壓熱容表得：所以過(guò)程中燃?xì)獾撵刈優(yōu)椋河捎陟販p少，對(duì)于可逆過(guò)程，熵減少意味著過(guò)程是放熱過(guò)程312 解：根據(jù)剛性容器A和彈性球B中氣體的初態(tài)參數(shù)，可求出A和B中包含的氣體質(zhì)量分別為：打開閥門，重新平衡后，氣體溫度依然保持不變，球內(nèi)壓力（也即總壓力）和球的直徑成正比，故設(shè)：帶入彈性球B的初始體積和壓力值可得到：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有：所

23、以，球B終態(tài)的壓力和體積分別為：313 解：假設(shè)氣體的定壓和定容比熱容都是常數(shù)，首先計(jì)算此理想氣體的氣體常數(shù)和定壓、定容比熱容：所以其焓變和熵變分別為：3-14 解：設(shè)氣體的初態(tài)參數(shù)為，終態(tài)參數(shù)為。 可逆絕熱膨脹：根據(jù)過(guò)程方程可得到終溫：氣體對(duì)外所作的功和熵變分別為： 氣體向真空自由膨脹：氣體對(duì)外不作功，且和外界無(wú)熱量交換，故內(nèi)能不變，由于理想氣體的內(nèi)能和焓均是溫度的單值函數(shù)，所以氣體溫度保持不變，焓也保持不變，即過(guò)程中氣體熵變?yōu)椋?-15 解：按定值比熱容計(jì)算：空氣可看作是雙原子分子氣體，故有：根據(jù)可逆絕熱過(guò)程的過(guò)程方程，可得到終態(tài)壓力為：內(nèi)能和與外界交換的功量分別為：按空氣熱力性質(zhì)表的數(shù)據(jù)

24、計(jì)算：查表得所以有：3-16 解：首先把標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的體積流量值轉(zhuǎn)換為入口狀態(tài)下和出口狀態(tài)下的體積流量值：轉(zhuǎn)化為質(zhì)量流量為：根據(jù)開口系統(tǒng)的能量方程，忽略進(jìn)出口宏觀動(dòng)能和勢(shì)能的變化并考慮到氣體流動(dòng)時(shí)對(duì)外不作軸功，故有煙氣每小時(shí)所提供的熱量為：（1）用平均定壓質(zhì)量比熱容數(shù)據(jù)計(jì)算查表并通過(guò)插值可得到：所以有：（2）將空氣視為雙原子理想氣體，用定比熱容進(jìn)行計(jì)算所以有：3-17 解：混合后各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：折合分子量為：3-18 解：體積分?jǐn)?shù)等于摩爾分?jǐn)?shù)：體積流量為：3-19 解：根據(jù)混合理想氣體的狀態(tài)方程有：又因?yàn)椋郝?lián)立求解得到：3-20 解： 該未知?dú)怏w的氣體常數(shù)及摩爾質(zhì)量M：根據(jù)混合理想氣體狀

25、態(tài)方程可得：氣體組元的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為：所以未知?dú)怏w的氣體常數(shù)： 該未知?dú)怏w的分壓力：未知?dú)怏w為氮?dú)?，先求出它的摩爾分?jǐn)?shù)：所以氮?dú)獾姆謮簽椋?-21 解：理想氣體兩過(guò)程之間的熵差為：由于假設(shè)理想氣體的比熱容為常數(shù)，所以有：考慮到理想氣體多變過(guò)程（）的過(guò)程方程及定容比熱容和CV、Rg的關(guān)系：把上面三式帶入熵的表達(dá)式并整理可得：考慮到理想氣體多變過(guò)程（）的過(guò)程方程及定容比熱容和CV、Rg的關(guān)系：把上面兩式帶入熵的表達(dá)式并整理可得：3-22 解：在T-s圖上任意兩條定壓線之間的水平距離為，在相同的溫度T下，壓力分別為p1和p2時(shí)兩態(tài)的熵差,故有： 顯然不管在任何溫度下，它們都相等；在T-s圖上任意兩條

26、定容線之間的水平距離為，在相同的溫度T下，體積分別為V1和V2時(shí)兩態(tài)的熵差,故有：顯然不管在任何溫度下，它們都相等。3-23 解：根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程，可求出初態(tài)和終態(tài)氣體的比容分別為：由cP和cV的關(guān)系，可得到：所以每千克氣體內(nèi)能和熵的變化分別為：3-24 解：可逆定壓過(guò)程系統(tǒng)從外界吸收的熱量等于系統(tǒng)焓的變化，所以有：系統(tǒng)內(nèi)能的變化為：所以系統(tǒng)對(duì)外所作的功為：3-25 解：設(shè)理想氣體的摩爾數(shù)為n，由理想氣體的狀態(tài)方程可得：由于過(guò)程的焓變已知，所以可得到該理想氣體的摩爾定壓熱容：所以氣體的摩爾定容熱容為：由此可求出該氣體的摩爾質(zhì)量：所以氣體的內(nèi)能變化為：氣體的定壓熱容為：3-26 解： 可逆

27、膨脹；可逆定溫膨脹過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外所作的功及熵變?yōu)椋?向真空膨脹；理想氣體的絕熱真空自由膨脹系統(tǒng)對(duì)外不作功W=0，熵變?yōu)椋?在外壓恒為0.1MPa的環(huán)境中膨脹。此過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外所作的功無(wú)法計(jì)算，如果過(guò)程終態(tài)為平衡態(tài)，則系統(tǒng)熵變依然為：3-27 解：要想判斷噴管的形狀，必須計(jì)算臨界壓力Pcr，MPa可見被壓大于臨界壓力，故在出口處沒(méi)有達(dá)到當(dāng)?shù)芈曀?，所以此噴管為漸縮噴管。計(jì)算噴管出口截面面積，首先要知道噴管出口截面的參數(shù)，所以噴管的出口截面面積為：3-28 解：當(dāng)被壓取臨界壓力時(shí)可達(dá)到最大質(zhì)量流量，根據(jù)臨界壓力與初壓的關(guān)系可得：最大質(zhì)量流量為：3-29 解：首先計(jì)算入口參數(shù)所以臨界壓力，即被壓為：最大質(zhì)

28、量流量為：由絕熱過(guò)程方程可得到出口比容為：所以出口流速為：3-30 解：溫度計(jì)測(cè)量的是空氣的滯止溫度，所以空氣實(shí)際溫度為：3-31 解：如果在噴管中氣體是理想的流動(dòng)，即為可逆絕熱穩(wěn)定流動(dòng)，則根據(jù)過(guò)程方程，可得到理論出口參數(shù)為：所以理論出口流速為：所以實(shí)際出口流速為：所以實(shí)際出口溫度為：由理想氣體的狀態(tài)方程可得到：所以噴管中氣體的流量為：3-32 解：滯止溫度分別為： 滯止壓力分別為：第四章思考題1. 循環(huán)的熱效率公式 和 有何區(qū)別？各適用什么場(chǎng)合？ 答：前式適用于各種可逆和不可逆的循環(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；不可逆循環(huán)的熱效率

29、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。不是所有的可逆循環(huán)的熱效率都相等，必須保證相同的條件下。在相同的初態(tài)和終態(tài)下，不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率。3. 熱力學(xué)第二定律可否表述為“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”？答： 不對(duì)， 必須保證過(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。否則熱能可以全部變?yōu)闄C(jī)械能，比如理想氣體的定溫膨脹過(guò)程，系統(tǒng)把從外界吸收的熱量全部轉(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)生改變了。4. 下列說(shuō)法是

30、否正確？為什么？ 熵增大的過(guò)程為不可逆過(guò)程； 不可逆過(guò)程的熵變無(wú)法計(jì)算； 若工質(zhì)從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆途徑到達(dá)同一終態(tài)，則不可逆途徑的必大于可逆途徑的； 工質(zhì)經(jīng)歷不可逆循環(huán)后； 自然界的過(guò)程都是朝著熵增的方向進(jìn)行的，因此熵減小的過(guò)程不可能實(shí)現(xiàn)； 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，只有孤立系統(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)，相等；（4）不對(duì)，工質(zhì)經(jīng)歷可逆和不可逆循環(huán)后都回到初態(tài)，所以熵變?yōu)榱恪＃?）不對(duì)，比如系統(tǒng)的理想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

31、熵一定增大，但是系統(tǒng)放熱，熵不一定減小。如果是可逆過(guò)程，熵才一定減小。5. 若工質(zhì)從同一初態(tài)出發(fā)，分別經(jīng)歷可逆絕熱過(guò)程與不可逆絕熱過(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)圖進(jìn)行分析.答：不可逆過(guò)程熵大，可逆過(guò)程作功大6. 如果工質(zhì)從同一初態(tài)出發(fā)，分別經(jīng)歷可逆定壓過(guò)程與不可逆定壓過(guò)程，從同一熱源吸收了相同的熱量，工質(zhì)終態(tài)的熵是否相同？為什么？答： 不相同，因?yàn)槎邔?duì)外所作的功不同，而它們從同一熱源吸收了相同的熱量，所以最終二者內(nèi)能的變化不同，故此二者的終態(tài)不同，由于熵是狀態(tài)參數(shù)，它們從同一初態(tài)出發(fā)，故終態(tài)的熵不同。7. 工質(zhì)由初態(tài)經(jīng)過(guò)一不可逆絕熱過(guò)程膨脹到終態(tài)，問(wèn)

32、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)一不可逆絕熱過(guò)程膨脹到終態(tài)，其熵增加，要想使其回到初態(tài)，過(guò)程的熵必須減少，而絕熱過(guò)程是不能使其熵減少的，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20 kJ，對(duì)外作功25 kJ，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)不可逆絕熱過(guò)程使系統(tǒng)回到初態(tài)？答：根據(jù)克勞休斯不等式，我們知道系統(tǒng)在過(guò)程中的熵變滿足：即：系統(tǒng)的熵增加，要想使系統(tǒng)回到初態(tài)，新的過(guò)程必須使系統(tǒng)熵減少，而可逆絕熱過(guò)程熵不變，不可逆絕熱過(guò)程熵增加，因而不可能通過(guò)一個(gè)可逆過(guò)程或者一個(gè)不可逆過(guò)程使系統(tǒng)回到初態(tài)。9. 閉口系統(tǒng)經(jīng)歷了一不可逆過(guò)

33、程對(duì)外作功10 kJ，同時(shí)放出熱量5 kJ，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。習(xí) 題41 解: 由熱量守恒 由克勞休斯不等式： 它的設(shè)計(jì)是不合理的42 解：采用電爐取暖時(shí)，當(dāng)采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)卡諾熱泵時(shí)，4-3 解： （1）熱效率為 （2） 吸熱 放熱 （3）性能系數(shù) 得到 所以 44 解： 對(duì)于制冷機(jī) 對(duì)于熱機(jī)45 解：理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，氣體向真空的膨脹過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外不作功，且過(guò)程絕熱，系統(tǒng)的內(nèi)能不變，故氣體溫度不變：由得到熱力學(xué)能變化為 熵的變化為4-6 解： （1）氣體熵變?yōu)?熱源熵變?yōu)?總熵變?yōu)?（2）氣體熵變?yōu)?/p>

34、 熱源熵變?yōu)?總熵變?yōu)?（3）氣體熵變?yōu)?熱源熵變?yōu)?總熵變?yōu)?47 解： （1）由孤立系統(tǒng)熵增原理： 所以有： （2）總功量為： （3）所以 總熵變?yōu)椋?48 解：選取兩個(gè)容器中的氣體為熱力學(xué)系統(tǒng)，過(guò)程中系統(tǒng)絕熱且無(wú)外功，所以 設(shè)終態(tài)容積分別為, 聯(lián)立求解所以有：左側(cè)氣體熵變：右側(cè)氣體熵變：總熵變?yōu)?49解：把閉口系統(tǒng)和熱源取為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，為孤立系，根據(jù)孤立系統(tǒng)熵增原理：所以該過(guò)程是不可能的410 解：（1）根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)方程，煙氣放熱： （2）Q2取最小時(shí)，此過(guò)程可逆，取煙氣、工質(zhì)和低溫?zé)嵩礊橄到y(tǒng)，此系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，孤立系統(tǒng)的可逆過(guò)程熵不變 （3）4-11 解：此過(guò)程為等容過(guò)程，所以取

35、空氣和螺旋槳為研究的系統(tǒng)，此系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，假設(shè)空氣為理想氣體，并假設(shè)螺旋槳為功源，過(guò)程中熵不變，此孤立系統(tǒng)的熵變等于熵產(chǎn)，所以有：所以做功能力的損失為： 假設(shè)環(huán)境溫度為20度，所以：4-12 解：根據(jù)溫度流動(dòng)的過(guò)程方程有：所以空氣在壓縮過(guò)程中的熵變?yōu)椋核宰龉δ芰Φ膿p失為：4-13 解：混合后的溫度為： 熵變?yōu)椋?4-14 解：依題意： 故制冷機(jī)得到的功為： 又 所以4-15 解：（1）根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)的過(guò)程方程可得： （2）進(jìn)口處 出口處 （3） 所以壓氣機(jī)所需的最小有用功為：（4） 作功能力損失為：4-16 解：依題意：所以：4-17 解： （1）冬季 所以 （2）夏季 即 所以 4-18

36、解：因?yàn)?所以該過(guò)程為放熱過(guò)程4-19 解：根據(jù)熱力學(xué)第一定律有：環(huán)境的熵變?yōu)椋哼x取氣缸中的氣體和環(huán)境為研究的熱力學(xué)系統(tǒng)，此系統(tǒng)為孤立系統(tǒng)，其熵變等于熵產(chǎn)所以：第五章思考題1. 熱水泵必須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)，因?yàn)樗魵獠荒芸醋魇抢硐霘怏w，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)能是改變的，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，因?yàn)樗娜?/p>

37、點(diǎn)溫度為0.01，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)歷汽化過(guò)程？為什么？答：不可以，因?yàn)樗呐R界點(diǎn)壓力為22.12MPa，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)，而是由液相連續(xù)的到達(dá)氣相。5. 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)，此結(jié)論是否正確？為什么？答：不正確，因?yàn)槎▔浩^(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

38、飽和濕空氣分別判斷干球溫度、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，在相同相對(duì)濕度的情況下，溫度高，Ps大，所以，溫度高含濕量大。11. 早晨有霧，為什么往往是好天氣？答：早晨有霧，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

39、漸上升后，小水滴逐漸汽化，所以往往是好天氣。習(xí) 題5-2 解：用水蒸氣表：，所以為濕飽和蒸汽。 查h-s圖得到：53 解：1、查表得： 所以： 2、當(dāng)時(shí)，比容仍然為所以為濕飽和蒸汽。 3、 傳出的熱量為： 5-4 解：查表得： 所以： 時(shí)， 所以為濕飽和蒸汽。 傳出的熱量為： 5-5 解：查表得到：時(shí)1 MPa2 Mpa1.3 MPa(kJ/kg)3157.73137.23151.55(kJ/kg.K)7.30186.95747.1985理想的絕熱過(guò)程，熵不變，所以有：,查表得到P2時(shí)的參數(shù)：,所以干度為：所以出口乏氣的焓為：根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)的過(guò)程方程，可得：56 解：查表并插值得到：, 吸熱量為

40、： 需要媒量為：57 解：查表得到： 當(dāng)飽和壓力為時(shí)， 所以： 查表得到：當(dāng)時(shí) 過(guò)熱蒸汽在汽輪機(jī)中的理想絕熱膨脹過(guò)程，熵不變，所以有： 查圖得到：當(dāng)，時(shí)， 所以：58 解：查表得到： 當(dāng)飽和壓力為時(shí)， 所以： 加熱后為的干飽和蒸汽 吸熱過(guò)程為定容過(guò)程，所以吸熱量為 所需時(shí)間為5-9 解：MPa、的蒸汽處于過(guò)熱狀態(tài)，k1.30由臨界壓力比可得： 所以 查圖表并插值得到：理想絕熱過(guò)程熵不變，所以有：查表可得： 所以出口速度為：5-10 解： 查表得到：時(shí)， 所以：5-11 解：由查表得到： 加熱過(guò)程比濕度不變，沿定d線到，在干燥器中經(jīng)歷的是絕熱加濕過(guò)程，其焓值近似不變，沿定h線到， 所以干空氣的流

41、量為 濕空氣的流量為 所消耗的熱量為：5-12 解：由查表得到： 沿定d線到在沿定到得到 析出水量為： 沿定d線到得到 加熱量為：5-13 解：查表知對(duì)應(yīng)的飽和壓力為 對(duì)應(yīng)的飽和壓力為 所以5-14 解：由查表得到： 加入的水蒸氣的量為： 由及得到：5-15 解：查表知對(duì)應(yīng)的飽和壓力為 對(duì)應(yīng)的飽和壓力為 所以相對(duì)濕度為： 加熱到40oC,絕對(duì)濕度不變，查表得到：5-16 解: 由查表得到: , 所以： 當(dāng)冷卻到300C時(shí),比容仍為,此時(shí)為濕蒸汽: 查表得: 總傳熱量為 環(huán)境的熵變?yōu)? 蒸汽熵變?yōu)? 金屬球的熵變?yōu)?總熵變?yōu)?第六章思考題1. 試畫出簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力裝置的系統(tǒng)圖、簡(jiǎn)單蒸汽動(dòng)力循環(huán)的p

42、-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，能否將全部蒸汽抽出來(lái)用于回?zé)?？為什么回?zé)崮芴岣邿嵝?？答：采用回?zé)岽胧?，雖然對(duì)每kg蒸汽來(lái)說(shuō)做功量減少，但抽汽在凝結(jié)時(shí)所放出的潛熱卻全部得到的利用，進(jìn)入鍋爐給水溫度提高了，使每kg工質(zhì)在鍋爐中吸收的熱量大為減少，因此，提高了循環(huán)效率。但抽汽量不是越多越好，是根據(jù)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)熱效率不高的原因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：乏氣如果是水汽混合的，則不能進(jìn)行壓縮。如果全部是氣體進(jìn)行壓縮，則體積流量太大，需要采用大尺寸的機(jī)器設(shè)備，是不利的。

43、4. 卡諾循環(huán)優(yōu)于相同溫度范圍的其它循環(huán)，為什么蒸汽動(dòng)力循環(huán)不采用卡諾循環(huán)？答：與郎肯循環(huán)相同溫限的卡諾循環(huán)，吸熱過(guò)程將在氣態(tài)下進(jìn)行，事實(shí)證明氣態(tài)物質(zhì)實(shí)現(xiàn)定溫過(guò)程是十分困難的，所以過(guò)熱蒸汽卡諾循環(huán)至今沒(méi)有被采用。那么，能否利用飽和區(qū)（氣液兩相區(qū)）定溫定壓的特性形成飽和區(qū)的卡諾循環(huán)，從原理上看是可能的，但是實(shí)施起來(lái)，有兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，一是，汽輪機(jī)出口位于飽和區(qū)干度不高處，濕度太大使得高速運(yùn)轉(zhuǎn)的汽輪機(jī)不能安全運(yùn)行，同時(shí)不可逆損失增大，其二，這樣的卡諾循環(huán)，壓縮過(guò)程將在濕蒸汽區(qū)進(jìn)行，氣液混和工質(zhì)的壓縮會(huì)給泵的設(shè)計(jì)和制造帶來(lái)難以克服的困難，因此迄今蒸汽動(dòng)力循環(huán)未采用卡諾循環(huán)。 5. 如果柴油機(jī)在使用過(guò)程

44、中，噴油嘴保養(yǎng)不好，致使燃油霧化不良，燃燒延遲，問(wèn)此時(shí)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性如何？答：燃燒延遲，沒(méi)有充分膨脹便開始排氣，這將使熱效率顯著降低，且排氣冒黑煙，這是很不好的。6. 今有兩個(gè)內(nèi)燃機(jī)的混合加熱循環(huán)，它們的壓縮比、初態(tài)、總的加熱量相同，但兩者的定容升壓比不同，（1）請(qǐng)?jiān)趐-v圖與T-s圖上表示出這兩個(gè)循環(huán)的相對(duì)位置；（2）利用T-s圖定性地比較這兩個(gè)循環(huán)的熱效率。7. 燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)與內(nèi)燃機(jī)循環(huán)相比有何優(yōu)點(diǎn)？為什么前者的熱效率低于后者？答：燃?xì)廨啓C(jī)與內(nèi)燃機(jī)相比，沒(méi)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以采用很高的轉(zhuǎn)速，并且可以連續(xù)進(jìn)氣，因而可以制成大功率的動(dòng)力裝置。但要保持燃?xì)廨啓C(jī)長(zhǎng)期安全運(yùn)行，必須限制燃?xì)膺M(jìn)燃?xì)?/p>

45、輪機(jī)時(shí)的最高溫度，目前為700800C，所以效率比較低。8. 試述動(dòng)力循環(huán)的共同特點(diǎn)。答：有工質(zhì)在高溫?zé)嵩次鼰幔诘蜏責(zé)嵩捶艧幔?duì)外輸出功。習(xí)題6-1 解：1點(diǎn)：P1=4MPa, t1=400C查表得：h1=3215.71kJ/kg, s1=6.773kJ/(kg.K) 2點(diǎn)：s2=s1=6.773kJ/(kg.K), P2=4KPa 查表得：h2=2040.13kJ/kg, x =0.7893(4)點(diǎn)：由P3=P2=4KPa 查表得：h3=121.29kJ/kg 吸熱量：q1=h1-h3=3215.71121.29=3094.42kJ/kg 凈功量：wnet=h1-h2=3215.7120

46、40.13=1175.58kJ/kg熱效率：=37.99% 干度：x=0.7891點(diǎn)：由P1=4MPa, t1=550C 查表得：h1=3558.58kJ/kg, s1=7.233kJ/(kg.K) 2點(diǎn)：由s2=s1=7.233kJ/(kg.K), P2=4kPa 查表得：h2=2179.11kJ/kg, x=0.846 3(4)點(diǎn)：由P3=4kPa, 查表得: h3=121.29kJ/kg 吸熱量：q1=h1h3=3558.58121.29=3437.29kJ/kg 凈功量：wnet=h1h2=3558.58-2179.11=1379.47kJ/kg 熱效率：=40.13%干度：x=0.846 6-2 解：