2019工程熱力學(xué)習(xí)題集(全)

1、工程熱力學(xué)一、簡答題(每小題5分，共40分)1. 什么是熱力過程？可逆過程的主要特征是什么？答：熱力系統(tǒng)從一個平衡態(tài)到另一個平衡態(tài)，稱為熱力過程?？赡孢^程的主要特征是驅(qū)動過程進(jìn)行的勢差無限小，即準(zhǔn)靜過程，且無耗散。2.溫度為500C的熱源向熱機(jī)工質(zhì)放出500 kJ的熱量，設(shè)環(huán)境溫度為30C，試問這部分熱量的火用（yong）值（最大可用能）為多少？答：303.95kJ3.兩個不同溫度（T1,T2）的恒溫?zé)嵩撮g工作的可逆熱機(jī)，從高溫?zé)嵩碩1吸收熱量Q1向低溫?zé)嵩碩2放出熱量Q2，證明：由高溫?zé)嵩础⒌蜏責(zé)嵩?、熱機(jī)和功源四個子系統(tǒng)構(gòu)成的孤立系統(tǒng)熵增。假設(shè)功源的熵變SW =0。證明：四個子系統(tǒng)構(gòu)成的孤立

2、系統(tǒng)熵增為（1分）對熱機(jī)循環(huán)子系統(tǒng)： 1分1分根據(jù)卡諾定理及推論：1分則：。1分4. 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，如右圖所示。若將隔板抽去，試分析容器中空氣的狀態(tài)參數(shù)（T、P、u、s、v）如何變化，并簡述為什么。答：u、T不變，P減小，v增大，s增大。5. 試由開口系能量方程一般表達(dá)式出發(fā)，證明絕熱節(jié)流過程中，節(jié)流前后工質(zhì)的焓值不變。（絕熱節(jié)流過程可看作穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，宏觀動能和重力位能的變化可忽略不計）答：開口系一般能量方程表達(dá)式為絕熱節(jié)流過程是穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，因此有如下簡化條件，則上式可以簡化為：根據(jù)質(zhì)量守恒，有代入能量方程，有6. 什么是理想混合氣體中某

3、組元的分壓力？試按分壓力給出第i組元的狀態(tài)方程。答：在混合氣體的溫度之下，當(dāng)i組元單獨(dú)占有整個混合氣體的容積（中容積）時對容器壁面所形成的壓力，稱為該組元的分壓力；若表為Pi，則該組元的狀態(tài)方程可寫成：PiV = miRiT 。7. 高、低溫?zé)嵩吹臏夭钣?，卡諾制冷機(jī)的制冷系數(shù)是否就愈大，愈有利？試證明你的結(jié)論。答：否，溫差愈大，卡諾制冷機(jī)的制冷系數(shù)愈小，耗功越大。（2分）證明：，當(dāng)不變，時，、。即在同樣下(說明得到的收益相同)，溫差愈大，需耗費(fèi)更多的外界有用功量，制冷系數(shù)下降。（3分）8.一個控制質(zhì)量由初始狀態(tài)A分別經(jīng)可逆與不可逆等溫吸熱過程到達(dá)狀態(tài)B，若兩過程中熱源溫度均為。試證明系統(tǒng)在可

4、逆過程中吸收的熱量多，對外做出的膨脹功也大。答：經(jīng)歷可逆或不可逆定溫過程后，按題給兩種情況下過程的初、終狀態(tài)相同，因而系統(tǒng)的熵變相同。由系統(tǒng)的熵方程，對于可逆過程其熵產(chǎn)為零，故熱熵流將大于不可逆過程?？梢?，可逆過程的熱量將大于不可逆過程；（3分）由熱力學(xué)第一定律，因過程的初、終狀態(tài)相同，熱力學(xué)能變化u相同，故可逆與不可逆兩種情況相比，可逆過程的過程功亦較大。（2分）二、作圖題：（每小題5分，共10分）1. 試在所給參數(shù)坐標(biāo)圖上定性地畫出理想氣體過點(diǎn)1的下述過程，分別指出該過程的過程指數(shù)n應(yīng)當(dāng)在什么數(shù)值范圍內(nèi) (圖中請標(biāo)明四個基本過程線)：1）壓縮、升溫、吸熱的過程2）膨脹、降溫、吸熱的過程。答

5、： (1)； (2) 評分：四條基本線（2分）兩條曲線（2分）n取值（1分）2. 如圖所示Ts圖上理想氣體任意可逆過程12的熱量如何表示？熱力學(xué)能變化量、焓變化量如何表示？若過程12是不可逆的，上述各量是否相同？(請寫出簡明的作圖方法。)答：對可逆過程，熱量為面積1-m-k-2-1，熱力學(xué)能變化量為面積1-m-n-2v-1，焓變化量為1-m-g-2p-1。對不可逆過程，熱量無法表示，熱力學(xué)能和焓變化量相同三、計算題：（共50分）1. 壓氣機(jī)在95 kPa、25 的狀態(tài)下穩(wěn)定地以340 m3/min的容積流率吸入空氣，進(jìn)口處的空氣流速可以忽略不計；壓氣機(jī)排口處的截面積為0.025 m2，排出的壓

6、縮空氣的參數(shù)為200 kPa、120 。壓氣機(jī)的散熱量為60 kJ/min。已知空氣的氣體常數(shù)Rg=0.287 kJ/(kg.K)，比定熱容cV=0.717 kJ/(kg.K)，求壓氣機(jī)所消耗的功率。（16分）解：以壓氣機(jī)中空氣為研究對象，其穩(wěn)定工況的能量方程為即（a）其中：將以上數(shù)據(jù)代入式（a），可得壓氣機(jī)所消耗的功率為：2. 在高溫環(huán)境中有一容器，A側(cè)裝有2 kg氮?dú)?，壓力?.07 MPa，溫度為67； B側(cè)裝有8 kg氮?dú)?，壓力?.1 MPa，溫度為17，。A和B的壁面均為透熱壁面，它們之間用管道和閥門相連，見附圖。現(xiàn)打開閥門，氮?dú)庥葿流向A。氮?dú)饪梢暈槔硐霘怏w，已知?dú)怏w常數(shù)Rg,N

7、2 = 297 J/(kgK)，過程中的平均定容比熱容cv = 0.742 kJ/( kgK)，若壓力平衡時容器中氣體溫度為t2 = 40，試求：平衡時終壓力P2；吸熱量Q；氣體的熵變。（18分）解：容器A和B的容積分別為（4分）取A B中的氣體為系統(tǒng)（CM），m = mAmB = 2 8 =10 kgV = VAVB = 2.8851 6.8904 = 9.7755 m3（2分）終態(tài)時的氣體壓力（2分）按題給，系統(tǒng)不對外作功，有（5分）原在A中的氮?dú)忪刈儯?分）原在B中的氮?dú)忪刈儯?分）全部氮?dú)獾撵刈儯?分）3. 將100 kg溫度為30 的水與200 kg溫度為80 的水在絕熱容器中混合，

8、假定容器內(nèi)壁與水之間也是絕熱的，且水的比熱容為定值，取，環(huán)境溫度為17 。求混合過程導(dǎo)致的可用能損失？（16分）解：以絕熱熔器內(nèi)水為研究對象，由其能量方程可得可得水的混合過程的熵變?yōu)橛捎诮^熱混合過程的做功能力的損失為基本概念閉口系與外界無物質(zhì)交換，系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量將保持恒定，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：否。當(dāng)一個控制質(zhì)量的質(zhì)量入流率與質(zhì)量出流率相等時（如穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng)），系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)量將保持恒定不變。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，所以開口系不可能是絕熱系。這種觀點(diǎn)對不對，為什么?答：不對。“絕熱系”指的是過程中與外界無熱量交換的系統(tǒng)。熱量是指

9、過程中系統(tǒng)與外界間以熱的方式交換的能量，是過程量，過程一旦結(jié)束就無所謂“熱量”。物質(zhì)并不“擁有”熱量。一個系統(tǒng)能否絕熱與其邊界是否對物質(zhì)流開放無關(guān)。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)與均勻狀態(tài)有何區(qū)別和聯(lián)系?答：“平衡狀態(tài)”與“穩(wěn)定狀態(tài)”的概念均指系統(tǒng)的狀態(tài)不隨時間而變化，這是它們的共同點(diǎn)；但平衡狀態(tài)要求的是在沒有外界作用下保持不變；而平衡狀態(tài)則一般指在外界作用下保持不變，這是它們的區(qū)別所在。倘使容器中氣體的壓力沒有改變，試問安裝在該容器上的壓力表的讀數(shù)會改變嗎？在絕對壓力計算公式中，當(dāng)?shù)卮髿鈮菏欠癖囟ㄊ黔h(huán)境大氣壓?答：可能會的。因?yàn)閴毫Ρ砩系淖x數(shù)為表壓力，是工質(zhì)真實(shí)壓力與環(huán)境介質(zhì)壓力

10、之差。環(huán)境介質(zhì)壓力，譬如大氣壓力，是地面以上空氣柱的重量所造成的，它隨著各地的緯度、高度和氣候條件不同而有所變化，因此，即使工質(zhì)的絕對壓力不變，表壓力和真空度仍有可能變化?！爱?dāng)?shù)卮髿鈮骸辈⒎蔷褪黔h(huán)境大氣壓。準(zhǔn)確地說，計算式中的Pb應(yīng)是“當(dāng)?shù)丨h(huán)境介質(zhì)”的壓力，而不是隨便任何其它意義上的“大氣壓力”，或被視為不變的“環(huán)境大氣壓力”。溫度計測溫的基本原理是什么?答：溫度計對溫度的測量建立在熱力學(xué)第零定律原理之上。它利用了“溫度是相互熱平衡的系統(tǒng)所具有的一種同一熱力性質(zhì)”，這一性質(zhì)就是“溫度”的概念。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)是什么?為什么?答：由選定的任意一種測溫物質(zhì)的某種物理性質(zhì)，采用任意一種溫度標(biāo)定規(guī)則所得

11、到的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。由于經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)依賴于測溫物質(zhì)的性質(zhì)，當(dāng)選用不同測溫物質(zhì)制作溫度計、采用不同的物理性質(zhì)作為溫度的標(biāo)志來測量溫度時，除選定的基準(zhǔn)點(diǎn)外，在其它溫度上，不同的溫度計對同一溫度可能會給出不同測定值（盡管差值可能是微小的），因而任何一種經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)都不能作為度量溫度的標(biāo)準(zhǔn)。這便是經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的根本缺點(diǎn)。促使系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因是什么?舉例說明。答：分兩種不同情況：若系統(tǒng)原本不處于平衡狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)各部分間存在著不平衡勢差，則在不平衡勢差的作用下，各個部分發(fā)生相互作用，系統(tǒng)的狀態(tài)將發(fā)生變化。例如，將一塊燒熱了的鐵扔進(jìn)一盆水中，對于水和該鐵塊構(gòu)成的系統(tǒng)說來，由于水和鐵塊之間存在著溫度差別，起初系統(tǒng)處于

12、熱不平衡的狀態(tài)。這種情況下，無需外界給予系統(tǒng)任何作用，系統(tǒng)也會因鐵塊對水放出熱量而發(fā)生狀態(tài)變化：鐵塊的溫度逐漸降低，水的溫度逐漸升高，最終系統(tǒng)從熱不平衡的狀態(tài)過渡到一種新的熱平衡狀態(tài)；若系統(tǒng)原處于平衡狀態(tài)，則只有在外界的作用下（作功或傳熱）系統(tǒng)的狀態(tài)才會發(fā)生變。圖1-16a、b所示容器為剛性容器：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))是否作功？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，問氣體(系統(tǒng))是否作功？上述兩種情況從初態(tài)變化到終態(tài)，其過程是否都可在P-v圖上表示？答：；受剛性容器的約束，氣體與外界間無任何力的作用，

13、氣體（系統(tǒng)）不對外界作功； b情況下系統(tǒng)也與外界無力的作用，因此系統(tǒng)不對外界作功； a中所示的情況為氣體向真空膨脹(自由膨脹)的過程，是典型的不可逆過程。過程中氣體不可能處于平衡狀態(tài)，因此該過程不能在P-v圖上示出；b中的情況與a有所不同，若隔板數(shù)量足夠多，每當(dāng)抽去一塊隔板時，氣體只作極微小的膨脹，因而可認(rèn)為過程中氣體始終處在一種無限接近平衡的狀態(tài)中，即氣體經(jīng)歷的是一種準(zhǔn)靜過程，這種過程可以在P-v圖上用實(shí)線表示出來。經(jīng)歷一個不可逆過程后，系統(tǒng)能否恢復(fù)原來狀態(tài)？包括系統(tǒng)和外界的整個系統(tǒng)能否恢復(fù)原來狀態(tài)？答：所謂過程不可逆，是指一并完成該過程的逆過程后，系統(tǒng)和它的外界不可能同時恢復(fù)到他們的原來狀

14、態(tài)，并非簡單地指系統(tǒng)不可能回復(fù)到原態(tài)。同理，系統(tǒng)經(jīng)歷正、逆過程后恢復(fù)到了原態(tài)也并不就意味著過程是可逆的；過程是否可逆，還得看與之發(fā)生過相互作用的所有外界是否也全都回復(fù)到了原來的狀態(tài)，沒有遺留下任何變化。原則上說來經(jīng)歷一個不可逆過程后系統(tǒng)是可能恢復(fù)到原來狀態(tài)的，只是包括系統(tǒng)和外界在內(nèi)的整個系統(tǒng)則一定不能恢復(fù)原來狀態(tài)。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)中有不可逆因素，則系統(tǒng)及外界有什么變化？答：系統(tǒng)完成一個循環(huán)后接著又完成其逆向循環(huán)時，無論循環(huán)可逆與否，系統(tǒng)的狀態(tài)都不會有什么變化。根據(jù)可逆的概念，當(dāng)系統(tǒng)完成可逆過程（包括循環(huán)）后接著又完成其逆向過程

15、時，與之發(fā)生相互作用的外界也應(yīng)一一回復(fù)到原來的狀態(tài)，不遺留下任何變化；若循環(huán)中存在著不可逆因素，系統(tǒng)完成的是不可逆循環(huán)時，雖然系統(tǒng)回復(fù)到原來狀態(tài)，但在外界一定會遺留下某種永遠(yuǎn)無法復(fù)原的變化。（注意：系統(tǒng)完成任何一個循環(huán)后都恢復(fù)到原來的狀態(tài)，但并沒有完成其“逆過程”，因此不存在其外界是否“也恢復(fù)到原來狀態(tài)”的問題。一般說來，系統(tǒng)進(jìn)行任何一種循環(huán)后都必然會在外界產(chǎn)生某種效應(yīng)，如熱變功，制冷等，從而使外界有了變化。）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：不需要。由于活塞也包含在系統(tǒng)內(nèi)，既然系統(tǒng)完成的是循環(huán)過程，從總的結(jié)果看來活塞并未改變其位置，實(shí)際

16、上不存在排斥大氣的作用。熱力學(xué)第一定律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，如圖2-11所示。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，氣體泄漏人B中，分析A、B兩部分壓力相同時A、B兩部分氣體的比熱力學(xué)能如何變化？答: 定義容器內(nèi)的氣體為系統(tǒng)，這是一個控制質(zhì)量。由于氣體向真空作無阻自由膨脹，不對外界作功，過程功；容器又是絕熱的，過程的熱量，因此，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，應(yīng)有，即容器中氣體的總熱力學(xué)能不變，膨脹后當(dāng)氣體重新回復(fù)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)時，其比熱力學(xué)能亦與原來一樣，沒有變化；若為理想氣體，則其溫度不變。當(dāng)隔板上有一小孔，氣體從A泄漏人B中，

17、若隔板為良好導(dǎo)熱體，A、B兩部分氣體時刻應(yīng)有相同的溫度，當(dāng)A、B兩部分氣體壓力相同時，A、B兩部分氣體處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，情況像上述作自由膨脹時一樣，兩部分氣體將有相同的比熱力學(xué)能，按其容積比分配氣體的總熱力學(xué)能；若隔板為絕熱體，則過程為A對B的充氣過程，由于A部分氣體需對進(jìn)入B的那一部分氣體作推進(jìn)功，充氣的結(jié)果其比熱力學(xué)能將比原來減少，B部分氣體的比熱力學(xué)能則會比原來升高，最終兩部分氣體的壓力會達(dá)到平衡，但A部分氣體的溫度將比B部分的低（見習(xí)題4-22）。熱力學(xué)第一定律的能量方程式是否可寫成的形式，為什么？答：熱力學(xué)第一定律的基本表達(dá)式是：過程熱量 = 工質(zhì)的熱力學(xué)能變化過程功第一個公式中的

18、Pv并非過程功的正確表達(dá)，因此該式是不成立的；熱量和功過程功都是過程的函數(shù)，并非狀態(tài)的函數(shù)，對應(yīng)于狀態(tài)1和2并不存在什么q1、q2和w1、w2；對于過程1-2并不存在過程熱量和過程功，因此第二個公式也是不成立的。.熱力學(xué)第一定律解析式有時寫成下列兩種形式：分別討論上述兩式的適用范圍。答：第一個公式為熱力學(xué)第一定律的最普遍表達(dá)，原則上適用于不作宏觀運(yùn)動的一切系統(tǒng)的所有過程；第二個表達(dá)式中由于將過程功表達(dá)成，這只是對簡單可壓縮物質(zhì)的可逆過程才正確，因此該公式僅適用于簡單可壓縮物質(zhì)的可逆過程。.為什么推動功出現(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：當(dāng)流體流動時，上游流體為了在下游占

19、有一個位置，必須將相應(yīng)的下游流體推擠開去，當(dāng)有流體流進(jìn)或流出系統(tǒng)時，上、下游流體間的這種推擠關(guān)系，就會在系統(tǒng)與外界之間形成一種特有的推動功（推進(jìn)功或推出功）相互作用。反之，閉口系統(tǒng)由于不存在流體的宏觀流動現(xiàn)象，不存在上游流體推擠下游流體的作用，也就沒有系統(tǒng)與外間的推動功作用，所以在閉口系統(tǒng)的能量方程式中不會出現(xiàn)推動功項(xiàng)。.穩(wěn)定流動能量方程式（2-16）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。就活塞式壓氣機(jī)這種機(jī)械的一個工作周期而言，其工作過程雖是不連續(xù)的，但就一段足夠長的時間而言（機(jī)器的每一工作周期所占的時間相對很短），機(jī)器是在不斷地進(jìn)氣和排氣，因此，對于這

20、種機(jī)器的穩(wěn)定工作情況，穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的能量方程是適用的。.開口系實(shí)施穩(wěn)定流動過程，是否同時滿足下列三式：上述三式中W、Wt和Wi的相互關(guān)系是什么?答：是的，同時滿足該三個公式。第一個公式中dU指的是流體流過系統(tǒng)時的熱力學(xué)能變化，W是流體流過系統(tǒng)的過程中對外所作的過程功；第二個公式中的Wt指的是系統(tǒng)的技術(shù)功；第三個公式中的Wi指的是流體流過系統(tǒng)時在系統(tǒng)內(nèi)部對機(jī)器所作的內(nèi)部功。對通常的熱工裝置說來，所謂“內(nèi)部功”與機(jī)器軸功的區(qū)別在于前者不考慮機(jī)器的各種機(jī)械摩擦，當(dāng)為可逆機(jī)器設(shè)備時，兩者是相等的。從根本上說來，技術(shù)功、內(nèi)部功均來源于過程功。過程功是技術(shù)功與流動功（推出功與推進(jìn)功之差）的總和；而內(nèi)部功則是從

21、技術(shù)功中扣除了流體流動動能和重力位能的增量之后所剩余的部分。幾股流體匯合成一股流體稱為合流，如圖2-12所示。工程上幾臺壓氣機(jī)同時向主氣道送氣，以及混合式換熱器等都有合流的問題。通常合流過程都是絕熱的。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)出出口截面上焓值h3的計算式。答：認(rèn)為合流過程是絕熱的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，系統(tǒng)不作軸功，并忽略流體的宏觀動能和重力位能。對所定義的系統(tǒng)，由式(2-28)應(yīng)有能量平衡第4章理想氣體的熱力過程1. 分析氣體的熱力過程要解決哪些問題？用什么方法解決？試以理想氣體的定溫過程為例說明之。答：分析氣體的熱力過程要解決的問題是：揭示過程中氣體的狀

22、態(tài)（參數(shù)）變化規(guī)律和能量轉(zhuǎn)換的情況，進(jìn)而找出影響這種轉(zhuǎn)換的主要因素。分析氣體熱力過程的具體方法是：將氣體視同理想氣體；將具體過程視為可逆過程，并突出具體過程的主要特征，理想化為某種簡單過程；利用熱力學(xué)基本原理、狀態(tài)方程、過程方程，以及熱力學(xué)狀態(tài)坐標(biāo)圖進(jìn)行分析和表示。對于理想氣體的定溫過程（從略）2. 對于理想氣體的任何一種過程,下列兩組公式是否都適用：答：因?yàn)槔硐霘怏w的熱力學(xué)能和焓為溫度的單值函數(shù)，只要溫度變化相同，不論經(jīng)歷任何過程其熱力學(xué)能和焓的變化都會相同，因此，所給第一組公式對理想氣體的任何過程都是適用的；但是第二組公式是分別由熱力學(xué)第一定律的第一和第二表達(dá)式在可逆定容和定壓條件下導(dǎo)出，

23、因而僅分別適用于可逆的定容或定壓過程。就該組中的兩個公式的前一段而言適用于任何工質(zhì)，但對兩公式后一段所表達(dá)的關(guān)系而言則僅適用于理想氣體。3. 在定容過程和定壓過程中，氣體的熱量可根據(jù)過程中氣體的比熱容乘以溫差來計算。定溫過程氣體的溫度不變，在定溫膨脹過程中是否需對氣體加入熱量？如果加入的話應(yīng)如何計算？答：在氣體定溫膨脹過程中實(shí)際上是需要加入熱量的。定溫過程中氣體的比熱容應(yīng)為無限大，應(yīng)而不能以比熱容和溫度變化的乘積來求解，最基本的求解關(guān)系應(yīng)是熱力學(xué)第一定律的基本表達(dá)式：q = uw。4. 過程熱量q和過程功都是過程量，都和過程的途徑有關(guān)。由定溫過程熱量公式，可見，只要狀態(tài)參數(shù)P1、v1和v2確定

24、了，q的數(shù)值也確定了，是否q與途徑無關(guān)？答：否。所說的定溫過程熱量計算公式利用理想氣體狀態(tài)方程、氣體可逆過程的過程功，以及過程的定溫條件獲得，因此僅適用于理想氣體的定溫過程。式中的狀態(tài)1和狀態(tài)2，都是指定溫路徑上的狀態(tài)，并非任意狀態(tài)，這本身就確定無疑地說明熱量是過程量，而非與過程路徑無關(guān)的狀態(tài)量。5. 在閉口熱力系的定容過程中，外界對系統(tǒng)施以攪拌功w，問這時Q = mcvdT是否成立？答：不成立。只是在內(nèi)部可逆的單純加熱過程中（即無不可逆模式功存在時）才可以通過熱容與溫度變化的乘積來計算熱量，或者原則地講，只是在在可逆過程中（不存在以非可逆功模式做功的時候）才可以通過上述熱量計算公式計算熱量。

25、對工質(zhì)施以攪拌功時是典型的不可逆過程。6. 試說明絕熱過程的過程功w和技術(shù)功wt的計算式是否只限于理想氣體？是否只限于可逆絕熱過程？為什么？答：以上兩式僅根據(jù)絕熱條件即可由熱力學(xué)第一定律的第一表達(dá)式及第二表達(dá)式導(dǎo)出，與何種工質(zhì)無關(guān)，與過程是否可逆無關(guān)。7. 試判斷下列各種說法是否正確：(1)定容過程即無膨脹(或壓縮)功的過程；(2)絕熱過程即定熵過程；(3)多變過程即任意過程。答：膨脹功（壓縮功）都是容積（變化）功，定容過程是一種系統(tǒng)比體積不變，對控制質(zhì)量或說系統(tǒng)容積不變的過程，因此說定容過程即無膨脹(或壓縮)功的過程是正確的；絕熱過程指的是系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程。系統(tǒng)在過程中不與外界交換

26、熱量，這僅表明過程中系統(tǒng)與外界間無伴隨熱流的熵流存在，但若為不可逆過程，由于過程中存在熵產(chǎn)，則系統(tǒng)經(jīng)歷該過程后會因有熵的產(chǎn)生而發(fā)生熵的額外增加，實(shí)際上只是可逆的絕熱過程才是定熵過程，而不可逆的絕熱過程則為熵增大的過程，故此說法不正確；多邊過程是指遵循方程Pvn = 常數(shù)（n為某一確定的實(shí)數(shù)）的那一類熱力過程，這種變化規(guī)律雖較具普遍性，但并不包括一切過程，因此說多變過程即任意過程是不正確的。8. 參照圖4-15，試證明：q1-2-3q1-4-3。圖中1-2、4-3為定容過程，1-4、2-3為定壓過程。答：由于其中w1-2、w4-3為定容過程功，等于零；w2-3、w1-4為定壓過程功，等于。由于故

27、（另一方面，P-v圖上過程曲線與橫軸v之間所夾的面積代表過程功，顯見w1-2 = w4-3 = 0；w2-3 w4-3，即w1-2-3 w1-4-3）。根據(jù)熱力學(xué)第一定律：對熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)u，應(yīng)有可見9. 如圖4-16所示，今有兩個任意過程a -b及a -c，其中b、c在同一條絕熱線上。試問uab與uac哪個大？若b、c在同一條定溫線上，結(jié)果又如何？答：由于b、c在同一條絕熱線上，過程b-c為絕熱膨脹過程，由熱力學(xué)第一定律，有過程中系統(tǒng)對外作膨脹功，wbc 0，故有ub uc因此，應(yīng)有若b、c在同一條定溫線上，根據(jù)理想氣體的熱力性質(zhì)，則有10. 在T-s圖上如何表示絕熱過程的技術(shù)功wt和膨脹功

28、w？答：根據(jù)熱力學(xué)第一定律，絕熱過程的技術(shù)功wt和過程功w分別應(yīng)等于過程的焓增量和熱力學(xué)能增量的負(fù)值，因此，在T-s圖上絕熱過程技術(shù)功wt和膨脹功w的表示，實(shí)際上就是過程的焓增量和熱力學(xué)能增量的表示。具體方法為：（見第3章思考題11）11. 在P-v圖和T-s圖上如何判斷過程中q、w、u、h的正負(fù)？答：當(dāng)過程曲線分別指向絕熱線、定容線、定溫線的右側(cè)時q、w、u、h值為正；反之為負(fù)。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鵁崮懿豢赡苋孔優(yōu)闄C(jī)械能?！边@種說法有什么不妥當(dāng)？答：熱力學(xué)第二定律的正確表述應(yīng)是：熱不可能全部變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響。所給說法中略去了“其它

29、影響”的條件，因而是不妥當(dāng)、不正確的。2. 自發(fā)過程是不可逆過程，非自發(fā)過程必為可逆過程，這一說法是否正確？答：此說法不正確。自發(fā)過程具有方向性，因而必定是不可逆的；非自發(fā)過程是在一定補(bǔ)充條件下發(fā)生和進(jìn)行的過程，雖然從理論上說來也許可以做到可逆，但事實(shí)上實(shí)際過程都不可逆，因?yàn)椴豢赡嬉蛩乜偸潜苊獠涣说摹?. 請給“不可逆過程”一個恰當(dāng)?shù)亩x。熱力過程中有哪幾種不可逆因素？答：所謂不可逆過程是指那種系統(tǒng)完成逆向變化回復(fù)到原先狀態(tài)后，與其發(fā)生過相互作用的外界不能一一回復(fù)到原來狀態(tài)，結(jié)果在外界遺留下了某種變化的過程。簡單地講，不可逆過程就是那種客觀上會造成某種不可恢復(fù)的變化的過程。典型的不可逆因素有：

30、機(jī)械摩擦、有限溫差下的傳熱、電阻、自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)、擴(kuò)散、混合、物質(zhì)從一相溶入另一相的過程等。4. 試證明熱力學(xué)第二定律各種說法的等效性：若克勞修斯說法不成立，則開爾文說法也不成立。證：熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述是：熱不可能自發(fā)地、不付代價地從高溫物體傳至低溫物體。開爾文表述則為：不可能從單一熱源取熱使之全部變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響。按照開爾文說法，遵循熱力學(xué)第二定律的熱力發(fā)動機(jī)其原則性工作系統(tǒng)應(yīng)有如圖4A所示的情況。假設(shè)克勞修斯說法可以違背，熱量Q2可以自發(fā)地不付代價地從地溫物體傳至高溫物體，則應(yīng)有如圖4B所示的情況。在這種情況下，對于所示的熱機(jī)系統(tǒng)當(dāng)熱機(jī)完成一個循環(huán)時，實(shí)際上低溫?zé)嵩醇炔坏玫?/p>

31、什么，也不失去什么，就如同不存在一樣，而高溫?zé)嵩磳?shí)際上只是放出了熱量(Q1Q2)，同時，熱力發(fā)動機(jī)則將該熱量全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響，即熱力學(xué)第二定律的開爾文說法不成立。5. 下述說法是否有錯誤：循環(huán)凈功Wnet愈大則循環(huán)熱效率愈高；不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率；可逆循環(huán)的熱效率都相等，。答：說法不對。循環(huán)熱效率的基本定義為：，循環(huán)的熱效率除與循環(huán)凈功有關(guān)外，尚與循環(huán)吸熱量Q1的大小有關(guān)；說法不對。根據(jù)卡諾定理，只是在“工作于同樣溫度的高溫?zé)嵩春屯瑯訙囟鹊牡蜏責(zé)嵩撮g”的條件下才能肯定不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)，離開了這一條件結(jié)論就不正確；說法也不正確。根據(jù)卡諾定理也應(yīng)當(dāng)是在“工作于同樣溫度的高溫?zé)嵩春屯瑯訙囟鹊牡蜏責(zé)嵩撮g”的條件下才能肯定所有可逆循環(huán)的熱效率都相等，而且與工質(zhì)的性質(zhì)與關(guān)，與循環(huán)的種類無關(guān)。如果式中的溫度分別采用各自的放熱平均溫度和吸熱平均溫度則公式就是正確的，即，不過這種情況下也不能說是“所有可逆循環(huán)的熱效率都相等”，只能說所有可逆循環(huán)的熱效率表達(dá)方式相同。6. 循環(huán)熱效率公式和是否完全相同？各適用于哪些場合？答：不完全相同。