工程热力学第四章思考题答案

第四章思考题

4-1 容器被闸板分割为A、B两部分。A中气体参数为PA、TA，B为真空。现将隔板抽去，气体作绝热自由膨胀，终压将为P2，试问终了温度T2是否可用下式计算？为什么?

?1p2kkT2?TA()

pA

答：气体作绝热自由膨胀是不可逆绝热过程，因此终了温度T2不可用上式计算。

4-2 今有任意两过程a-b，b-c，b、c两点在同一定熵线上，如图所示。试问：Δｕab、Δｕac哪个大？再设b、c两点在同一条定温线上，结果又如何？ 答：由题可知，因b、c两点在同一定熵线上Tb>Tc, ｕb>ｕc. Δｕ

若b、c两点在同一条定温线上，Tb=Tc, ｕb=ｕc. Δｕab=ab>Δｕac。

Δｕac。

4-3将满足下列要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上（工质为空气）。

（1）工质又升压、又升温、又放热； （2）工质又膨胀、又降温、又放热；

（3）n=1.6的膨胀过程，判断q，w，Δu的正负；

答：n=1.6的压缩过程在p-v图和T-s图上表示为1→2过程。在此过程中q>0, w<0，Δu>0

（4）n=1.3的压缩过程，判断q，w，Δu的正负。

答：n=1.3的压缩过程在p-v图和T-s图上表示为1→2过程。在此过程中q<0，w<0，Δu>0

4-4将p-v图表示的循环，如图所示，表示在T－s图上。图中：2-3，5-1，为定容过程；1-2，4-5为定熵过程；3-4为定压过程。

答：T-s图如图所示

4-5 以空气为工质进行的某过程中，加热量的一半转变为功，

试问过程的多变指数n为多少？试在p-v图和T-s图上画出该过程的大概位置（比热容比可视为定值）。 答：多变过程中，遵循热力学第一定律q??u?w，由题可知

1q??u，由于2q?n-kn-kn-kcv(T2?T1)，所以cv(T2?T1)?cv(T2?T1)即：?1，n?0.6 n?12?n?1?2?n?1?

4-6如果采用了有效的冷却方法后，使气体在压气机汽缸中实现了定温压缩，这时是否还需要采用多级压缩？为什么？（6分）

1??n??p?2?1?，余隙使一部分气缸

答：还需要采用多级压缩，由余隙效率可知，?v?1?c???p1???????容积不能被有效利用，压力比越大越不利。因此，当需要获得较高压力时，必须采用多级压缩。

4-7 一个气球在太阳光下晒热，里面空气进行的是什么过程？在p-v图和T-s图上画出过程的大致位置。如不考虑气球薄膜在膨胀过程中的弹力作用，气体进行的过程又将如何表示？ 答：一个气球在太阳光下晒热，里面空气进行的是升温、升压和膨胀过程。 如不考虑气球薄膜在膨胀过程中的弹力作用，则里面气体所受压力为外界大气压力，所以气体进行的过程为定压过程。