工程热力学思考题答案，第一章 - 图文

体的热力学能、焓、熵只取决于温度，这两点是否矛盾？为什么？

答：不矛盾。实际气体有两个独立的参数。理想气体忽略了分子间的作用力，所以只取决于温度。

8.为什么工质的热力学能、焓、熵为零的基准可以任选？理想气体的热力学能或焓的参照状态通常选定哪个或哪些个状态参数值？对理想气体的熵又如何？

答：在工程热力学里需要的是过程中热力学能、焓、熵的变化量。热力学能、焓、熵都只是温度的单值函数，变化量的计算与基准的选取无关。热力学能或焓的参照状态通常取 0K 或 0℃时焓时为0，热力学能值为 0。熵的基准状态取p0=101325Pa、T0=0K 熵值为 0 。 9.气体热力性质表中的h、u及s0的基准是什么状态？

答：气体热力性质表中的h、u及s0的基准是什么状态(T0,P0) T0?0K p0?101325Pa。

10.在如图 3-1 所示的 T-s 图上任意可逆过程 1-2 的热量如何表示？理想气体在 1 和 2 状态间的热力学能变化量、焓变化量如何表示？若在 1-2 经过的是不可逆过程又如何？

答：图 3-2 中阴影部分面积为多变过程 1-2 的热量。 对于多变过程其热力学能变化量及焓变化量可由下面两式计算得到：

?u?cv(T2?T1)?cv(T2*?T1)?qv,1?2 ?h?cp(T2?T1)?cp(T2*?T1)?qp,1?2

过初始状态点，做定容线 2-2’，图 3-3 中阴影部分面积为多变过程 1-2 的热力学能变化量。

过初始状态点，做定压线 2-2’，图 3-4 中阴影部分面积为多变过程 1-2 的焓变化量 。 若为不可逆过程，热力学能、焓不变如上图。热量无法在图中表示出来。 11.理想气体熵变计算式（3-39）、(3-41)、(3-43)等是由可逆过程导出的，这些计算式是否可用于不可逆过程初、终态的熵变？为什么？

答：可以。因为熵是状态参数，只与初终状态有关，与过程无关。

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12.熵的数学定义式为ds??qrevT，比热容的定义式为?q?cdT，故ds?cdT理想气体的比热容是温度的T单值函数，所以理想气体的熵也是温度的单值函数。这一结论是否正确？若不正确，错在何处？ 答ds??qrevT中，?qrev为一微元可逆变化过程中与热源交换的热量，而?q?cdT中 ?q为工质温度升高

dT所吸收的热量，他们是不能等同的，所以这一结论是错误的。

13.是判断下列说法是否正确：（1）气体吸热后熵一定增大（ ）。（2）气体吸热后温度一定升高（ ）。（3）气体吸热后热力学能一定升高（ ）。（4）气体膨胀时一定对外做功（ ）（5）气体压缩时一定耗功（ ） 答：（1）（×） （2）（×） （3）（×） （4）（×） （5）（√）

14.氮、氧、氨这样的工质是否和水一样也有饱和状态的概念，也存在临界状态？

答：水的汽液饱和状态可以推广到所有的存物质，并且这种液相和气相动态平衡的概念也可以推广到固相和气相及固相和液相，他们的饱和压力与饱和温度也是一一对应的。因此氮、氧、氨为存物质，也有饱和状态的概念，也存在临界状态。

15．水的三相点的状态参数是不是唯一确定的？三相点与临界点有什么差异？

答：水的三相点状态参数不是唯一的，其中温度、压力是定值而比体积不是定值；临界点是唯一的，其比体积、温度、压力都是确定的；三相点是三相共存的点，临界点是饱和水线与饱和蒸汽线的交点，在该点饱和水线与饱和蒸汽线不再有分别。

16．水的汽化潜热是否为常数？有什么变化规律？

答：水的汽化潜热与压力有关，在一定的范围内压力增加，汽化潜热减小，当压力达到临界点以上时，汽化潜热为0

17．水在定压过程中，温度维持不变，因此，根据q??u?w有人认为过程中的热量等于膨胀功，即q?w，对不对？为什么？

答：这种说法是不对的。因为温度不变不表示热力学能不变。这里分析的是水，定压汽化有相变，不能作为理想气体来处理，所以?u?0。不能得到q?w这样的结果。 18．有人认为热力学第一定律解析式?q?dh?vdp和比热容定义c??qdT，所以认为?hp?cpT2T1T2T1?T是普

遍适用于一切工质的。进而推论得出水定压汽化时，温度不变因此其焓变量?hp?cp论错误在哪里？ 答：?hp?cpT2T1?T?0。这一结

?T适用于理想气体，不能应用于水定压汽化过程，水不能作为理想气体来处理。

第四章 气体和蒸汽的基本热力过程

4.1试以理想气体的定温过程为例，归纳气体的热力过程要解决的问题及使用方法解决。 答：主要解决的问题及方法：

(1) 根据过程特点（及状态方程）——确定过程方程 (2) 根据过程方程——确定始、终状态参数之间的关系 (3) 由热力学的一些基本定律——计算q,w,wt,?u,?h,?s

(4) 分析能量转换关系（P—V 图及T—S图）（根据需要可以定性也可以定量） 例：1)过程方程式： T =常数 （特征） PV=常数 （方程）

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2)始、终状态参数之间的关系：

p1v2= p2v1p2v=RIn2 p1v13)计算各量：?u=0 、 ?h=0 、?s=?RInw??pdv??pvwt?w?RTInvvdv?pvIn2?RTIn2 vv1v1v2v2?w?RTIn q?wtv1v14) P ?V图，T ? S图上工质状态参数的变化规律及能量转换情况

4.2 对于理想气体的任何一种过程，下列两组公式是否都适用?

?u?cv(t2?t1),?h?cp(t2?t1);q??u?cv(t2?t1),q??h?cp(t2?t1)

答：不是都适用。第一组公式适用于任何一种过程。第二组公式q??u?cv(t2?t1)适于定容过程,

q??h?cp(t2?t1)适用于定压过程。

4.3在定容过程和定压过程中，气体的热量可根据过程中气体的比热容乘以温差来计算。定温过程气体的温

度不变，在定温过程中是否需对气体加入热量？如果加入的话应如何计算？ 答：定温过程对气体应加入的热量

w??pdv??pvvvdv?pvIn2?RTIn2 vv1v1 7

wt?w?RTInv2 v1v2 v1q?wt?w?RTIn4.4 过程热量 q 和过程功w都是过程量，都和过程的途径有关。由理想气体可逆定温过程热量公式

q?p1v1Inv2可知，故只要状态参数p1、v1和v2确定了， q 的数值也确定了，是否q 与途径无关？ v1答：对于一个定温过程，过程途径就已经确定了。所以说理想气体可逆过程q 是与途径有关的。 4.5 在闭口热力系的定容过程中，外界对系统施以搅拌功?w，问这?Q?mcvdT 是否成立？ 答：成立。这可以由热力学第一定律知，由于是定容过w??pdv??pvvvdv?pvIn2?RTIn2为零。故vv1v1?Q?mcvdT，它与外界是否对系统做功无关。

4.6 绝热过程的过程功w和技术功wt 的计算式：

w=u1?u2，wt=h1?h2

是否只限于理想气体？是否只限于可逆绝热过程？为什么？

答：不只限于理想气体和可逆的绝热过程。因为q??u?w和q??h?wt是通用公式，适用于任何工质任何过程，只要是绝热过程q?0无论是可逆还是不可逆。所以w=u1?u2，wt=h1?h2不只限于可逆绝热过程。

4.7 试判断下列各种说法是否正确：

（1）定容过程既无膨胀（或压缩）功的过程； （2）绝热过程即定熵过程； （3）多变过程即任意过程。

答：（1）（×）； （2）（×）； （3）（×）

4.8 参照图4-17：试证明：q1?2?3?q1?4?3。途中1-2、4-3 为定容过程，1-4、2-3 为定压过程。

证明：q1?2?3=?u1?2?3?W1?2?3，q1?4?3=?u1?4?3?W1?4?3

因为: ?u是状态量与过程无关，?u1?2?3与?u1?4?3起始状态一样，故?u1?2?3=?u1?4?3，由图知?w1?2?3??w1?4?3，所以：q1?2?3?q1?4?3 4.9 如图4-18 所示。今有两个任意过程a-b 及a-c，b点及c点在同一条绝热线上，试问：（1）?uab 与?uac 哪个大？（2）若b、c 在同一条定温线上，结果又如何？

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