复习思考题二答案
一、填空题（每空1分，共10分）
1、热力学第一定律解析式有时写成q =∆u ＋12
⎰pdv ，此式适用于任意系统、任意工质和可逆过程。
2、既然余隙容积具有不利影响，是否可能完全消除它？对于往复式压气机，余隙容积不可能完全消除；对于旋转式压气机，则有可能完全消除。
3、气体动力循环和蒸汽动力循环提高循环热效率的共同原则：提高工质的平均吸热温度。
4、理想气体状态方程：pV nRT =。
5、刚性容器内湿空气温度保持不变而充入干空气，容器内湿空气的φ减小，d 减小，p v 减小。（增大或减小）
二、判断题（每题1分，共20分）
1、闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，但系统内质量保持恒定的热力系不一定是闭口系统。（√）
2、可以由基本能量方程式得出功、热量和热力学能是相同性质的参数的结论。（×）
3、工质及气缸、活塞组成的系统经循环后，系统输出的功中不需要减去活塞排斥大气功才是有用功。（√）
4、气体流入真空容器，需要推动功。（×）
5、摩尔气体常数R 值是随气体的状态不同而不同的。（×）
6、如果某种工质的状态方程式为pv=RgT ，这种工质的比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数。（√）
7、麦耶公式的推导用到理想气体方程，因此适用于理想气体混合物不适合实际气体。（√）
8、气体吸热后温度一定升高。（×）
9、熵是状态参数，只与初终状态有关，与过程无关。（√）
10、定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程。（√）
三、选择题（每题1分，共10分）
1、 热力学第一定律解析式有时写成：q=∆u ＋w ，那么适用范围是（A ）
（A ）任意系统、任意工质和任意过程
（B ）闭口系统、任意工质和任意过程
（C ）任意系统、任意工质和可逆过程
（D ）闭口系统、任意工质和可逆过程
2、湿蒸汽经定温膨胀过程后其内能变化（B ）
（A ）△U=0（B ）△U ＞0
（C ）△U ＜0（D ）△U ＜0或△U ＞0
3、压气机压缩气体所耗理论轴功为（C ）
（A ）pdv 12⎰ （B ）d pv ()12⎰ （C ） pdu 12
⎰
＋p 1v 1－p 2v 2
4、多级（共Z 级）压气机压力比的分配原则应是（B ）
（A）βi=（P Z+1+P1）/Z （B）βi=（P Z+1/P1）1/Z
（C）βi=P Z+1/P1 （D）βi=（P Z+1/P1）/Z
5、工质熵减少的过程（B）
（A）不能进行（B）可以进行
（C）必须伴随自发过程才能进行
（D）不确定
6、闭口系统功的计算式W=U1－U2（D）
（A）只适用于可逆绝热过程。
（B）只适用于绝热自由膨胀过程。
（C）只适用于理想气体的绝热过程。
（D）适用于可逆与不可逆的绝热过程。
7、如果热机从热源吸热100kJ，对外作功100kJ，则（B）。
（A）违反热力学第一定律（B）违反热力学第二定律
（C）不违反第一、第二定律（D）A和B
8、压力为10bar的气体通过渐缩喷管流入1bar的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（A）。
A流速减小，流量不变（B）流速不变，流量增加
C流速不变，流量不变（D）流速减小，流量增大
9、系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（D）。
（A）系统的熵变（B）系统所经历的过程；
（C）（A）和（B）（D）系统的初、终态
10、不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（A）。
（A）全部水变成水蒸汽（B）部分水变成水蒸汽
（C）部分或全部水变成水蒸汽（D）不能确定
四、简答题（每题6分，共48分）
1、经验温标的缺点是什么?为什么?
答：由选定的任意一种测温物质的某种物理性质，采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值（尽管差值可能是微小的），因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。这便是经验温标的根本缺点。
2、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。
3、范德瓦尔方程的精度不高，但是在实际气体状态方程的研究中范德瓦尔方程的地位却很高，为什么？
答：范德瓦尔方程是第一个实际气体状态方程，在各种实际气体状态方程中它的形式最简单；它较好地定性地描述了实际气体的基本特征；其它半理论半经验的状态方程都是沿范德瓦尔方程前进的。
4、平衡的一般判据是什么？讨论自由能判据、自由焓判据和熵判据的关系。答：孤立系统熵增原理给出了热力学平衡的一般判据，即熵判据。孤立系统中过
程进行的方向是使熵增大的方向，当熵达到最大值时，过程不能再进行下去，孤立系统达到热力学平衡状态。
在等温定压条件下，熵判据退化为吉布斯自由能（自由焓）判据：系统的自发过程朝着使吉布斯自由能减小的方向进行；等温定容条件下，熵判据退化为亥姆霍兹自由能（自由能）判据：系统的自发过程朝着使亥姆霍兹自由能减小的方向进行。
5、为什么工质的热力学能、焓和熵为零的基准可以任选，所有情况下工质的热力学能、焓和熵为零的基准都可以任选？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，在无化学反应及原子核反应的过程中，化学能、原子核能都不变化，可以不考虑，因此热力学能包括内动能和内位能。内动能由温度决定，内位能由v 决定。这样热力学能由两个状态参数决定。所以热力学能是状态参数。由公式可以看到，焓也是由状态参数决定，所以也是状态参数。对于理想气体热力学能和焓只是温度的函数。
6、请给“不可逆过程”一个恰当的定义。请归纳热力过程中有哪几种不可逆因素？
答：各种不可逆因素总可以表示为将机械能耗散为热能，例如温差传热，卡诺说：凡是有温度差的地方都可以产生动力。因此，温差传热使得本可以作出的功没有作出，这就相当于将机械能耗散为热能。凡是最终效果都可以归结为使机械能耗散为热能的过程都是不可逆过程。热力过程中的不可逆因素有功热转换、有限温差传热、自由膨胀、混合过程、电阻等等。
7、什么叫对应态定律？为什么要引入对应态定律？什么是对比参数？
答：在相同的对比态压力和对比态温度下，不同气体的对比态比体积必定相同。引入对应态原理，可以使我们在缺乏详细资料的情况下，能借助某一资料充分的参考流体的热力性质来估算其它流体的性质。某气体状态参数与其临界参数的比值称为热力对比参数。（对比参数是一种无量纲参数）
8、压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？
答：压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程，不可逆绝热节流熵增大，所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。而压缩蒸气制冷循环在膨胀过程中，因为工质的干度很小，所以能得到的膨胀功也极小。而增加一台膨胀机，既增加了系统的投资，又降低了系统工作的可靠性。因此，为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。
五、综合题（每题11分，共22分。）
1、在如图 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？
pv u h +=
图1
答：
图 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：
*211,122()()v v v u c T T c T T q -∆=-=-=
*211,122()()p p p h c T T c T T q -∆=-=-=
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。
2、如图2所示的压缩过程1–2若是可逆的，则这一过程是什么过程？它与不可逆绝热压缩过程1–2的区别何在？两者之中哪一过程消耗的功大？大多少？
答：若压缩过程1-2 是可逆的，则为升温升压吸热过程。它与不可逆绝热压缩过程的区别是：该过程没有不可逆因素的影响，所消耗的功是最小的，且可以在T-s 图上把该过程的吸热量表示出来。对于不可逆绝热压缩过程q = Δu + w ，w = −Δu ，而可逆绝热压缩过程q = Δu + w ，w = q − Δu 所以不可逆过
程消耗的功大，数值为 T p 2
2 p 1
1
O s
图2
思考题8–8附图 21Tds
【例2-3】方程d pdv δμ=+与dq du w δ=+有何不同？ 答：前者适用于可逆过程，因为pdv 只能计算可逆过程的功；后者适用于任何过程。 【例2-4】焓的物理意义是什么? 答：焓的物理意义可以理解如下：当工质流进系统时，带进系统的与热力状态有关的能量有内能μ与流动功pv ，而焓正是这两种能量的和。因此,焓可以理解为工质流动时与外界传递的与其热力状态有关的总能量。但当工质流不流动时，pv 不再是流动功，但焓作为状态参数仍然存在。此时，它只能理解为三个状态参数的组合。热力装置中，工质大都是在流动的过程中实现能量传递与转化的，故在热力计算中，焓比内能应用更广泛，焓的数据表（图）也更多。 【例2-5】说明热和功的区别与联系。 答：热和功都是能量的传递形式。它们都是过程量，只有在过程进行时才有热和功。热式由于温度不同引起的系统与环境之间的能量交换，而功是由于温差以外（只要是力差）的驱动力引起的系统与环境之间的能量交换。在微观上，热量是物质分子无规则运动的结果，而功是物质分子有序运动的结果。功在任何情况下可以完全转变为热，而热在不产生其他影响的情况下不可能完全完全转变为功。 【2-6】下列说法是否正确？ （1） 机械能可完全转化为热能。而热能却不能完全转化为机械能。 （2） 热机的热效率一定小于1。 （3） 循环功越大，热效率越高。 （4） 一切可逆热机的热效率都相等。 （5） 系统温度升高的过程一定是吸热过程。 （6） 系统经历不可逆过程后，熵一定增大。 （7） 系统吸热，其熵一定增大;系统放热，其熵一定减小。 （8） 熵产大于零的过程必为不可逆过程。 答：（1）对于单个过程而言，机械能可完全转化为热能，热能也能完全转化为机械能，例如定温膨胀过程。对于循环来说，机械能可完全转化为热能，而热能却不能完全转化为机械能。 （2）热源相同时，卡诺循环的热效率是最高的，且小于1，所以一切惹急的热效率均小于1。 （3）循环热效率是循环功与吸热量之比，12 11 t q q w q q η-= =，即热效率不仅与循环功有关，还与吸热量有关。因此循环功越大，热效率不一定高。 （4）可逆热机的热效率与其工作的热源温度有关，在热源相同的情况下，一切可逆热机的热效率相等。 （5）系统温度的升高可以通过对系统做功来实现，例如系统的绝热压缩过程，气体温度是升高的。 （6）S Q d T δ>> ，系统经历不可逆放热过程，熵可以减小；系统经历不可逆循环，熵不变。 只有孤立系统的熵只能增加。系统经历绝热不可逆过程，熵一定增大。 （7）S f g d dS dS =+，而0g dS ≥。系统吸热，0f dS >，所以熵一定增加；系统放热时， 0f dS <，此时要比较g dS 与f dS 的大小，因此熵不一定减小。
第二章气体的热力性质 思考题 2-1 容器内盛有一定量的理想气体，如果将气体放出一部分后达到了新的平衡状态，问放气前、后两个平衡状态之间参数能否按状态方程表示为下列形式： （a ）222111T v P T v P = （b ）2 22111T V P T V P = 答：放气前、后两个平衡状态之间参数能按方程式（a ）形式描述，不能用方程式（b ）描述，因为容器中所盛有一定量的理想气体当将气体放出一部分后，其前、后质量发生了变化，根据1111RT m v p =，2222RT m v p =，而21m m ≠可证。 2-3 一氧气瓶内装有氧气，瓶上装有压力表，若氧气瓶内的容积为已知，能否算出氧气的质量。 答：能算出氧气的质量。因为氧气是理想气体，满足理想气体状态方程式mRT PV =。根据瓶上压力表的读数和当地大气压力，可算出氧气的绝对压力P ，氧气瓶的温度即为大气的温度；氧气的气体常数为已知；所以根据理想气体状态方程式，即可求得氧气瓶内氧气的质量。 2-4 夏天，自行车在被晒得很热的马路上行驶时，为何容易引起轮胎爆破？ 答：夏天自行车在被晒得很热的马路上行驶时，轮胎内的气体（空气）被加热，温度升高，而轮胎的体积几乎不变，所以气体容积保持不变，轮胎内气体的质量为定值，其可视为理想气体，根据理想气体状态方程式mRT PV =可知，轮胎内气体的压力升高，即气体作用在轮胎上的力增加，故轮胎就容易爆破。 2-5 气瓶的体积为5L ，内有压力为101325Pa 的氧气，现用抽气体积为0.1L 的抽气筒进行抽气。由于抽气过程十分缓慢，可认为气体温度始终不变。为了使其压力减少一半,甲认为要抽25次,他的理由是抽25次后可抽走25×0.1L=2.5L 氧气，容器内还剩下一半的氧气,因而压力就可减少一半;但乙认为要抽50次，抽走50×0.lL=5.0L 氧气，相当于使其体积增大一倍，压力就可减少一半。你认为谁对? 为什么? 到底应该抽多少次? 答：甲和乙的看法都是错误的。 甲把氧气的体积误解成质量,导出了错误的结论,在题设条件下，如果瓶内氧气质量减少了一半，压力确实能相应地减半。但是抽出氧气的体积与抽气时的压力、温度有关,并不直接反映质量的大小。因此,氧气体积减半，并不意味着质量减半。 乙的错误在于把抽气过程按定质量系统经历定温过程进行处理。于是他认为体积增大一倍，压力就减半。显然在抽气过程中，瓶内的氧气是一种变质量的系统,即使把瓶内的氧气与被抽走的氧气取为一个联合系统，联合系统内总质量虽然不变，但瓶内氧气的参数与被抽放的氧气的参数并不相同，也同样无法按定质量的均匀系统进行处理。 设初始质量RT V P m 1=，抽气一次，减少质量'm ，剩余质量2m 。 则m RT V P m 02.051.0'1=?=，则m m 98.02=
复习思考题二答案 一、填空题（每空1分，共10分） 1、热力学第一定律解析式有时写成q =∆u ＋12 ⎰pdv ，此式适用于任意系统、任意工质和可逆过程。 2、既然余隙容积具有不利影响，是否可能完全消除它？对于往复式压气机，余隙容积不可能完全消除；对于旋转式压气机，则有可能完全消除。 3、气体动力循环和蒸汽动力循环提高循环热效率的共同原则：提高工质的平均吸热温度。 4、理想气体状态方程：pV nRT =。 5、刚性容器内湿空气温度保持不变而充入干空气，容器内湿空气的φ减小，d 减小，p v 减小。（增大或减小） 二、判断题（每题1分，共20分） 1、闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，但系统内质量保持恒定的热力系不一定是闭口系统。（√） 2、可以由基本能量方程式得出功、热量和热力学能是相同性质的参数的结论。（×） 3、工质及气缸、活塞组成的系统经循环后，系统输出的功中不需要减去活塞排斥大气功才是有用功。（√） 4、气体流入真空容器，需要推动功。（×） 5、摩尔气体常数R 值是随气体的状态不同而不同的。（×） 6、如果某种工质的状态方程式为pv=RgT ，这种工质的比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数。（√） 7、麦耶公式的推导用到理想气体方程，因此适用于理想气体混合物不适合实际气体。（√） 8、气体吸热后温度一定升高。（×） 9、熵是状态参数，只与初终状态有关，与过程无关。（√） 10、定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程。（√） 三、选择题（每题1分，共10分） 1、 热力学第一定律解析式有时写成：q=∆u ＋w ，那么适用范围是（A ） （A ）任意系统、任意工质和任意过程 （B ）闭口系统、任意工质和任意过程 （C ）任意系统、任意工质和可逆过程 （D ）闭口系统、任意工质和可逆过程 2、湿蒸汽经定温膨胀过程后其内能变化（B ） （A ）△U=0（B ）△U ＞0 （C ）△U ＜0（D ）△U ＜0或△U ＞0 3、压气机压缩气体所耗理论轴功为（C ） （A ）pdv 12⎰ （B ）d pv ()12⎰ （C ） pdu 12 ⎰ ＋p 1v 1－p 2v 2 4、多级（共Z 级）压气机压力比的分配原则应是（B ）
工程热力学思考题及答案 第一章基本概念 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定 的热力系一定是闭口系统吗？ 答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割， 所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？ 答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联 系？ 答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是它们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。 平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 4.假如容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改 变吗？绝对压力计算公式p = p b+p e(p >p b)，p v=p b?p (p b 一判断题 1.均匀则一定平衡。反之平衡也一定均匀；（×） 2.稳定状态一定是平衡状态；（×） 3.判断一个热力过程是否可逆的条件是准平衡过程且无耗散效应；（√） 4.焓只有在流动工质中才存在；（×） 5.对于定压过程热力学第一定律的表达式可写为h =；（√） q? 6.闭口热力系吸收一定热量后，其熵一定增大；（√） 7.用压力表可以直接读出绝对压力值；（×） 8.自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程；（×） 9.?=v pd w可用于准平衡过程求功量；（×） 10.热力系没有通过边界与外界交换能量，系统的热力状态也可能变化；（×） 11.初、终态相同的热力过程，不可逆过程的熵变大于可逆过程的熵变；（×） 12.任意可逆循环的热效率都是ηt=1-T2/T1；（×） 13.经不可逆循环，系统和外界均无法完全恢复原态；（×） 14.理想气体的C p,C v值与气体的温度有关，则它们的差值也与温度有关；（×） 15.气体的比热可以从-∞变化到+∞的任何值；（×） 16.理想气体的比热容与工质、温度和过程有关；（√） 17.理想气体任意两个状态参数确定后，气体的状态就一定确定了；（×） 18.理想气体的的焓只和温度有关，是状态参数，而实际气体的焓不是状态参数；（×） 19.工质稳定流经热力设备时，所做的技术功等于膨胀功减去流动功；（√） 20.多变过程即任意过程；（×） 21.工质进行了一个吸热、升温、压力下降的多变过程，则多变指数n满足0 23.余隙容积的存在是耗功量增大；（×） 24.制冷系统的制冷系数肯定大于1；（×） 25.三种动力系统中蒸汽动力系统的效率是最高的，因为其最接近卡诺循环；（×） 26.绝热节流的温度效应可用一个偏导数来表征，这个量称为焦耳-汤姆逊系数。它是一个状态的单值函数。实际气体节流后温度可能升高、降低或不变；（√） 27.理想气体流过阀门，前后参数变化为Δs>0，ΔT=0；（√） 28.对于缩放喷管，出口压力随着背压的变化而变化，故其流量也随着背压的变化而变化；（×） 29.对于减缩喷管，当cr b p p ≤时，减低b p 流量保持不变；（√） 30.渐缩喷管出口气流的马赫数可以是任意非负数；（×） 31.喷管的流动过程中肯定能达到当地音速；（×） 32.湿空气的相对湿度下降，湿空气中所含水分不一定减少；（√） 33.水蒸气的焓熵图上，湿蒸气区的等温线既为等压线，是一组斜率相同的倾斜直线；（×） 34.对于饱和空气，d w t t t ==；（√） 35.对未饱和空气进行降温，含湿量先保持不变，再降低；（√） 36.对于水（蒸汽），任意两个状态参数可确定其状态；（错） 37.相对湿度较高的空气，其露点温度也较高；(×) 38.湿饱和蒸汽的焓等于饱和水的焓加上干度乘以汽化过程中1kg 饱和水变成干饱和蒸汽所吸收的热量；(√) 39.过热蒸汽的温度总是大于未饱和水的温度；( × ) 40.湿空气在总压力不变，干球温度不变的条件下，湿球温度愈低，其含湿量愈小。（√） 二图示题 1. 利用p —v 图、T —s 图分析多变指数1 第一章 思考题 1、如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变，对吗？ 答：不对。因为压力表的读书取决于容器中气体的压力和压力表所处环境的大气压力两个因素。因 此即使容器中的气体压力保持不变，当大气压力变化时，压力表的读数也会随之变化，而不能保持不变。 2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系 答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与外界没有能、质交换，但不排除 有恒定的外场如重力场作用）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热力系在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。所以两者是不同的。如对气-液两相平衡的状态，尽管气-液两相的温度，压力都相 同，但两者的密度差别很大，是非均匀系。反之，均匀系也不一定处于平衡态。 但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。如对于处于平衡状态下的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作用，那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。 3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的？ 答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，意味着平衡被破坏，所以二 者是有矛盾的。对一个热力系来说，或是平衡，静止不动，或是运动，变化，二者必居其一。但是二者也有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件地统一在一起了。这个条件就是：在内部平衡过程中，当外界对热力系的作用缓慢得足以使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。 4、“过程量”和“状态量”有什么不同？ 答：状态量是热力状态的单值函数，其数学特性是点函数，状态量的微分可以改成全微分，这个全 微分的循环积分恒为零；而过程量不是热力状态的单值函数，即使在初、终态完全相同的情况下，过程量的大小与其中间经历的具体路径有关，过程量的微分不能写成全微分。因此它的循环积分不是零而是一个确定的数值。 习 题 1-1 一立方形刚性容器，每边长 1 m ，将其中气体的压力抽至 1000 Pa ，问其真空度为多少毫米汞柱?容器每面受力多少牛顿？已知大气压力为 0.1MPa 。 [解]：(1) 6(0.110Pa 1000Pa)/133.3224742.56mmHg v b p p p =-=?-= (2) 1-2 试确定表压为0.01MPa 时U 型管压力计中液柱的高度差。 (1)U 型管中装水，其密度为1000kg/m 3； (2)U 型管中装酒精，其密度为789kg/m 3。 [解]： 由（1-6）式，Pg=?g ?z ，得到?z=g P g (1) 630.0110Z 1.01971019.7109.80665g P m mm g ρ??====?水水 26()1(0.110Pa 1000Pa)99000N b F A P A P P m =?=-=??-= 第二章热力学第一定律 1.热力学能就是热量吗? 答：不是，热是能量的一种，而热力学能包括内位能，内动能，化学能，原子能，电磁能，热力学能是状态参数，与过程无关，热与过程有关。 2.若在研究飞机发动机中工质的能量转换规律时把参考坐标建在飞 机上，工质的总能中是否包括外部储能？在以氢氧为燃料的电池系统中系统的热力学能是否包括氢氧的化学能？ 答：不包括，相对飞机坐标系，外部储能为0； 以氢氧为燃料的电池系统的热力学能要包括化学能，因为系统中有化学反应 3.能否由基本能量方程得出功、热量和热力学能是相同性质的参数 结论？ 答：不会，Q U W ∆为热力学能的差值，非热力学能，热=∆+可知，公式中的U 力学能为状态参数，与过程无关。 4.刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空，如图2-1 所示。若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能如何变化？若隔板上有一小孔，气体泄漏入 B 中，分析A、B 两部分压力相同时A、B 两部分气体的热力学能如何变化？ 答：将隔板抽去，根据热力学第一定律q u w w=所以容 =∆+其中0 q=0 器中空气的热力学能不变。若有一小孔，以B 为热力系进行分析 2 1 2 2 222111()()22f f cv j C C Q dE h gz m h gz m W δδδδ=+++-+++ 只有流体的流入没有流出，0,0j Q W δδ==忽略动能、势能cv l l dE h m δ=l l dU h m δ=l l U h m δ∆=。B 部分气体的热力学能增量为U ∆ ，A 部分气体的热力学能减少量为U ∆ 5.热力学第一定律能量方程式是否可以写成下列两种形式： 212121()()q q u u w w -=-+-，q u w =∆+的形式，为什么？ 答:热力学第一定律能量方程式不可以写成题中所述的形式。对于 q u w =∆+只有在特殊情况下，功w 可以写成pv 。热力学第一定律是一个针对任何情况的定律，不具有w =pv 这样一个必需条件。对于公式212121()()q q u u w w -=-+-，功和热量不是状态参数所以不能写成该式的形式。 6.热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式： q u w =∆+ 2 1 q u pdV =∆+⎰ 分别讨论上述两式的适用范围. 答： q u w =∆+适用于任何过程，任何工质。 2 1 q u pdV =∆+⎰ 可逆过程，任何工质 7.为什么推动功出现在开口系能量方程式中，而不出现在闭口系能量 工程热力学第五版思考题答案【篇一：工程热力学课后作业答案第五版(全)】 kpa。（2）标准状n2的气体常数； 态下n2的比容和密度；（3） p?0.1mpa，t?500 解：热力系：储气罐。应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中co2的质量 m1? p1v1rt1 ℃时的摩尔 容积mv。 解：（1）n2的气体常数 r? r0m?831428 ＝296.9j/(kg?k) 压送后储气罐中co2的质量 m2? p2v2rt2 （2）标准状态下n2的比容和密度 v? rtp? 296.9?273101325 根据题意 容积体积不变；r＝188.9 ＝0.8m3/kg p1?pg1?b p2?pg2?b （1）（2）（3）（4） ?? 1v ＝1.25kg/m3 （3）p?0.1mpa，t?500℃时的摩尔容积mv mv ＝ r0tp t1?t1?273 t2?t2?273 ＝64.27m3/kmol 压入的co2的质量 m?m1?m2? vp2p1 (?) rt2t1 （5） 2-3．把co2压送到容积3m 3 将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg 2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m3的 1 的储气罐里，起始表压力 pg1?30 kpa，终了表压力 pg2?0.3mpa，温度由t1＝45℃ 增加到t2＝70℃。试求被压入的co2的质量。当地大气 空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kpa，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m，问鼓风机送风量的质量改变多少？解：同上题 m?m1?m2? 3 气质量 m2? p2v2rt2 ? 7?105?8.5287?288 kg 压缩机每分钟充入空气量 m? pvrt ? 1?105?3287?288 kg 所需时间 vp2p130099.3101.325m2 19.83min ?1000(?)?(?? rt2t1287300273m ＝41.97kg 《工程热力学和传热学》第一章——第十二章习题 思考题： 1、热力学第一定律的实质是什么？并写出热力学第一定律的两个基本表达式。 答：热力学第一定律的实质是能量转换与守恒原理。热力学第一定律的两个基本表达式为：q=Δu+w；q=Δh+w t 2、热力学第二定律的实质是什么？并写出熵增原理的数学表达式。 答：热力学第二定律的实质是能量贬值原理。熵增原理的数学表达式为：dS iso ≥0 。 3、什么是可逆过程？实施可逆过程的条件是什么？ 答：可逆过程为系统与外界能够同时恢复到原态的热力过程。实施可逆过程的条件是推动过程进行的势差为无穷小，而且无功的耗散。 4、过热蒸汽绝热节流，呈现什么节流效应?并说明理由。 答：利用h-s 图可知温度降低，呈现节流冷效应。如图：h 1=h 2；P 1>P 2；∴t 1>t 2 5、水蒸汽定压发生过程一般要经历哪些阶段？当压力高于临界压力时又是一个什么样的过程？ 答：水蒸汽定压发生过程一般要经历预热、汽化、过热三个阶段。当压力高于临界压力时水蒸汽定压发生过程没有汽化阶段，汽化是一个渐变过程。 6、系统经历一个不可逆过程后就无法恢复到原状态。 由不可逆过程的定义可知：系统可以恢复到原状态，但系统与外界不 能同时恢复到原状态。 填空题 1、 工质的基本状态参数是(温度，压力，比容) 2、氮气的分子量μ=28，则其气体常数（296.94） 3、气体吸热100kJ ，内能增加60kJ ，这时气体体积（增大） 4、实现准平衡过程的条件是 （推动过程进行的势差为无穷小） 5、根据热力系统和外界有无（物质）交换，热力系统可划分为（开口和闭口） 6、作为工质状态参数的压力应该是工质的（绝对压力） 7、稳定流动能量方程式为(q=(h 2-h 1)+(C 22-C 12)/2+g(Z 2-Z 1)+w S ） 8、理想气体的定压比热C P 和定容比热C V 都仅仅是（温度）的单值函数。 9、氧气O 2的定压比热C P =0.219kcal/kgK,分子量μ=32.则其定容比热C V =(0.657)kJ/kgK 。 10、气体常数R g 与通用气体常数R 之间的关系式为：R g =（R/M ） 11、平衡状态应同时满足（热）平衡与（力）平衡。 12、技术功w t 的定义是由三项能量组成，据此技术功w t 的定义式可表示为：w t =（m Δc 2 /2+mg Δz+mw s ）。 13、热力系与外界间的相互作用有( 质量交换) 和（能量交换)两类。 15、热力系的总储存能为（热力学能）、（宏观动能）与（宏观位能）的总和。 16、开口系进出口处，伴随质量的进出而交换（推动）功。 17、理想气体的定压比热c p 和定容比热c v 之间的关系式是（c p -c v =R ）。 本文档如对你有帮助，请帮忙下载支持！ 工程热力学思考题及答案 第一章基本概念 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒 定的热力系一定是闭口系统吗？ 答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分 割，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？ 答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联 系？ 答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是它们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。 平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 4.假如容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会 改变吗？绝对压力计算公式p = p b+p e(p >p b)，p v=p b-p (p b 工程热力学思考题及答案 工程热力学思考题及答案 第一章基本概念 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定 的热力系一定是闭口系统吗？ 答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割， 所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？ 答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联 系？ 答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是它们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。 平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 4.假如容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改 变吗？绝对压力计算公式p = p b+p e(p >p b)，p v=p b−p (p b 《工程热力学》思考题参考答案 目录 第一章思考题参考答案 (2) 第二章思考题参考答案 (4) 第三章思考题参考答案 (9) 第四章思考题参考答案 (16) 第五章思考题参考答案 (21) 第六章思考题参考答案 (25) 第七章思考题参考答案 (27) 第八章思考题参考答案 (31) 第九章思考题参考答案 (34) 第十章思考题参考答案 (39) 第十二章思考题参考答案 (45) 第一章 思考题参考答案 1．进行任何热力分析是否都要选取热力系统？ 答:是。热力分析首先应明确研究对象，根据所研究的问题人为地划定一个或多个任意几何面所围成的空间，目的是确定空间内物质的总和。 2．引入热力平衡态解决了热力分析中的什么问题? 答：若系统处于热力平衡状态,对于整个系统就可以用一组统一的并具有确定数值的状态参数来描述其状态，使得热力分析大为简化。 3．平衡态与稳定态的联系与差别。不受外界影响的系统稳定态是否是平衡态？ 答：平衡态和稳定态具有相同的外在表现,即系统状态参数不随时间变化；两者的差别在于平衡态的本质是不平衡势差为零，而稳定态允许不平衡势差的存在，如稳定导热.可见，平衡必稳定；反之,稳定未必平衡. 根据平衡态的定义，不受外界影响的系统，其稳定态就是平衡态. 在不受外界影响（重力场除外）的条件下,如果系统的状态参数不随时间变化,则该系统所处的状态称为平衡状态。 4．表压力或真空度为什么不能当作工质的压力？工质的压力不变化，测量它的压力表或真空表的读数是否会变化？ 答：由于表压力和真空度都是相对压力,而只有绝对压力才是工质的压力。表压力g p 与真空度v p 与绝对压力的关系为: b g p p p =+ b v p p p =- 其中b p 为测量当地的大气压力。 工质的压力不变化，相当于绝对压力不变化,但随着各地的纬度、高度和气候条件的不同，测量当地的大气压值也会不同.根据上面两个关系式可以看出，虽然工程热力学本科生期末复习总结题2答案
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