第1章 基本概念
⒈ 闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?
答：否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。
⒉ 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，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么?
答：不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。
⒊ 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：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而稳定状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。
⒋ 倘使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？在绝对压力计算公式
)( )( b v b b e b P P P P P P P P P P <-=>+=；
中，当地大气压是否必定是环境大气压?
答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。
“当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说，计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力”，或被视为不变的“环境大气压力”。
⒌ 温度计测温的基本原理是什么?
答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的概念。
⒍ 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。
⒎ 促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。
答：分两种不同情况：
⑴ 若系统原本不处于平衡状态，系统内各部分间存在着不平衡势差，则在不平衡势差的作用下，各个部分发生相互作用，系统的状态将发生变化。例如，将一块烧热了的铁扔进一盆水中，对于水和该铁块构成的系统说来，由于水和铁块之间存在着温度差别，起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下，无需
外界给予系统任何作用，系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化：铁块的温度逐渐降低，水的温度逐渐升高，最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状态；
⑵ 若系统原处于平衡状态，则只有在外界的作用下（作功或传热）系统的状态才会发生变。 ⒏ 图1-16a 、b 所示容器为刚性容器：⑴将容器分成两部分。
一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。若突然抽去隔
板，气体(系统)是否作功？
⑵设真空部分装有许多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平
衡再抽去一块，问气体(系统)是否作功？ ⑶上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在P -v 图上表示？ 答：⑴；受刚性容器的约束，气体与外界间无任何力的作用，气体（系统）不对外界作功；⑵ b 情况下系统也与外界无力的作用，因此系统不对外界作功；
⑶ a 中所示的情况为气体向真空膨胀(自由膨胀)的过程，是典型的不可逆过程。过程中气体不可能处于平衡状态，因此该过程不能在P -v 图上示出；b 中的情况与a 有所不同，若隔板数量足够多，每当抽去一块隔板时，气体只作极微小的膨胀，因而可认为过程中气体始终处在一种无限接近平衡的状态中，即气体经历的是一种准静过程，这种过程可以在P -v 图上用实线表示出来。
⒐ 经历一个不可逆过程后，系统能否恢复原来状态？包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态？ 答：所谓过程不可逆，是指一并完成该过程的逆过程后，系统和它的外界不可能同时恢复到他们的原来状态，并非简单地指系统不可能回复到原态。同理，系统经历正、逆过程后恢复到了原态也并不就意味着过程是可逆的；过程是否可逆，还得看与之发生过相互作用的所有外界是否也全都回复到了原来的状态，没有遗留下任何变化。原则上说来经历一个不可逆过程后系统是可能恢复到原来状态的，只是包括系统和外界在内的整个系统则一定不能恢复原来状态。
⒑ 系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统和外界有什么变化？若上述正向及逆向循环中有不可逆因素，则系统及外界有什么变化？
答：系统完成一个循环后接着又完成其逆向循环时，无论循环可逆与否，系统的状态都不会有什么变化。根据可逆的概念，当系统完成可逆过程（包括循环）后接着又完成其逆向过程时，与之发生相互作用的外界也应一一回复到原来的状态，不遗留下任何变化；若循环中存在着不可逆因素，系统完成的是不可逆循环时，虽然系统回复到原来状态，但在外界一定会遗留下某种永远无法复原的变化。
（注意：系统完成任何一个循环后都恢复到原来的状态，但并没有完成其“逆过程”，因此不存在其外界是否“也恢复到原来状态”的问题。一般说来，系统进行任何一种循环后都必然会在外界产生某种效应，如热变功，制冷等，从而使外界有了变化。）
⒒ 工质及气缸、活塞组成的系统经循环后，系统输出的功中是否要减去活塞排斥大气功才是有用功？ 答：不需要。由于活塞也包含在系统内，既然系统完成的是循环过程，从总的结果看来活塞并未改变其位置，实际上不存在排斥大气的作用。
第2章 热力学第一定律
⒈ 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--11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，气体泄漏人B 中，分析A 、B 两部分压力相同时A 、B 两部分气体的比热力学
能如何变化？
自由膨胀
答: ⑴ 定义容器内的气体为系统，这是一个控制质量。
由于气体向真空作无阻自由膨胀，不对外界作功，过程功0=W ；容器又是绝热的，过程的热量0=Q ，因此，根据热力学第一定律W U Q +?=，应有0=?U ，即容器中气体的总热力学能不变，膨胀后当气体重新回复到热力学平衡状态时，其比热力学能亦与原来一样，没有变化；若为理想气体，则其温度不变。
⑵ 当隔板上有一小孔，气体从A 泄漏人B 中，若隔板为良好导热体，A 、B 两部分气体时刻应有相同的温度，当A 、B 两部分气体压力相同时，A 、B 两部分气体处于热力学平衡状态，情况像上述作自由膨胀时一样，两部分气体将有相同的比热力学能，按其容积比分配气体的总热力学能；若隔板为绝热体，则过程为A 对B 的充气过程，由于A 部分气体需对进入B 的那一部分气体作推进功，充气的结果其比热力学能将比原来减少，B 部分气体的比热力学能则会比原来升高，最终两部分气体的压力会达到平衡，但A 部分气体的温度将比B 部分的低（见习题4-22）。
⒉ 热力学第一定律的能量方程式是否可写成
Pv u q +?=
)()(121212w w u u q q -+-=-
的形式，为什么？
答：⑴热力学第一定律的基本表达式是：
过程热量 = 工质的热力学能变化 + 过程功
第一个公式中的Pv 并非过程功的正确表达，因此该式是不成立的；
⑵热量和功过程功都是过程的函数，并非状态的函数，对应于状态1和2并不存在什么q 1、q 2和w 1、w 2；对于过程1-2并不存在过程热量12q q q -=和过程功12w w w -=，因此第二个公式也是不成立的。
⒊ .热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式：
w u q +?=
?+?=21Pdv u q
分别讨论上述两式的适用范围。
答：第一个公式为热力学第一定律的最普遍表达，原则上适用于不作宏观运动的一切系统的所有过程；第二个表达式中由于将过程功表达成?2
1d v P ，这只是对简单可压缩物质的可逆过程才正确，因此该公式
仅适用于简单可压缩物质的可逆过程。
⒋ .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方程式中？
答：当流体流动时，上游流体为了在下游占有一个位置，必须将相应的下游流体推挤开去，当有流体流进或流出系统时，上、下游流体间的这种推挤关系，就会在系统与外界之间形成一种特有的推动功（推进功或推出功）相互作用。反之，闭口系统由于不存在流体的宏观流动现象，不存在上游流体推挤下游流体的作用，也就没有系统与外间的推动功作用，所以在闭口系统的能量方程式中不会出现推动功项。 ⒌ .稳定流动能量方程式（2-16）是否可应用于活塞式压气机这种机械的稳定工况运行的能量分析？为什么？
答：可以。就活塞式压气机这种机械的一个工作周期而言，其工作过程虽是不连续的，但就一段足够长的时间而言（机器的每一工作周期所占的时间相对很短），机器是在不断地进气和排气，因此，对于这种机器的稳定工作情况，稳态稳流的能量方程是适用的。
⒍ .开口系实施稳定流动过程，是否同时满足下列三式：
W U Q δd δ+=
t δd δW H Q +=
i 2f δd d 2
d δW z mg c m H Q +++= 上述三式中W 、W t 和W i 的相互关系是什么?
答：是的，同时满足该三个公式。
第一个公式中d U 指的是流体流过系统时的热力学能变化，δW 是流体流过系统的过程中对外所作的过程功；第二个公式中的δW t 指的是系统的技术功；第三个公式中的δW i 指的是流体流过系统时在系统内部对机器所作的内部功。对通常的热工装置说来，所谓“内部功”与机器轴功的区别在于前者不考虑机器的各种机械摩擦，当为可逆机器设备时，两者是相等的。从根本上说来，技术功、内部功均来源于过程功。过程功是技术功与流动功（推出功与推进功之差）的总和；而内部功则是从技术功中扣除了流体流动动能和重力位能的增量之后所剩余的部分。
⒎ 几股流体汇合成一股流体称为合流，如图2-12所示。工程上几台
压气机同时向主气道送气，以及混合式换热器等都有合流的问题。通常
合流过程都是绝热的。取1-1、2-2和3-3截面之间的空间为控制体积，
列出能量方程式，并导出出口截面上焓值h 3的计算式。
答：认为合流过程是绝热的稳态稳流过程，系统不作轴功，并忽略流体
的宏观动能和重力位能。对所定义的系统，由式(2-28) ∑∑==+++-+++=m 1
i ,shaft i in,2n 1i i out,2CV ])21[(])21[(d d i W m gz c h m gz c h E Q τ 应有能量平衡
∑∑=-n m in out 0)()(h m h m
332211h m h m h m
=+ 322113m
h m h m h += 第4章 理想气体的热力过程
1. 分析气体的热力过程要解决哪些问题？用什么方法解决？试以理想气体的定温过程为例说明之。 答：分析气体的热力过程要解决的问题是：揭示过程中气体的状态（参数）变化规律和能量转换的情况，进而找出影响这种转换的主要因素。
分析气体热力过程的具体方法是：将气体视同理想气体；将具体过程视为可逆过程，并突出具体过程的
主要特征，理想化为某种简单过程；利用热力学基本原理、状态方程、过程方程，以及热力学状态坐标图2-12 合流
图进行分析和表示。
对于理想气体的定温过程……（从略）
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：
?
??-=?=-=?=???-=?-=?)()( )()(12p 12v 12p 12v t t c h q t t c u q t t c h t t c u 答：因为理想气体的热力学能和焓为温度的单值函数，只要温度变化相同，不论经历任何过程其热力学能和焓的变化都会相同，因此，所给第一组公式对理想气体的任何过程都是适用的；但是第二组公式是分别由热力学第一定律的第一和第二表达式在可逆定容和定压条件下导出，因而仅分别适用于可逆的定容或定压过程。就该组中的两个公式的前一段而言适用于任何工质，但对两公式后一段所表达的关系而言则仅适用于理想气体。
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，在定温膨胀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：在气体定温膨胀过程中实际上是需要加入热量的。定温过程中气体的比热容应为无限大，应而不能以比热容和温度变化的乘积来求解，最基本的求解关系应是热力学第一定律的基本表达式：q = Δu + w 。
4. 过程热量q 和过程功都是过程量，都和过程的途径有关。由定温过程热量公式1
211ln v v v P q =
，可见，只要状态参数P 1、v 1和v 2确定了，q 的数值也确定了，是否q 与途径无关？ 答：否。所说的定温过程热量计算公式利用理想气体状态方程、气体可逆过程的过程功v P w d d =，以及过程的定温条件获得，因此仅适用于理想气体的定温过程。式中的状态1和状态2，都是指定温路径上的状态，并非任意状态，这本身就确定无疑地说明热量是过程量，而非与过程路径无关的状态量。
5. 在闭口热力系的定容过程中，外界对系统施以搅拌功δw ，问这时δQ = mc v d T 是否成立？
答：不成立。只是在内部可逆的单纯加热过程中（即无不可逆模式功存在时）才可以通过热容与温度变化的乘积来计算热量，或者原则地讲，只是在在可逆过程中（不存在以非可逆功模式做功的时候）才可以通过上述热量计算公式计算热量。对工质施以搅拌功时是典型的不可逆过程。
6. 试说明绝热过程的过程功w 和技术功w t 的计算式 21t 21 h h w u u w -=-=；
是否只限于理想气体？是否只限于可逆绝热过程？为什么？
答：以上两式仅根据绝热条件即可由热力学第一定律的第一表达式w u q +?=及第二表达式t w h q +?=导出，与何种工质无关，与过程是否可逆无关。
7. 试判断下列各种说法是否正确：
(1)定容过程即无膨胀(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膨胀功（压缩功）都是容积（变化）功，定容过程是一种系统比体积不变，对控制质量或说系统
容积不变的过程，因此说定容过程即无膨胀(或压缩)功的过程是正确的；
②绝热过程指的是系统不与外界交换热量的过程。系统在过程中不与外界交换热量，这仅表明过程中系统与外界间无伴随热流的熵流存在，但若为不可逆过程，由于过程中存在熵产，则系统经历该过程后会因有熵的产生而发生熵的额外增加，实际上只是可逆的绝热过程才是定熵过程，而不可逆的绝热过程则为熵增大的过程，故此说法不正确；
③多边过程是指遵循方程Pv n
= 常数（n 为某一确定的实数）的那一类热力过程，这种变化规律虽较具普遍性，但并不包括一切过程，因此说多变过程即任意过程是不正确的。
8. 参照图4-15，试证明：q 1-2-3 ≠ q 1-4-3 。图中1-2、4-3为定容过程，1-4、
2-3为定压过程。
答：由于 34413413221321 --------+=+=w w w w w w ；
其中w 1-2、w 4-3为定容过程功，等于零；w 2-3、w 1-4为定压过程功，等于v P ?。由
于
413212 --?=?>v v P P ；
故
341321---->w w
（另一方面，P-v 图上过程曲线与横轴v 之间所夹的面积代表过程功，显见 w 1-2 = w 4-3 = 0；w 2-3 > w 4-3，即w 1-2-3 > w 1-4-3）。
根据热力学第一定律：
w u q +?=
对热力学状态参数u ，应有
31341321-----?=?=?u u u
可见
341321---->q q
9. 如图4-16所示，今有两个任意过程a -b 及a -c ，其中b 、c 在同一条绝
热线上。试问Δu ab 与Δu ac 哪个大？若b 、c 在同一条定温线上，结果又如何？
答：由于b 、c 在同一条绝热线上，过程b-c 为绝热膨胀过程，由热力学第一
定律，有
c b bc bc u u u w -=?-=
过程中系统对外作膨胀功，w bc >0，故有u b > u c
因此，应有
ac ab u u ?>?
若b 、c 在同一条定温线上，根据理想气体的热力性质，则有
c b u u =
ac ab u u ?=?
10. 在T-s 图上如何表示绝热过程的技术功w t 和膨胀功w ？
答：根据热力学第一定律，绝热过程的技术功w t 和过程功w 分别应等于过程的焓增量和热力学能增量的负值，因此，在T-s 图上绝热过程技术功w t 和膨胀功w 的表示，实际上就是过程的焓增量和热力学能增量的表示。具体方法为：（见第3章思考题11）
11. 在P-v 图和T-s 图上如何判断过程中q 、w 、Δu 、Δh 的正负？
答：当过程曲线分别指向绝热线、定容线、定温线的右侧时q 、w 、Δu 、Δh 值为正；反之为负。
第5章 热力学第二定律
1. 热力学第二定律能否表达为：“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能。”这种说法有什么不妥当？
答：热力学第二定律的正确表述应是：热不可能全部变为功而不产生其它影响。所给说法中略去了“其它影响”的条件，因而是不妥当、不正确的。
2. 自发过程是不可逆过程，非自发过程必为可逆过程，这一说法是否正确？
答：此说法不正确。自发过程具有方向性，因而必定是不可逆的；非自发过程是在一定补充条件下发生和进行的过程，虽然从理论上说来也许可以做到可逆，但事实上实际过程都不可逆，因为不可逆因素总是避免不了的。
3. 请给“不可逆过程”一个恰当的定义。热力过程中有哪几种不可逆因素？
答：所谓不可逆过程是指那种系统完成逆向变化回复到原先状态后，与其发生过相互作用的外界不能一一回复到原来状态，结果在外界遗留下了某种变化的过程。简单地讲，不可逆过程就是那种客观上会造成某种不可恢复的变化的过程。
典型的不可逆因素有：机械摩擦、有限温差下的传热、电阻、自发的化学反应、扩散、混合、物质从一相溶入另一相的过程等。
4. 试证明热力学第二定律各种说法的等效性：若克劳修斯说法不成立，则开尔文说法也不成立。 证：热力学第二定律的克劳修斯表述是：热
不可能自发地、不付代价地从高温物体传至
低温物体。开尔文表述则为：不可能从单一
热源取热使之全部变为功而不产生其它影
响。按照开尔文说法，遵循热力学第二定律
的热力发动机其原则性工作系统应有如图
4A 所示的情况。假设克劳修斯说法可以违
背，热量Q 2可以自发地不付代价地从地温物
体传至高温物体，则应有如图4B 所示的情
W 0
况。在这种情况下，对于所示的热机系统当热机完成一个循环时，实际上低温热源既不得到什么，也不失去什么，就如同不存在一样，而高温热源实际上只是放出了热量(Q 1-Q 2)，同时，热力发动机则将该热量全部转变为功而不产生其它影响，即热力学第二定律的开尔文说法不成立。
5. 下述说法是否有错误：
⑴ 循环净功W net 愈大则循环热效率愈高；
⑵ 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率；
⑶ 可逆循环的热效率都相等，1
2t 1T T -=η。 答：⑴说法不对。循环热效率的基本定义为：1net t
Q W =η，循环的热效率除与循环净功有关外，尚与循环吸热量Q 1的大小有关；
⑵说法不对。根据卡诺定理，只是在“工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间”的条件下才能肯定不可逆循环的热效率一定小于可逆循环，离开了这一条件结论就不正确；
⑶说法也不正确。根据卡诺定理也应当是在“工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间”的条件下才能肯定所有可逆循环的热效率都相等，1
2t 1T T -=η，而且与工质的性质与关，与循环的种类无关。如果式中的温度分别采用各自的放热平均温度和吸热平均温度则公式就是正确的，即12t
1T T -=η，不过这种情况下也不能说是“所有可逆循环的热效率都相等”，只能说所有可逆循环的热效率表达方式相同。
6. 循环热效率公式121t q q q -=η和1
21t T T T -=η是否完全相同？各适用于哪些场合？ 答：不完全相同。前者是循环热效率的普遍表达，适用于任何循环；后者是卡诺循环热效率的表达，仅适用于卡诺循环，或同样工作于温度为T 1的高温热源和温度为T 2的低温热源间的一切可逆循环。
7. 与大气温度相同的压缩空气可以膨胀作功，这一事实是否违反了热力学第二定律？
答：不矛盾。压缩空气虽然与大气有相同温度，但压力较高，与大气不处于相互平衡的状态，当压缩空气过渡到与大气相平衡时，过程中利用系统的作功能力可以作功，这种作功并非依靠冷却单一热源，而是依靠压缩空气的状态变化。况且，作功过程中压缩空气的状态并不依循环过程变化。
8. 下述说法是否正确:.
⑴ 熵增大的过程必定为吸热过程：
⑵ 熵减小的过程必为放热过程；
⑶ 定熵过程必为可逆绝热过程。
答：⑴说法不对。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分，不可逆绝热过程中工质并未从外界吸热，但由于存在熵产工质的熵也会因而增大；
⑵说法是对的。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分，其中熵产必定是正值，因而仅当系统放热，热熵流为负值时，系统的熵值才可能减小；
⑶这种说法原则上是不对的。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分，其中熵产必定是正值，对于不可逆的放热过程，其热熵流为负值，当热熵流在绝对数值上恰好与熵产一样时，过程将成为定熵的。因此：可逆的绝热过程为定熵过程，而定熵过程却不一定是绝热过程。
9. 下述说法是否有错误：
⑴ 熵增大的过程必为不可逆过程；⑵ 使系统熵增大的过程必为不可逆过程；
⑶ 熵产S g > 0的过程必为不可逆过程；⑷ 不可逆过程的熵变?S 无法计算；
⑸ 如果从同一初始态到同一终态有两条途径，一为可逆，另一为不可逆，则
可逆不可逆S S ?>?、 f,f,可逆不可逆S S >、 g,g,可逆不可逆S S >；
⑹ 不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵，S 2>S 1，不可逆绝热压缩的终态熵小于初态熵S 20d s ；0d r
⑵此说法与⑴是一样的。如果所说的“系统”指的是孤立系统则说法是正确的。不过实在不应该这样含糊“系统”这一概念！
⑶根据熵产原理，这一说法是正确的。
⑷此说法完全错误。熵是状态参数，只要过程的初、终状态确定了，系统的熵变就完全确定，与过程无关。因此，不可逆过程熵变的计算方法之一便是借助同样初、终状态的可逆过程来进行计算。至于利用熵的一般关系式进行熵变计算，它们根本就与过程无关。
⑸ 根据熵为状态参数知，两种过程的端点状态相同时应有相同的熵变，认为 可逆不可逆
S S ?>?是错误的；
不可逆过程将有熵产生，而可逆过程则不会产生熵，因此说 g,g,可逆不可逆S S >是正确的；
熵是状态参数，过程端点状态相同时应有相同熵变，由系统熵方程g f S S S
+=?，过程可逆时可逆f,S S =?；不可逆时不可逆不可逆g,f,S S S -?=，式中0g,>不可逆S ，可见应有 f,f,不可逆可逆S S >，而不是 f,f,可逆不可逆S S >。
⑹此说法不对。根据熵产原理，系统经历不可逆绝热过程后，无论是膨胀或受压缩，其熵都将增大。
P 1P 2T 1 T 0 ⑺由熵为状态参数知，工质经过循环过程后其熵应不变，所以
认为?>0d s 是不正确的；根据克劳修斯不等式知，0d r
a-c ，b 、c 两点在同一条绝热线上（见图5-33），问q a-b 和q a-c 哪个大？
并在T-s 图上表示过程a-b 、a-c 及q a-b 、q a-c 。（提示：:可根据循环
a-b-c-a 考虑。）
答：根据循环a-b-c-a 的情况应是正循环，即循环的吸热量应大于循环的放
热量（指绝对值）。其中q a-b 为循环的吸热量，q c-a 为循环的放热量，由此，知q a-b > q a-c
在T-s 图上
q a-b 的大小如面积abcsbsaa 所示；
q a-c 的大小如面积acsbsaa 所示；
11. 由同一初态经可逆绝热压缩和不可逆绝热压缩两种过程将某种理想气体压缩到相同的终压，在P-v 图和T-s 图上画出两过程，并在
T-s 图上示出两过程的技术功及不可逆过程的火用损失。 答：作图如下
图中12s 为可逆绝热压缩；12为不可逆绝热压缩。
T 1'=T 1
面积1'2s s 1s 1'1'为可逆绝热压缩消耗的技术功；
面积1'2s 2s 1'1'为不可逆绝热压缩消耗的技术功。
T 0为环境温度，带阴影线部分面积为不可逆过程的火用损失。
12. 立系统中进行了⑴可逆过程；⑵不可逆过程。问孤立系统的总能、总熵、总火用各自如何变化？ 答：经历可逆过程后，孤立系统的总能、总熵、总火用均不改变；
经历不可逆过程后，孤立系统的总能将保持不变，总熵将增加，总火用 将减少。
a b
工程热力学期末试卷 建筑环境与设备工程专业适用 （闭卷，150分钟） 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分，共40分) 1. 什么是热力过程？可逆过程的主要特征是什么？ 答：热力系统从一个平衡态到另一个平衡态，称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小，即准静过程，且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量，设环境温度为30°C，试问这部分热量的火用（yong ）值（最大可用能）为多少？ 答： = ??? ? ? ++-?=15.27350015.273301500,q x E 303.95kJ 3. 两个不同温度（T 1,T 2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2，证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明：四个子系统构成的孤立系统熵增为 （1分） 对热机循环子系统： 1分 1分 根据卡诺定理及推论： 1 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，如右图所示。若将隔板抽去，试分析容器中空气的状态参数（T 、P 、u 、s 、v ）如何变化，并简述为什么。 答：u 、T 不变，P 减小，v 增大，s 增大。 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W 1212 00ISO Q Q S T T -?= +++R 0S ?=iso 0 S ?=
5. 试由开口系能量方程一般表达式出发，证明绝热节流过程中，节流前后工质的焓值不变。（绝热节流过程可看作稳态稳流过程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计） 答：开口系一般能量方程表达式为 绝热节流过程是稳态稳流过程，因此有如下简化条件 ， 则上式可以简化为： 根据质量守恒，有 代入能量方程，有 6. 什么是理想混合气体中某组元的分压力？试按分压力给出第i 组元的状态方程。 答：在混合气体的温度之下，当i 组元单独占有整个混合气体的容积（中容积）时对容器壁面所形成的压力，称为该组元的分压力；若表为P i ，则该组元的状态方程可写成：P i V = m i R i T 。 7. 高、低温热源的温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大，愈有利？试证明你的结论。 答：否，温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数愈小，耗功越大。（2分） 证明：T T w q T T T R ?==-= 2 2212ε，当 2q 不变，T ?↑时，↑w 、↓R ε。即在同样2q 下(说明 得到的收益相同)，温差愈大，需耗费更多的外界有用功量，制冷系数下降。（3分） 8. 一个控制质量由初始状态A 分别经可逆与不可逆等温吸热过程到达状态B ，若两过程中热源温度均为 r T 。试证明系统在可逆过程中吸收的热量多，对外做出的膨胀功也大。
2015年工程热力学简答题
2015 年工程热力学简答题 第1 章基本概念 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗? 答：否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时 (如稳态稳流系统) ，系统内的质量将保持恒定不变。 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，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么? 答：不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。 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：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。 4.倘使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？在绝对压力计算公式 P P b P e (P P b)； P P b P v (P P b ) 中，当地大气压是否必定是环境大气压? 答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。 “当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说，计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力” ，或被视为不变的“环境大气压力”。 5.温度计测温的基本原理是什么？答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质” ，这一性质就是“温度”的概念。 6.经验温标的缺点是什么？为什么？
一、判断题： 1. 平衡状态一定稳定状态。 2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律； 3．公式d u = c v d t 适用理想气体的任何过程。 4．容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。 5．在T —S 图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。 6．膨胀功与流动功都是过程的函数。 7．当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时，以可逆定温压缩过程最为省功。 8．可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行，并能恢复到初始状态的过程。 9. 根据比热容的定义式 T q d d c ，可知理想气体的p c 为一过程量； 10. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程； 11．在管道内作定熵流动时，各点的滞止参数都相同。 12．孤立系统的熵与能量都是守恒的。 13．闭口绝热系的熵不可能减少。 14．闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。 15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。 16．实际气体绝热节流后温度一定下降。 17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。 18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率； 19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。 20．热力学恒等式du=Tds-pdv 与过程可逆与否无关。 21．当热源和冷源温度一定，热机内工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。 22．从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态，因为气化过程温度未变，所以焓的变化量Δh=c p ΔT=0。 23．定压过程的换热量q p =∫c p dT 仅适用于理想气体，不能用于实际气体。 24．在p －v 图上，通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率。
1.何谓状态何谓平衡状态何为稳定状态 状态：热力学系统所处的宏观状况 平衡状态：在不受外界影响的条件下，系统的状态不随时间而变化 稳定状态：系统内各点参数不随时间而变化 2.说明状态参数的性质。 (1)状态参数是状态的函数。对应一定的状态。状态参数都有唯一确定的数位。 (2)状态参数的变化仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。当系统经历一系列状态变化而恢复到初态时。其状态参数的变化为零，即它的循环积分为零 (3)状态参数的数学特征为点函数，它的微分是全微分。 3.何谓热力过程 热力学状态变化的历程 4.何谓准静态过程实现准静态过程的条件是什么 准静态过程：热力学系统经历一系列平衡状态，每次状态变化时都无限小的偏离平衡状态。 条件：状态变化无限小，过程进行无限慢。 5.非准静态过程中，系统的容积变化功可否表示为 ?=-21 2 1 d v p w 为什么 不可以。在非准静态过程中pv的关系不确定，没有函数上的联系。 6.何谓可逆过程 经历一个热力学过程后，热力学系统逆向沿原过程逆向进行，系统和有关的外界都返回到原来的初始状态，而不引起其他的变化。 7.何谓热力循环 系统由初始状态出发，经过一系列中间状态后重新回到初始状态所完成的一个封闭式的热力过程称为热力循环。 8.何谓正循环，说明其循环特征。 在状态参数坐标图上，过程按照顺时针循环的为正循环，其目的是利用热产生机械功，动力循环，顺时针，循环净功为正。 9.何谓逆循环，说明其循环特征。 在状态参数坐标图上，过程按照逆时针循环的为逆循环，其目的是付出一定代价使热量从低温区传向高温区，制冷循环，逆时针，循环净功为负。 10.何谓热量何谓功量 热量：仅仅由于温度不同，热力学系统与外界之间通过边界所传递的能量 功量：热力学系统和外界间通过边界而传递的能量，且其全部效果可表现为举起重物。 11.热量和功量有什么相同的特征两者的区别是什么 相同特征：都是系统与外界间通过边界传递的能量，都是过程量，瞬时量。
工程热力学简答题汇 总
1热力系统：被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。 开口系统：热力系统和外界不仅有能量交换而且有物质交换。 闭口系统：热力系统和外界只有能量交换而无物质交换。 孤立系统：热力系统和外界即无能量交换又无物质交换。 2平衡状态：一个热力系统如果在受外界影响的条件下系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态叫平衡状态。 准平衡过程：若过程进行的相对缓慢，工质在被平衡破坏后自动回复平衡的时间，即所谓弛豫时间又很短，工质有足够的时间来恢复平衡，随时都不致显著偏离平衡状态，那么这样的过程就叫做准平衡过程。 可逆过程：当完成了某一过程之后，如果有可能使工质沿相同的路径逆行而回复到原来状态，并且相互作用中所涉及到的外界亦回复到原来状态而不留下任何改变。 3汽化潜热：即温度不变时，单位质量的某种液体物质在汽化过程中所吸收的热量。 4比热的定义和单位：1kg物质温度升高1k所需热量称为质量热容，又称比热容，单位为 J/(kg·K)，用c表示，其定义式为c=δq/dT或c=δq/dt。 5湿空气的露点：露点是在一定的pv下（指不与水或湿物料相接触的情况），未饱和湿空气冷却达到饱和湿空气，即将结出露珠时的温度，可用湿度计或露点仪 测量，测的td相当于测定了 pv。 6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：“平衡状态”与“稳定状态” 的概念均指系统的状态不随时 间而变化，这是它们的共同 点；但平衡状态要求的是在没 有外界作用下保持不变；而平 衡状态则一般指在外界作用下 保持不变，这是它们的区别所 在。 7卡诺定理：定理一：在相同 温度的高温热源和相同温度的 低温热源之间工作的一切可逆 循环，其热效率都相等，与可 逆循环的种类无关，与采用哪 一种工质也无关。 定理二：在温度同为T1的热 源和同为T2的冷源间工作的 一切不可逆循环，其热效率必 小于可逆循环。 推论一：在两个热源间工作的 一切可逆循环，他们的热效率 都相同，与工质的性质无关， 只决定于热源和冷源的温度， 热效率都可以表示为ηc=1— T2/T1 推论二：温度界限相同，但具 有两个以上热源的可逆循环， 其热效率低于卡诺循环 推论三：不可逆循环的热效率 必定小于同样条件下的可逆循 环 8气体在喷管中流动，欲加速 处于超音速区域的气流，应采 取什么形式的喷管，为什么： 因为Ma>1超声速流动，加速 dA>0气流截面扩张，喷管截面 形状与气流截面形状相符合， 才能保证气流在喷管中充分膨 胀，达到理想加速度过程，采 用渐扩喷管。 9压气机，实际过程与理想过 程的关系，在压气机采取多级 压缩和级间冷却有什么好处： 每级压气机所需功相等，这样 有利于压气机曲轴平衡。每个 汽缸气体压缩后达到的最高温 度相同，这样每个汽缸的温度 条件相同。每级向外排出的热 量相等，而且每级的中间冷却 器向外排除的热量也相等。 （避免压缩因比压太高而影响 容积效率，有利于气体压缩以 等温压缩进行，对容积效率的 提高也有利） 10逆向循环：把热量从低温热 源传给高温热源。 11绝热节流：在节流过程中， 流体与外界没有热量交换就称 绝热节流。 14简述功和热量的区别与联 系：都是过程量，作功有宏观 移动，传热无宏观移动，作功 有能量转化，传热无能量转 化，功变热无条件，热变功有 条件。 12喷管的形状选择与哪些因素 有关？背压对喷管性能有何 影响？温度有何变化规律和 影响？进口截面参数（滞止 压力P0）和背压（P b）；Pb ≥Pcr选渐缩喷管，Pb＜Pcr 选缩放喷管。 13蒸汽压缩式制冷和空气压缩式制 冷的联系与区别。蒸汽压缩式制冷 的优点，装置上的区别及原因。 答：都是利用压缩气体来制冷，制 冷装置不用，使用的气体不同，前 者使用的是低沸点的水蒸气，后者 使用的是空气。蒸汽压缩式制冷的 优点：1，更接近于同温限的逆向卡 诺循环，提高了经济性；2，单位质 量工质制冷量较大。为了简化设 备，提高装置运行的可靠性，实际 应用的蒸汽压缩制冷循环常采用节 流阀代替膨胀机。 14湿空气温度与吸湿能力的关系 湿含量一定时，温度升高，空气中 水蒸气密度变大，吸湿能力下降 15朗肯循环在T-S图上表示 1-2，绝热膨胀做功 2-3，冷却放热，冷凝的饱和水 3-4，在水泵里绝热压缩 4-1，加热，汽化 循环吸热量q1=h1-h4；循环放热量 q2=h2-h3 对外做功w1=h1-h2；消耗功w2=h4- h3 热效率ηt=Wnet/q1=(h1-h2)-(h4- h3)/h1-h4 16R和Rg的意义及关系：Rg是气体 常数，仅与气体种类有关而与气体 的状态无关；R是摩尔气体常数，不 仅与气体状态无关，也与气体的种 类无关，R=8.3145J(mol·K)。若气 体的摩尔质量为M，则R=MRg 17热量（可用能）的概念：在温 度为T0的环境条件下，系统（T＞ T0）所提供的热量中可转化为有用 功的最大值是热量，用EX，Q表 示。 18热力学第二定律的表述 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
图 1 图2 2012工程热力学Ⅰ考题（A ） 一、简答题（共30分） 1、图1中循环1-2-3-a -1和循环1-b -3-4-1都是不可逆 循环。有人判断循环1-2-3-a -1的热效率高于循环1-b -3-4-1的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（10分） 2、有一种热机，以水蒸气为工质，循环的高温热源温度为1200 K ，低温热源温度为300 K ，循环的热效率t η。现将循环工质改成理想气体，则循环的热效率t'η与原循环热效率比较将发生什么样的变化？为什么？ （10分） 3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉可提高水蒸气循环的热效率。”请据热力学基本定律出发评估这种观点。（10分） 二、计算题（共70分） 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为200kPa 、温度20℃， 喷嘴内径为0.002m 时，射出水流温度20℃，压力100kPa ，流速1000m/s ，已知在200kPa 、20℃时，3 0.001002m /kg v =，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。（10分） 2、某太阳能供暖的房屋用5×8×0.3m 的大块混凝土板作为蓄热材料，该混凝土的密度为2300kg/m 3 ，比热容0.65kJ/(kg ·K)。若混凝土板在晚上从23℃冷却到18℃（室内温度），求此过程的熵产。（10分） 3、某活塞式内燃机定容加热理想循环（图2循环1-2-3-4-1），压缩比ε =10，压缩冲程的起点状态是t 1=35℃ 、p 1=100kPa 。加热过程中气体吸热650kJ/kg 。假定比热容为定值，且c p =1.004kJ/（kg·K），κ =1.4，求：（1）循环中各点的温度、压力和循环热效率；（2）若循环压缩过程和膨胀过程均不可逆，两过程的熵产分别为0.1kJ/(kg·K)和0.12 kJ/(kg·K)，求工质 经循环后的熵变； （3） 若膨胀过程持续到5（p 5 = p 1），画出循环T-s 图，并分析循环热效率提高还是下降。（10+5+5分） 4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2，初终态温度分别为30℃和227℃。
工程热力学复习重点2012. 3 绪论 [1]理解和掌握工程热力学的研究对象、主要研究内容和研究方法 [2]理解热能利用的两种主要方式及其特点 [3]了解常用的热能动力转换装置的工作过程 1．什么是工程热力学 从工程技术观点出发，研究物质的热力学性质，热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。 2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题 3. 热能及其利用 [1]热能：能量的一种形式 [2]来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。 如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。 二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。 [3]利用形式： 直接利用：将热能利用来直接加热物体。如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大) 间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能， 4．.热能动力转换装置的工作过程 5．热能利用的方向性及能量的两种属性 [1]过程的方向性：如：由高温传向低温 [2]能量属性：数量属性、,质量属性(即做功能力) [3]数量守衡、质量不守衡 [4]提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。 第1章基本概念及定义 1. 1 热力系统 一、热力系统 系统：用界面从周围的环境中分割出来的研究对象，或空间内物体的总和。 外界：与系统相互作用的环境。 界面：假想的、实际的、固定的、运动的、变形的。 依据：系统与外界的关系 系统与外界的作用：热交换、功交换、质交换。 二、闭口系统和开口系统 闭口系统：系统内外无物质交换,称控制质量。 开口系统：系统内外有物质交换,称控制体积。 三、绝热系统与孤立系统 绝热系统：系统内外无热量交换(系统传递的热量可忽略不计时，可认为绝热) 孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换
1．均匀系统和单相系统的区别？ 答：如果热力系统内部个部分化学成分和物理性质都均匀一致，则该系统成为均匀系统。如果热力系统由单相物质组成，则该系统称为单相系统。可见，均匀系统一定是单相系统，反之则不然。2．试说明稳定、平衡和均匀的区别与联系？ 答：稳定状态是指状态参数不随时间变化，但这种不变可能是靠外界影响来维持的。 平衡状态是指不受外界影响时状态参数不随时间变化。 均匀状态是指不受外界影响时不但状态参数不随时间变化，而且状态参数不随空间变化。 均匀→平衡→稳定 3．实现可逆过程的充分条件。 答：（1）过程是准静态过程，即过程所涉及的有相互作用的各物体之间的不平衡势差为无限小。（2）过程中不纯在耗散效应，即不存在用于摩擦、非弹性变形、电流流经电阻等使功不可逆地转变为热的现象。 4．膨胀功、流动功、技术功、轴功有何区别与联系。 答：气体膨胀时对外界所做的功称为膨胀功。 流动功是推动工质进行宏观位移所做的功。 技术功是膨胀功与流动功的差值。 系统通过机械轴与外界所传递的机械功称为轴功。 5．焓的物理意义是什么，静止工质是否也有焓这个参数？
答：焓的物理意义为，当1kg 工质流进系统时，带进系统与热力状态有关的能量有内能u 和流动功pv ，而焓正是这两种能量的总和。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。但当工质不流动时，pv 不再是流动功，但焓作为状态参数仍然存在。 6．机械能向热能的转变过程、传热过程、气体自由膨胀过程、混合过程、燃烧反应过程都是自发的、不可逆的。 热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不可能自动地、无偿地从低温物体传至高温物体。 7．循环热效率公式12 1q q q -=η和121T T T -=η是否完全相同？ 答：前者用于任何热机，后者只用于可逆热机。 8．若系统从同一始态出发，分别经历可逆过程和不可逆过程到达同一终态，两个过程的熵变相同吗？ 答：对系统来说，熵是状态参数，只要始态和终态相同，过程的熵变就相等。所谓“可逆过程的熵变必然小于不可逆过程的熵变”中的熵变是指过程的总熵变，它应该包括系统的熵变和环境的熵变两部分。在始态和终态相同的情况下，系统的熵变相同，而不可逆过程中环境的熵变大于可逆过程中环境的熵变。 9．g f dS dS dS +=；熵可能大于零，可能等于零，也可能小于零。 T Q dS f δ=----熵流，表示系统与外界交换的热量与热源温差的比 值。 0≥g dS （大于时为不可逆过程，等于时为可逆过程）----熵产，表
循环吸热量q 仁h1-h4 ;循环放热量 q2=h2-h3 对外做功w 仁h1-h2 ;消耗功w2=h4-h3 热效率 n =Wnet/q 1=(h1-h2)-(h4-h3)/h1-h4 16R 和Rg 的意义及关系：Rg 是气体常数， 仅与气体种类有关而与气体的状态无关； R 是摩尔气体常数，不仅与气体状态无关， 也与气体的种类无关，R=8.3145J(mol K)。 若气体的摩尔质量为 M 则R=MRg 17热量 (可用能)的概念：在温度为T0 的环境条件下，系统(T >T0)所提供的热 量中可转化为有用功的最大值是热量 ， 用EX, Q 表示。 18热力学第二定律的表述 克劳休斯从热量传递方向性的角度提出 ： 热不可能自发地、不付出代价地从低温物 体传至高温物体。 热能转化为机械能的开尔文说法：不可能 制造出从单一热源吸热，使之全部转化为 功而不留下其他任何变化的热力发动机。 19熵定义式，及其适用条件 ds= S Q re /T(熵的变化等于可逆过程中系 统与外界交换的热量与热力学温度的比 值) 熵产由(△ S=A Sg+ △ Sf )得熵产△ Sg=A S-A Sf >0 在孤立系统内，一切实际过程(不可逆过 程)都朝着是系统熵增加的方向进行或在 极限情况下(可逆过程)维持系统的熵不 变，而任何使系统熵减少的过程是不可能 发生的。孤立系熵越大，不可逆过程越大。 1热力系统：被人为分割出来作为热力 学分析对象的有限物质系统。 开口系统：热力系统和外界不仅有能 量交换而且有物质交换。 闭口系统：热力系统和外界只有能量 交换而无物质交换。 孤立系统：热力系统和外界即无能量 交换又无物质交换。 2平衡状态：一个热力系统如果在受外 界影响的条件下系统的状态能够始终保 持不变，则系统的这种状态叫平衡状态。 准平衡过程：若过程进行的相对缓慢， 工质在被平衡破坏后自动回复平衡的时 间，即所谓弛豫时间又很短，工质有足 够的时间来恢复平衡，随时都不致显著 偏离平衡状态，那么这样的过程就叫做 准平衡过程。 可逆过程：当完成了某一过程之后， 如果有可能使工质沿相同的路径逆行而 回复到原来状态，并且相互作用中所涉 及到的外界亦回复到原来状态而不留下 任何改变。 3汽化潜热：即温度不变时， 单位质量 的某种液体物质在汽化过程中所吸 收的热量。 4比热的定义和单位：1kg 物质温度升高 1k 所需热量称为质量热容，又称比热 容，单位为J/(kg ? K)，用c 表示，其定 义式为 c= S q/dT 或 c= S q/dt 。 5湿空气的露点：露点是在一定的pv 下 (指不与水或湿物料相接触的情况)， 未饱和湿空气冷却达到饱和湿空气，即 将结出露珠时的温度，可用湿度计或露 点仪测量，测的td 相当于测定了 pv 。 6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：“平衡状态”与“稳定状态”的概 念均指系统的状态不随时间而变化，这 是它们的共同点；但平衡状态要求 的是在没有 外界作用下保持不变； 而平衡状态则一般指在外界作用下 保持不变，这是它们的区别所在。 7卡诺定理：定理一：在相同温度的 高温热源和相同温度的低温热源之 间工作的一切可逆循环，其热效率 都相等，与可逆循环的种类无关， 与采用哪一种工质也无关。 定理二：在温度同为T1的热源和同 为T2的冷源间工作的一切不可逆 循环，其热效率必小于可逆循环。 推论一：在两个热源间工作的一切 可逆循环，他们的热效率都相同， 与工质的性质无关，只决定于热源 和冷源的温度，热效率都可以表示 为加=1 — T2/T1 推论二：温度界限相同，但具有两 个以上热源的可逆循环，其热效率 低于卡诺循环 推论三：不可逆循环的热效率必定 小于同样条件下的可逆循环 8气体在喷管中流动，欲加速处于 超音速区域的气流，应采取什么形 式的喷管，为什么： 因为Ma>1超声速流动，加速 dA>0 气流截面扩张，喷管截面形状与气 流截面形状相符合，才能保证气流 在喷管中充分膨胀，达到理想加速 度过程，采用渐扩喷管。 9压气机，实际过程与理想过程的 关系，在压气机采取多级压缩和级 间冷却有什么好处： 每级压气机所需功相等，这样有利 于压气 机曲轴平衡。每个汽缸气体 压缩后达到的 最高温度相同，这样 每个汽缸的温度条件相同。每级向 外排出的热量相等，而且每级的中 间冷却器向外排除的热量也相等。 (避免压缩因比压太高而影响容积 效率，有利于气体压缩以等温压缩进 行，对容积效率的提高也有利) 10逆向循环：把热量从低温热源传 给高温热源。 11绝热节流：在节流过程中，流体 与外界没有热量交换就称绝热节流。 14简述功和热量的区别与联系 ：都 是过 程量，作功有宏观移动，传热无 宏观移动，作功有能量转化，传热无 能量转化，功变热无条件，热变功有 条件。 12喷管的形状选择与哪些因素有 关？背压对喷管性能有何影响？ 温度有何变化规律和影响？ 进口 截面参数(滞止压力 P °)和背压 (P b )； Pb>Per 选渐缩喷管，Pb v Per 选缩放喷管。 13蒸汽压缩式制冷和空气压缩式制 冷的联系与区别。蒸汽压缩式制冷 的优点，装置上的区别及原因。 答： 都是利用压缩气体来制冷，制冷装置 不用，使用的气体不同，前者使用的 是低沸点的水蒸气，后者使用的是空 气。蒸汽压缩式制冷的优点： 1,更 接近于同温限的逆向卡诺循环， 提高 了经济性；2，单位质量工质制冷量 较大。为了简化设备，提高装置运行 的可靠性，实际应用的蒸汽压缩制冷 循环常采用节流阀代替膨胀机。 14湿空气温度与吸湿能力的关系 湿含量一定时，温度升高，空气中水 蒸气密度变大，吸湿能力下降 15朗肯循环在T-S 图上表示 1- 2，绝热膨胀做功 2- 3，冷却放热，冷凝的饱和水 3- 4，在水泵里绝热压缩 4- 1，加热，汽化
工程热力学习题A 一、简要问答题 1.工程热力学的研究对象主要是什么？ 答：工程热力学的研究对象主要是能量转换，特别是热能转化为机械能的规律和方法，以及提高转化效率的途径，以提高能源利用的经济性。 2.热能的利用有哪两种基本的利用形式，并举例说明？ 答：一种是热能的直接利用，如冶金，化工，食品等工业和生活上的应用，另一种是热能的间接利用，如把热能转化成机械能或电能为人们提供动力。 3.何为工质？如何采用气体而不采用液体或固体作为热机的工质？ 答：工质是指在热机中工作的借以实现将热能转化成机械能的媒介物质，因气体的膨胀性与压缩性远比液体、固体要好，所以热机中的工质是采用气体，而不采用液体，更不能采用固体。 4.功量与热量有何不同和相同之处？ 答：相同之处：（1）都是过程量，而不是状态参数；（2）都是工质与外界交换的能量；（3）可逆过程都可图示。 不同之处：（1）功量是有序能（机械能）即功量是有规则的宏观运动能量的传递，在做功过程中往往伴随着能量形态的转化，而热量是无序能（热能）即热量是大量微粒子热运动的能量传递，传热过程中不出现能量形态的转化。（2）有功转换的动力是压差，而有热交换的动力是温差，（3）功量与热量的计算表达式不同。（4）功量可在p-vt图上图示，而热量是在T-s图上图示。 5.写出热力系统第一定律的文字表达？ 答：热力学第一定律的文字表述：热可以变为功，功也可以变为热，一定量的热消失时，必产生相应量的功，消耗一定量的功时，必出现与之对应的一定量的热。 6.写出1Kg工质的焓的符号与定义式及其能量含义，并指出焓是过程量还是状态参数。答：焓的符号是h，其定义式是h=u+pv，其能量含义是系统中因引进1kg工质而获得的总能量是热力学能u与推动功pv之和，焓是状态参数，而不是过程量。 7.何为理想气体，并举例指出什么气体可视为理想气体？什么气体不能视为理想气体？ 答：理想气体是指其分子是具有弹性的，而不具有体积的质点，分子间没有相互作用力的假想气体。工质中常用的氧气、氮气、氢气等及空气，燃气，烟气等在通常使用的温度，压力下都可作为理想气体。而水蒸气，制冷装置中的工质，如氟利昂汽等不能看做理想气体。 8.指出Rg，R的名称，单位，以及其值是否与气体种类及气体的状态有关？ 答：Rg称为气体参数，其单位是J/Kg*K，其值取决于气体种类，而与气体所处状态无关，R称为摩尔气体常数，也成为通用气体常数，其单位是J/mol*K，其值即于气体种类也与气体所处状态无关。 9.为何说四个基本的热力过程是多变的过程的特例？ 答：四个基本的热力过程，是指1定容过程，其过程表达式是V=c；2定压过程，其过程表达式是P=c；3定温过程，其过程表达式是T=c；4定熵过程，又称绝热过程，其过程表达式S=c。 因多变过程方程式是PV n=常数，当n=0时，pv0=常数→p=常数，这是定压过程方程式。 n=1时，pv1=常数→pv=常数，这是定温过程方程式。n=k时，pv k=常数，这是绝热过程方程式（即定熵过程方程式）；n→±∞时，P1/n*v=常数→v=常数，这是定容过程方程式。所以说，四个基本的热力过程是多变过程的特例。 10.为何说可逆绝热过程一定是定熵过程？
《工程热力学》复习题汇总 一填空题 1．热力系统：忽略家用电热水器的表面散热，取正在加热不在使用的电热水器 为控制体，（不包括电加热器），这是系统，把电加热器包括在研究对象内，这是系统，研究对象加入，构成孤立系统。 2．热力系统：盛满热水的真空保温杯是系统，内燃机在汽缸进气或排气 阀门打开时，是系统。 3．过程判断：热力系统与外界在绝热但存在摩擦力的情况下，在无限小压差下 缓慢的做功过程准静态过程，可逆过程。 4．过程判断：热量从温度为100℃的热源通过薄容器壁缓慢地传递给处于平衡 状态下的冰水混合物，此过程准静态过程，可逆过程，理由 5. 通过搅拌器作功使水保持等温的汽化过程，此过程为，理由为。 6. 有一刚性容器，被分成两部分，一部分装有气体，一部分抽成真空，若真空部 分装有许多隔板，每抽去一块隔板，让气体先恢复平衡再抽去下一块，问此过程为，理由为。7．闭口系统热力学第一定律表达式：，稳流开口系 统的热力学第一定律表达式为：；开口系统工质跟外界交换 的技术功包括，可逆过程技术功的计算式为：； 8 闭口容器内的气体从热源吸收了100kJ 的热量，并对外膨胀作功消耗了40kJ，其中克服摩擦功5kJ，假设摩擦产生的耗散热全部用于增加工质的热力学能，根 据闭口系统能量守恒方程式，系统热力学能增加量为。
9．理想气体是，工程上常用的空气、燃气和烟气理想气体，水蒸气理想气体。10．一种确定的理想气体，其c p-c v 定值，c p/c v 定值，c p/c v随变化，其中c p-c v 的含义是；工程上常用的空气、燃气理想气体，水蒸气理想气体。 11. 过冷水的定压汽化过程在p- v 图上可表示出五种状态，分别 为：。 12. 实际气体与理想气体的偏离可用压缩因子Z 表示，理想气体的Z 等于， 实际气体的Z 随压力的增高，呈现的变化。 13．气体在管道内绝热流动，其滞止状态是指，此时的焓h0 = ；临界压力与有关，工临界流速临界声速。 14．活塞式压缩机中，因的存在，使产气量降低，但理论上对单位质量气体耗功影响。 15．活塞式内燃机有三个循环特征性能参数，分别为 。 16．活塞式内燃机循环过程与燃气轮机循环过程的主要区别可概括为 。 17．刚性绝热气缸- 活塞系统，B侧设有电热丝, 判断下列 4 种情况分别是什么热力系统. 红线内—— 黄线内不包含电热丝—— 黄线内包含电热丝—— 兰线内——
工程热力学复习题答案整理-判断题和简答题
校内本科班工程热力学复习题答案整理 （判断题和简答题部分） 一、判断正误，并解释原因（5 题，4 分每题） 1、热力系统处于平衡状态时，和外界无任何作用发生，此时系统的状态是稳定均匀的。 答：错误。因为均匀是相对于平衡状态下单相物系而言的。详见P16 2、理想气体的分子是没有大小和质量的，且其相互间的碰撞是弹性的。 答：错误。理想气体是些弹性的、不具体积的质点，存在质量。 3、从微观上讲，只要分子之间的作用力和分子自身体积可以忽略，则这种气体就可以 视为理想气体。高空大气层内气体十分稀薄，满足上述要求，故可以视为理想气体，可 用经典热力学知识处理有关问题。 答：正确。详见P61-P62 4、理想气体发生的任意可逆热力过程都能够用“n pv=常数”来描述其过程特点。
答：错误。只有当n pv中的n为常数时才可以用来描述。 正确。当考察的过程时微元过程时。 5、如果从同一初始状态到同一终态有可逆和不可逆两个过程，则可逆过程的熵变小于 不可逆过程的熵变。 答：错误。因为熵是状态函数，对于同一初始状态和同一终态的两个过程，其熵变相同。 6、根据热力学第二定律，自然界不可能有熵产为负的过程发生，所有自发过程都会导 致能量品质的降低。 答：正确。所有自发过程都是不可逆过程，而不可逆过程会导致作功能力损失，使能量的品质降低。 7、水在定压汽化过程中温度保持不变，则此过程中的吸热量等于其对外所做的膨胀功。 答：错误。此过程吸收的热量等于蒸汽分子内位
能增加和对外所做的膨胀功。详见P80 8、水蒸汽图表中参数的零点选定为三相状态下的液态水的参数。 答：正确。详见P82 9、水处于三相状态时的压力、温度和比容都小于其临界状态下的相应值。 答：错误。处在三相状态下的水由于存在着汽化潜热，则升高相同的温度所需热量更多，即比热容要大于临界状态下的相应值。 正确。对于处在液相的水，其压力、温度和比容都小于其临界状态下的相应值。 10、对于任一现成喷管，无论其形式如何，只要气体在喷管内部等熵流动，其流量 都将随着背压的降低而增大，直至无穷大。 答：错误。当背压下降至临界压力 P时，流量达 cr 最大。若背压再下降，则流量保持不变。 11、如果气体能够在活塞式压气机的气缸内实现
工程热力学基础简答题
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1、什么是叶轮式压气机的绝热效率？ 答： 2、压缩因子的物理意义是什么？ 它反映了实际气体与理想气体的偏离 程度，也反映了气体压缩性的大小，Z>1表示实际气体较理想气体难压缩，Z<1表示实际气体较理想气体易压缩。 3、准平衡过程和可逆过程的区别是什么？ 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。 4、什么是卡诺循环？如何求其效率？ 答：卡诺循环包括四个步骤：等温吸热，绝热膨胀，等温放热，绝热压缩。 5、余隙容积对单级活塞式压气机的影响？ 答：余隙容积的存在会造成进气容积减少，所需功减少。余隙容积过大会使压缩机的生产能力和效率急剧下降，余隙容积过小会增加活塞与气缸端盖相碰撞的危险性 6、稳定流动工质焓火用的定义是如何表达的？
答：定义：稳定物流从任意给定状态经开口系统以可逆方式变化到环境状态，并只与环境交换热量时所能做的最大有用 功。 7、写出任意一个热力学第二定律的数学表达式、 答： 8、理想气体经绝热节流后，其温度、压力、热力学能、焓、熵如何变化？ 答：温度降低，压力降低，热力学能减小、焓不变、熵增加。 9、冬季室内采用热泵供暖，若室内温度保持在20度，室外温度为-10度时，热泵的供暖系数理论上最高可达到多少？ 答： 10、对于简单可压缩系统，实现平衡状态的条件是什么？热力学常用的基本状态参数有哪些？ 答：热平衡、力平衡、相平衡；P、V、T 11、简述两级压缩中间冷却压气机中，中间冷却的作用是什么？如何计算最佳中间压力？ 答：减少高压缸耗功，利于压气机安全运行，提高容积效率， 降低终了温度；中间压力： 12、混合理想气体的分体积定律是什么？写出分体积定律 的数学表达式。
《工程热力学》复习题型 一、简答题 1.状态量（参数）与过程量有什么不同？常用的状态参数哪些是可以直接测 定的？哪些是不可直接测定的？ 内能、熵、焓是状态量，状态量是对应每一状态的（状态量是描述物质系统状态的物理量）。功和热量是过程量，过程量是在一个物理或化学过程中对应量。（过程量是描述物质系统状态变化过程的物理量）温度是可以直接测定的，压强和体积是不可以直接测定的。 2.写出状态参数中的一个直接测量量和一个不可测量量；写出与热力学第二 定律有关的一个状态参数。 3.对于简单可压缩系统，系统与外界交换哪一种形式的功？可逆时这种功如 何计算。 交换的功为体积变化功。可逆时 4.定压、定温、绝热和定容四种典型的热力过程，其多变指数的值分别是多 少？ 0、1、k、n 5.试述膨胀功、技术功和流动功的意义及关系，并将可逆过程的膨胀功和技 术功表示在p v 图上。 膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功；轴功是指工质流经热力设备（开口系统）时，热力设备与外界交换的机械功(由于这个机械工通常是通过转动的轴输入、输出，所以工程上习惯成为轴功);流动功是推动工质进行宏观位移所做的功。 膨胀功=技术功+流动功 6.热力学第一定律和第二定律的实质分别是什么？写出各自的数学表达式。热力学第一定律的实质就是能量守恒与转换定律在热力学上的应用。（他的文字表达形式有多种，例如：1、在孤立系统中，能的形式可以转换，但能的总量不变；2、第一类永动机是不可能制成的。）数学表达式： 进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能量的增量 热力学第二定律的实质是自发过程是不可逆的；要使非自发过程得以实现，必须伴随一个适当的自发过程作为补充条件。数学表达式可用克劳修斯不等式表示： ∮(δQ T )≤0 7.对于简单可压缩系，系统只与外界交换哪一种形式的功？可逆时这种功如 何计算（写出表达式）？ 简单可压缩系统与外界只有准静容积变化功(膨胀功或压缩功)的交换。可逆时公
第1章 基本概念 ⒈ 闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗? 答：否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。 ⒉ 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，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么? 答：不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。 ⒊ 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：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。 ⒋ 倘使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？在绝对压力计算公式 )( )( b v b b e b P P P P P P P P P P <-=>+=； 中，当地大气压是否必定是环境大气压? 答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。 “当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说，计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力”，或被视为不变的“环境大气压力”。 ⒌ 温度计测温的基本原理是什么? 答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的概念。 ⒍ 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。 ⒎ 促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。 答：分两种不同情况： ⑴ 若系统原本不处于平衡状态，系统内各部分间存在着不平衡势差，则在不平衡势差的作用下，各个部分发生相互作用，系统的状态将发生变化。例如，将一块烧热了的铁扔进一盆水中，对于水和该铁块构成的系统说来，由于水和铁块之间存在着温度差别，起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下，无需
工程热力学简答题
1.何谓状态？何谓平衡状态？何为稳定状态？ 状态：热力学系统所处的宏观状况 平衡状态：在不受外界影响的条件下，系统的状态不随时间而变化 稳定状态：系统内各点参数不随时间而变化 2.说明状态参数的性质。 (1)状态参数是状态的函数。对应一定的状态。状态参数都有唯一确定的数位。 (2)状态参数的变化仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。当系统经历一系列状态变化而恢复到初态时。其状态参数的变化为零，即它的循环积分为零 (3)状态参数的数学特征为点函数，它的微分是全微分。 3.何谓热力过程？ 热力学状态变化的历程 4.何谓准静态过程？实现准静态过程的条件是什么？ 准静态过程：热力学系统经历一系列平衡状态，每次状态变化时都无限小的偏离平衡状态。 条件：状态变化无限小，过程进行无限慢。 5.非准静态过程中，系统的容积变化功可否表示为 ?=-21 2 1 d v p w ？为什么？ 不可以。在非准静态过程中pv的关系不确定，没有函数上的联系。 6.何谓可逆过程？ 经历一个热力学过程后，热力学系统逆向沿原过程逆向进行，系统和有关的外界都返回到原来的初始状态，而不引起其他的变化。 7.何谓热力循环？ 系统由初始状态出发，经过一系列中间状态后重新回到初始状态所完成的一个封闭式的热力过程称为热力循环。 8.何谓正循环，说明其循环特征。
在状态参数坐标图上，过程按照顺时针循环的为正循环，其目的是利用热产生机械功，动力循环，顺时针，循环净功为正。 9.何谓逆循环，说明其循环特征。 在状态参数坐标图上，过程按照逆时针循环的为逆循环，其目的是付出一定代价使热量从低温区传向高温区，制冷循环，逆时针，循环净功为负。 10.何谓热量？何谓功量？ 热量：仅仅由于温度不同，热力学系统与外界之间通过边界所传递的能量 功量：热力学系统和外界间通过边界而传递的能量，且其全部效果可表现为举起重物。 11.热量和功量有什么相同的特征？两者的区别是什么？ 相同特征：都是系统与外界间通过边界传递的能量，都是过程量，瞬时量。 12.当系统进行一个任意的过程时，系统与外界交换的热量是否可表示为 ?=-21 2 1 d s T q ？为什么？ 不可以，因为在非准静态过程中，T,S的关系不确定 13.何谓技术功？说明其与轴功的关系。 工程上可以直接利用的机械功。轴功是技术功的一部分。 14.何谓轴功？说明其与技术功的关系。轴功是技术功的一部分。 系统与外界通过机械轴而传递的能量。 15.试说明热力学能的定义及其物理意义。 定义：储存于热力学系统内各种形式能量的总和。 物理意义：热力学系统确定的本身的能量，是状态参数，储存于系统内部。 16.试说明焓的定义及其应用于开口系统时的物理意义。 定义：人为的规定h=u+pv作为一个新的状态参数，称其为焓。 物理意义：开口系统中，随工质转移的能量 17.试说明理想气体的热力学能和焓的特点。