热工基础_期末总复习_重点(张学学)
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热工基础课后答案超详细版(张学学)第一章思考题1.平衡态和稳态的区别是什么?为什么要把平衡的概念引入热力学?答:平衡状态是在不受外界影响的条件下,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念,是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压或真空度能否作为热力计算的状态参数?如果工作介质的压力保持不变,询问测量其压力的压力表或真空表的读数是否会改变?答:不能,因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变,测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化,因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3.当真空计的指示值较大时,表明被测物体的实际压力较大或较小?答:真空表的数值越大,实际压力越小。
4.准平衡过程与可逆过程有何区别?答:没有耗散的准平衡过程是可逆过程,所以可逆过程必须是准平衡过程,而准平衡过程不一定是可逆过程。
5.不可逆过程是无法回复到初态的过程,这种说法是否正确?回答:不正确。
不可逆过程是指无论采用何种曲折复杂的方法,系统都不可能在不改变外部世界的情况下回到初始状态。
6.没有盛满水的热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开,有时被自动吸紧,这是什幺原因?答:水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热,空气压力升高,大于环境压力,瓶塞被自动顶开。
而水温较低时,热水瓶中的空气受冷,压力降低,小于环境压力,瓶塞被自动吸紧。
7.使用U形管压力表测量工作介质压力时,压力表的液柱直径是否影响读数?答:严格说来,这是有影响的,因为U形管越厚,进入U形管的工作介质就越多。
这部分的工作介质越多,其对阅读准确性的影响就越大。
习题1-1解决方案:1PB755? 133.3? 10? 5.1.006巴?100.6千帕1.p?pb?pg?100.6?13600?13700.6kpa2.pg?p?pb?2.5?1.006?1.494bar?149.4kpa3.p?pb?pv 75570055mmhg7.3315kpa4.pvpbp1.0060.50.506bar50.6kpa1-2图1-8显示了常用斜管微压力计的工作原理。
热工基础答案张学学热工基热答案第一章1-1 解,1.2.3.4.热表示常用的斜管式微热热的工作原理。
由于有引热机的抽吸~热热炉1.21-8 热的烟道中的热力略低于大热力。
如果微热机的斜管热斜角将气~管水内解,根据微热热原理~烟道中的热力热等于热境热力和水柱热力之差解, 1.3,解, 141解, 1.4解,由于热热热程是定热的~所以有 1.5解,改热程系热热外作的功热1.6解,由于空热力正比于球的直~所以可热气气径~式中热常~数热球的直~由热中热定的初始件~可以气径条1.7cD得到,热热程空热外所作的功热气解,;,所作的功热,气体1.81;,摩擦力所消耗的功热, 2所以去摩擦力消耗的功后活塞所作的功热,减解,由于假热球的初始热热零~热球在充热程中~外热力始热保持相等~恒等于大热力气体气气内气~所以热外气体1.90.09MPa所作的功热,3的热~热罐原有热力至少热热;此热热罐的热力等于球中的热力~同热等于外界大热体气内气气气, 解,定热了球充到确将气1-11 2m3前热情能使球充到两况气2m情三况:2所以球只能被充到气的大小~故热外作的功热,气体第二章热热解, ~所以是热热热程 2.1解,2.2解, 2.3,解,热状和热状之热的能之差热,内24ba所以~热程中工热外界交热的热量热,与a-d-b工热沿曲热从返回初热热~工热外界交热的热量热, 与ba根据热中热定的点能热~可知内点的能热热内~所以有ab60kJ:由于热程热定容热程~系热不热外作功~所以热程外界交热的热量热, 与d-bd-b所以热程系热热外作的功也就是热程系热热外作的功~故热程系热外界交热的热量热, 与a-d-ba-da-d, 25热程Q kJ W kJ 热U kJ1-2 1390 0 13902-30 395 -3953-4 -1000 0-10004-10 -5 5解,由于汽化热程是定、定热热程~系热热的热化就等于系热外界吸收的热量~汽化热~所以有, 温从即潜2.6内能的热化热,32.7解,热取缸中的空作热究的热力系热~系热的初热热, 气气研学当达状去掉一部分热热~系热重新到平衡热热~其热热热,由于通热缸壁可外界充分热热~所以系热的初和热相等~都等于热境度, 气体气与温温温即根据理想的热方程可得到系热的热热热~热, 气体状体6所以活塞上升的距热, 离由于理想的能是度的函~而系热初和热相同~故此热程中系热的能热化热零~同热此热程可看作定热膨热热程~所以气体内温数温温内气体与外界交热的热量热,解,热热热程中每千克空所作的热热功热, 气2-84忽略热出口宏热热能和热能的热化~热有热功等于技热功~所以生热每气体热热空所需的热功热,气kg所以热热此热机所需的功率至少热, 气解,是否要用外加取暖热热~要看室热源热生的热量是否大于通热热壁和热热热外界的热量~室热源每小热热生的热量热, 内窗内2.95 小于通热热壁和热热热外界的热量热窗~所以必热外加取暖热热~供热量热,310kJ×解,取容器的作热究的热力系热~根据系热的热方程可得到系热热热热热,内气体研学状体2.10热程中系热热外所作的功热,所以热程中系热和外界交热的热量热,热吸热。
第一章思考题1.平衡状态与稳定状态有何区别?热力学中为什幺要引入平衡态的概念?答:平衡状态是在不受外界影响的条件下,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念,是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算?若工质的压力不变,问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化?答:不能,因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变,测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化,因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3.当真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈大还是愈小?答:真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别?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。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程,这种说法是否正确?答:不正确。
不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态,并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开,有时被自动吸紧,这是什幺原因?答:水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热,空气压力升高,大于环境压力,瓶塞被自动顶开。
而水温较低时,热水瓶中的空气受冷,压力降低,小于环境压力,瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时,压力表液柱直径的大小对读数有无影响?答:严格说来,是有影响的,因为U型管越粗,就有越多的被测工质进入U型管中,这部分工质越多,它对读数的准确性影响越大。
习题1-1 解:kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
第二章思考题绝热刚性容器,中间用隔板分为两部分,左边盛有空气,右边为真空,抽掉隔板,空气将充满整个容器。
问:⑴空气的热力学能如何变化?⑵空气是否作出了功?⑶能否在坐标图上表示此过程?为什么?答:(1 )空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变。
(2)空气对外不做功。
(3)不能在坐标图上表示此过程,因为不是准静态过程。
2.下列说法是否正确?⑴气体膨胀时一定对外作功。
错,比如气体向真空中的绝热自由膨胀,对外不作功。
⑵气体被压缩时一定消耗外功。
对,因为根据热力学第二定律,气体是不可能自压缩的,要想压缩体积,必须借助于外功。
⑶气体膨胀时必须对其加热。
错,比如气体向真空中的绝热自由膨胀,不用对其加热。
⑷气体边膨胀边放热是可能的。
对,比如多变过程,当n大于k时,可以实现边膨胀边放热。
⑸气体边被压缩边吸入热量是不可能的。
错,比如多变过程,当n大于k时,可以实现边压缩边吸热。
⑹对工质加热,其温度反而降低,这种情况不可能。
错,比如多变过程,当n大于1,小于k时,可实现对工质加热,其温度反而降低。
4. “任何没有体积变化的过程就一定不对外作功”的说法是否正确?答:不正确,因为外功的含义很广,比如电磁功、表面张力功等等,如果只考虑体积功的话,那么没有体积变化的过程就一定不对外作功。
5. 试比较图2-6所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各量的大小:⑴ W i2与W la2;(2) U12与U 1a2;⑶图2-6思考题4附图Q12 与Q1a2答:(1 )Wg2大。
(2)一样大。
( 3) Q1a2 大。
6. 说明下列各式的应用条件:⑴ q u w闭口系的一切过程⑵q u pdv闭口系统的准静态过程⑶q u (p2v2 p1v1)开口系统的稳定流动过程,并且轴功为零⑷q u p(v2 v1)开口系统的稳定定压流动过程,并且轴功为零;或者闭口系统的定压过程。
7. 膨胀功、轴功、技术功、流动功之间有何区别与联系?流动功的大小与过程特性有无关系?答: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,由于这个机械功通常是通过转动的轴输入、输出,所以工程上习惯成为轴功;而技术功不仅包括轴功,还包括工质在流动过程中机械能宏观动能和势能)的变化;流动功又称为推进功,1kg 工质的流动功等于其压力和比容的乘积,它是工质在流动中向前方传递的功,只有在工质的流动过程中才出现。
第一章思考题1.平衡状态与稳定状态有何区别热力学中为什幺要引入平衡态的概念答:平衡状态是在不受外界影响的条件下,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念,是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算若工质的压力不变,问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化答:不能,因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变,测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化,因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3.当真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈大还是愈小答:真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别答: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。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程,这种说法是否正确答:不正确。
不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态,并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开,有时被自动吸紧,这是什幺原因答:水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热,空气压力升高,大于环境压力,瓶塞被自动顶开。
而水温较低时,热水瓶中的空气受冷,压力降低,小于环境压力,瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时,压力表液柱直径的大小对读数有无影响答:严格说来,是有影响的,因为U 型管越粗,就有越多的被测工质进入U 型管中,这部分工质越多,它对读数的准确性影响越大。
习 题1-1 解:kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
第一章思考题1.平衡状态与稳定状态有何区别热力学中为什幺要引入平衡态的概念答:平衡状态是在不受外界影响的条件下,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念,是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算若工质的压力不变,问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化答:不能,因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变,测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化,因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3.当真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈大还是愈小答:真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别答: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。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程,这种说法是否正确答:不正确。
不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态,并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开,有时被自动吸紧,这是什幺原因答:水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热,空气压力升高,大于环境压力,瓶塞被自动顶开。
而水温较低时,热水瓶中的空气受冷,压力降低,小于环境压力,瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时,压力表液柱直径的大小对读数有无影响答:严格说来,是有影响的,因为U型管越粗,就有越多的被测工质进入U型管中,这部分工质越多,它对读数的准确性影响越大。
习题1-1 解:kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
第一章思考题1.平衡状态与稳定状态有何区别热力学中为什幺要引入平衡态的概念答:平衡状态是在不受外界影响的条件下,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念,是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算若工质的压力不变,问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化答:不能,因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变,测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化,因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3.当真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈大还是愈小答:真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别答: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。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程,这种说法是否正确答:不正确。
不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态,并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开,有时被自动吸紧,这是什幺原因答:水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热,空气压力升高,大于环境压力,瓶塞被自动顶开。
而水温较低时,热水瓶中的空气受冷,压力降低,小于环境压力,瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时,压力表液柱直径的大小对读数有无影响答:严格说来,是有影响的,因为U型管越粗,就有越多的被测工质进入U型管中,这部分工质越多,它对读数的准确性影响越大。
习题1-1 解:kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
第一章思考题1.平衡状态与稳定状态有何区别?热力学中为什幺要引入平衡态的概念?答:平衡状态是在不受外界影响的条件下,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念,是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算?若工质的压力不变,问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化?答:不能,因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变,测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化,因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3.当真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈大还是愈小?答:真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别?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。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程,这种说法是否正确?答:不正确。
不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态,并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开,有时被自动吸紧,这是什幺原因?答:水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热,空气压力升高,大于环境压力,瓶塞被自动顶开。
而水温较低时,热水瓶中的空气受冷,压力降低,小于环境压力,瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时,压力表液柱直径的大小对读数有无影响?答:严格说来,是有影响的,因为U型管越粗,就有越多的被测工质进入U型管中,这部分工质越多,它对读数的准确性影响越大。
习题1-1 解:kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
第一章思考题1.平衡状态与稳定状态有何区别?热力学中为什幺要引入平衡态的概念?答:平衡状态是在不受外界影响的条件下,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念,是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算?若工质的压力不变,问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化?答:不能,因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变,测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化,因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3.当真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈大还是愈小?答:真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别?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。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程,这种说法是否正确?答:不正确。
不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态,并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开,有时被自动吸紧,这是什幺原因?答:水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热,空气压力升高,大于环境压力,瓶塞被自动顶开。
而水温较低时,热水瓶中的空气受冷,压力降低,小于环境压力,瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时,压力表液柱直径的大小对读数有无影响?答:严格说来,是有影响的,因为U型管越粗,就有越多的被测工质进入U型管中,这部分工质越多,它对读数的准确性影响越大。
习题1-1 解:kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
第一章思考题1.平衡状态与稳定状态有何区别?热力学中为什幺要引入平衡态的概念?答:平衡状态是在不受外界影响的条件下,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念,是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算?若工质的压力不变,问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化?答:不能,因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变,测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化,因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3.当真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈大还是愈小?答:真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别?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。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程,这种说法是否正确?答:不正确。
不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态,并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开,有时被自动吸紧,这是什幺原因?答:水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热,空气压力升高,大于环境压力,瓶塞被自动顶开。
而水温较低时,热水瓶中的空气受冷,压力降低,小于环境压力,瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时,压力表液柱直径的大小对读数有无影响?答:严格说来,是有影响的,因为U型管越粗,就有越多的被测工质进入U型管中,这部分工质越多,它对读数的准确性影响越大。
习题1-1 解:kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
第一章思考题1.平衡状态与稳定状态有何区别?热力学中为什幺要引入平衡态的概念?答:平衡状态是在不受外界影响的条件下,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响,系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定,而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念,是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算?若工质的压力不变,问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化?答:不能,因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变,测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化,因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3.当真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈大还是愈小?答:真空表指示数值愈大时,表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别?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。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程,这种说法是否正确?答:不正确。
不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态,并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶,其瓶塞有时被自动顶开,有时被自动吸紧,这是什幺原因?答:水温较高时,水对热水瓶中的空气进行加热,空气压力升高,大于环境压力,瓶塞被自动顶开。
而水温较低时,热水瓶中的空气受冷,压力降低,小于环境压力,瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时,压力表液柱直径的大小对读数有无影响?答:严格说来,是有影响的,因为U型管越粗,就有越多的被测工质进入U型管中,这部分工质越多,它对读数的准确性影响越大。
习题1-1 解:kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
1.系统:在工程热力学中,通常选取一定的工质或空间作为研究的对象,称之为热力系统,简称系统。
2.系统内部各处的宏观性质均匀一致、不随时间而变化的状态称为平衡状态。
3.状态参数:用于描述系统平衡状态的物理量称为状态参数,如温度、压力、比体积等。
工程热力学中常用的状态参数有压力、温度、比体积、比热力学能、比焓、比熵等,其中可以直接测量的状态参数有压力、温度、比体积,称为基本状态参数。
4.可逆过程:如果系统完成了某一过程之后可以沿原路逆行回复到原来的状态,并且不给外界留下任何变化,这样的过程为可逆过程。
准平衡过程:所经历的每一个状态都无限地接近平衡状态的过程。
可逆过程的条件:准平衡过程+无耗散效应。
5.绝对压力p 、大气压力p b 、表压力p e 、真空度p v 只有绝对压力p 才是状态参数
1.热力学能:不涉及化学变化和核反应时的物质分子热运动动能和分子之间的位能之和(热能)。
热力学能符号:U ,单位:J 或kJ 。
热力系统储存能=宏观动能、宏观位能+热力学能
储存能:E ,单位为J 或
kJ
2.热力学第一定律实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律,可表述为:a.在热能与其它形式能的互相转换过程中,能的总量始终不变。
b.不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能制造成功的。
c.进入系统的能量-离开系统的能量 = 系统储存能量的变化
3.闭口系统:与外界无物质交换的系统。
系统的质量始终保持恒定,也称为控制质量系统 闭口系统的热力学第一定律表达式 对于微元过程
对于可逆过程 对于单位质量工质
对于单位质量工质的可逆过程 4.开口系统稳定流动实现条件
1)系统和外界交换的能量(功量和热量)与质量不随时间而变; 2)进、出口截面的状态参数不随时间而变。
理想气体状态方程
R g 为气体常数,单位为J/(kg·K)
2.比热容:物体温度升高1K (或1℃)所需要的热量称为该物体的热容量,简称热容 比热容(质量热容):单位质量物质的热容,c ,J/(kg·K)
道尔顿定律:混合气体的总压力等于各组元分压力之和(仅适用于理想气体)
d q u w
δ=+
δ2f s
1
2
Q H m c mg z W =∆+∆+∆+g pv R T
=pV nRT
=d d q q
c T t
δδ==
22
net 12Q Q W Q Q ε==-11net
1
2
Q Q W Q Q
ε'==-1ε'>2
C 1
1T T η=-
R A λδ
λ
=
1.自发过程:不需要任何外界作用而自动进行的过程 自发过程是不可逆的! 克劳修斯表述:不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。
开尔文-普朗克表述:不可能从单一热源取热,并使之完全转变为功而不产生其它影响 3.热力循环:工质经过一系列的状态变化,重新回复到原来状态的全部过程。
正向循环:将热能转变为机械能的循环,也称为动力循环或热机循环。
正向循环的循环热效率:
循环热效率ηt 用来评价正向循环的热经济性。
显然,ηt < 1。
逆向循环:消耗功将热量从低温热源转移到高温热源的循环,如制冷装置循环或热泵循环 制冷系数:制冷装置工作系数 供热系数:热泵工作系数
4.卡诺循环:由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成
一、在相同的高温热源和低温热源间工作的一切可逆热机具有相同的热效率,与工质的性质无关。
二、在相同高温热源和低温热源间工作的任何不可逆热机的热效率都小于可逆热机的热效率。
1.热传导(简称导热):在物体内部或相互接触的物体表面之间,由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递现象。
2.λ: 材料的热导率(导热系数):表明材料的导热能力,W/(m·K)
3.导热热阻:表示物体对导热的阻力,单位为K/W
4.热流密度q:单位时间通过单位面积的热流量
5.热对流:由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象 牛顿冷却公式:Φ = Ah (t w – t f )q = h (t w – t f )Φ = Ah (t w – t f )
h 称为对流换热的表面传热系数(习惯称为对流换热系数),单位为W/(m 2
⋅K) 对流换热热阻:
Φ = Ah (t w – t f )
称为对流换热热阻,单位为W/K 。
6.热辐射:由于物体内部微观粒子的热运动而使物体向外发射辐射能的现象。
特点:(1)所有温度大于0 K 的物体都具有发射热辐射的能力,温度愈高,发射热辐射的能力愈强。
发射热辐射时:内热能辐射能(2)所有实际物体都具有吸收热辐射的能力物体吸收热辐射时:辐射能内热能(3)热辐射不依靠中间媒介,可以在真空中传播(4)物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的 1.温度场:
在τ时刻,物体内所有各点的温度分布称为该物体在该时刻的温度场。
2.温度梯度:自然界中气温、水温或土壤温度随陆地高度或水域及土壤深度变化而出现的阶梯式递增或递减的现象
温度梯度是矢量,指向温度增加的方向。
n —等温面法线方向的单位矢量,指向温度增加的方向 傅里叶定律表明, 导热热流密度的大小与温度梯度的绝对值成正比,其方向与温度梯度的方向相反
w f h
t t R -=
w f
1t t Ah
-=
1h R Ah
=
net 122t 111
1W Q Q Q
Q Q Q η-=
==-。