工程热力学基础简答题

热工基础简答题汇总1 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。

系统以外的物体称为外界或环境。

系统与外界之间的分界面称为边界。

2 孤立系统：与外界既无能量（功、热量）交换又无物质交换的系统。

3 平衡状态;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。

系统内部不存在热量传递，即各处的温度均匀一致的状态称为热平衡状态。

4 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。

5 热力学第零定律：如果两个物体中的每一个都分别与第三个物体处于热平衡，则这两个物体彼此也必处于热平衡。

6 表示状态参数之间关系的方程式称为状态方程式（P V T）。

7 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。

8 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）。

9 单位质量工质的热力学能。

比热力学能是状态参数。

10 在工程热力学中，将工程技术上可以直接利用的动能差、位能差及轴功三项之和称为技术功，用Wt 表示。

11 理想气体:理想气体分子的体积忽略不计；理想气体分子之间无作用力；理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性碰撞。

12 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。

13 自发过程：不需要任何外界作用而自动进行的过程。

自发而不可逆过程：要想使自发过程逆向进行，就必须付出某种代价，或者说给外界留下某种变化。

14 热力学第二定律的表述：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。

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。

15 孤立系统熵增原理说明，一切实际过程都一定朝着使孤立系统的熵增大的方向进行，任何使孤立系统的熵减小的过程都是不能发生的。

工程热力学复习题及答案1. 什么是工程热力学？请简述其研究内容。

2. 描述热力学第一定律的数学表达式，并解释其物理意义。

3. 热力学第二定律有哪些表述方式？请至少列举两种。

4. 什么是熵？熵增加原理在热力学过程中有何意义？5. 简述理想气体状态方程，并说明其适用条件。

6. 描述卡诺循环的四个步骤，并解释其效率与哪些因素有关。

7. 什么是绝热过程？请给出绝热过程的数学表达式。

8. 说明在热力学中，如何定义和计算一个系统的内能。

9. 描述在等温过程中，理想气体的体积变化与压力变化的关系。

10. 什么是热机效率？请给出其计算公式。

11. 解释为什么在实际热机中，效率总是低于卡诺效率。

12. 什么是热力学温标？它与摄氏温标有何不同？13. 描述在绝热压缩过程中，理想气体的温度变化规律。

14. 什么是临界点？请说明其在实际应用中的意义。

15. 简述在热力学中，如何确定一个系统的相态。

16. 描述湿空气的焓如何计算，并解释其在空调系统中的作用。

17. 什么是热交换器？请说明其在工业中的应用。

18. 简述在热力学中，如何使用麦克斯韦关系来求解未知热力学性质。

19. 描述在多组分系统中，化学势的概念及其重要性。

20. 什么是热力学稳定性？请解释其在化学反应中的应用。

答案：1. 工程热力学是研究能量转换和传递规律的学科，主要研究热能与机械能之间的转换。

2. 热力学第一定律的数学表达式为 \(\Delta U = Q - W\)，其中\(\Delta U\) 是内能变化，\(Q\) 是系统吸收的热量，\(W\) 是系统对外做的功。

3. 热力学第二定律的两种表述方式：克劳修斯表述和开尔文表述。

克劳修斯表述指出不可能将热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他效果；开尔文表述指出不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他效果。

4. 熵是系统无序度的度量，熵增加原理表明，在孤立系统中，自发过程总是朝着熵增加的方向进行。

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121q 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。

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。

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。

工程热力学考试和答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 热力学第一定律的数学表达式为：A. ΔU = Q + WB. ΔH = Q + WC. ΔG = Q + WD. ΔS = Q/T + W/T答案：A2. 理想气体的内能仅与下列哪个因素有关？A. 体积B. 压力C. 温度D. 质量答案：C3. 在绝热过程中，下列哪项是恒定的？A. 焓B. 熵C. 内能D. 温度答案：B4. 卡诺循环的效率与下列哪个因素有关？A. 工作介质B. 循环类型C. 热源温度D. 热汇温度答案：C5. 理想气体的比热容在下列哪种情况下是恒定的？A. 等压过程B. 等容过程C. 绝热过程D. 等熵过程答案：D6. 根据热力学第二定律，下列哪项是正确的？A. 热量不能自发地从低温物体传向高温物体B. 熵总是减少的C. 热机的效率可以超过100%D. 任何过程都是可逆的答案：A7. 理想气体的绝热指数γ与下列哪个比值有关？A. Cp/CvC. R/CvD. R/Cp答案：A8. 理想气体的节流过程是：A. 等温过程B. 等压过程C. 等熵过程D. 等容过程答案：C9. 理想气体的混合过程中，下列哪项是守恒的？A. 内能B. 焓C. 熵答案：D10. 根据热力学第三定律，下列哪项是正确的？A. 绝对零度是可以达到的B. 绝对零度时，所有完美晶体的熵为零C. 绝对零度时，所有物质的内能为零D. 绝对零度时，所有物质的熵为零答案：B二、填空题（每题2分，共20分）11. 理想气体的比热容Cp和Cv之间的关系为：Cp = Cv + _______。

答案：R12. 理想气体的绝热指数γ定义为：γ = _______ / Cv。

答案：Cp13. 卡诺循环的效率η_Carnot = 1 - T_Cold / _______。

答案：T_Hot14. 理想气体的熵变ΔS可以通过公式ΔS = _______ / T计算。

答案：Q_Rev15. 理想气体的节流过程是 _______ 过程。

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，并解说原由（ 5 题， 4 分每题）1、热力系统处于均衡状态时，和外界无任何作用发生，此时系统的状态是稳固均匀的。

答：错误。

因为均匀是相关于均衡状态下单相物系而言的。

详见P162、理想气体的分子是没有大小和质量的，且其互相间的碰撞是弹性的。

答：错误。

理想气体是些弹性的、不详细积的质点，存在质量。

3、从微观上讲，只需分子之间的作使劲和分子自己体积能够忽视，则这类气体就能够视为理想气体。

高空大气层内气体十分稀疏，知足上述要求，故能够视为理想气体，可用经典热力学知识办理相关问题。

答：正确。

详见 P61-P624、理想气体发生的随意可逆热力过程都能够用“pv n=常数”来描绘其过程特色。

答：错误。

只有当pv n中的n为常数时才能够用来描绘。

正确。

当观察的过程时微元过程时。

5、假如从同一初始状态到同一终态有可逆和不行逆两个过程，则可逆过程的熵变小于不行逆过程的熵变。

答：错误。

因为熵是状态函数，关于同一初始状态和同一终态的两个过程，其熵变相同。

6、依据热力学第二定律，自然界不行能有熵产为负的过程发生，所有自觉过程都会导致能量质量的降低。

答：正确。

所有自觉过程都是不行逆过程，而不行逆过程会致使作功能力损失，使能量的质量降低。

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。

此过程汲取的热量等于蒸汽分子内位能增添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 P829、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因为存在着汽化潜热，则高升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。

关于处在液相的水，其压力、温度和比容都小于其临界状态下的相应值。

10、关于任一现成喷管，不论其形式怎样，只需气体在喷管内部等熵流动，其流量都将跟着背压的降低而增大，直至无量大。

⒈ 闭口系与外界无物质交换,系统内质量将保持恒定，那末，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；而平衡状态则普通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 中,当地大气压是否必然是环境大气压？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分量所造成的，它随着各地的纬度、高度温和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”，或者被视为不变的“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。