工程热力学第四版沈 童主编思考题答案

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30页思考题

1-1.不一定,稳定流动系统内质量也保持恒定。

1-2.不对,绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递(传热量),随物质进出的热能(准确地说是热力学能)不在其中。 1-3.平衡状态一定是稳定状态,稳定状态则不一定是平衡状态。 1-4.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?绝对压力计算公式

p =p b +p g (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?

当地大气压p b 改变,压力表

读数就会改变。当地大气压p b 不

一定是环境大气压。

1-5.热力学第零定律

The zeroth law of

thermodynamics enables us to measure temperature. In order to

measure temperature of body A, we compare body C — a thermometer — with body A and temperature scales (温度的标尺,简称温标) separately. When they are in thermal equilibrium, they have the same temperature. Then we can know the temperature of body A with temperature scale marked on thermometer.

1-6.经验温标的缺点是什么?为什么?

不同测温物质的测温结果有较大的误差,因为测温结果依赖于测温物质的性质。

1-7.促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。

有势差(温度差、压力差、浓度差、电位差等等)存在。

4题图

1-8.分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象,说明这些是什么系统。

参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统(闭口系统——忽略蒸发时)、正在运行的电视机是闭口系统。

1-9. 不包括电加热器为开口(不绝热)系统(a 图)。包括电加热器则为开口绝热系统(b 图)。

将能量传递和质量传递(冷水源、热水汇、热源、电源等)全部

包括在内,构成孤立系统。或者说,孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。

1-10.吸入空气,排出烟气,输出动力(机械能)以克服阻力,发动机水箱还要大量散热。不考虑燃烧时,燃料燃烧是热源,燃气工质吸热;系统包括燃烧时,油料发生减少。

1-11. 经历一个不可逆过程后,系统可以恢复原来状态,它将导致外界发生变化。p

v

1

a b

2

9题图

包括系统和外界的整个大系统不能恢复原来状态。

1-12.(1)突然抽去隔板,气体(系统)是否作功?

(2)设真空部分装有许多隔板,逐个抽去隔板,每抽一块板让气体先恢复平衡在抽下一块,则又如何?

(3)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?

1-13.不同意。过程1a2的作功量是确定的,而过程1b2的作功量不确定,因而无法比较。

1-14.系统经历一可逆正向循环和其逆向可逆循环后,系统和外界没有变化。若上述正向循环及逆向循环中有不可逆因素,则系统恢复原来状态,外界则留下了变化(外界的熵增加)。

1-15.不需要。

56页思考题

2-1.不是。热力学能是工质的状态参数,是工质的性质,是工质内部储存能量,是与状态变化过程无关的物理量。热量是工质状态发生变化时通过系统边界传递的热能,其大小与变化过程有关,热量不是状态参数。

2-2.无论参考坐标建立在何处,工质的总能中始终包括外部储存能,只不过参考坐标建立合适,工质的宏观动能、宏观势能的值等于零,便于计算。氢氧燃料电池中化学能变化是主要的能量变化,因而不可忽略。

2-3.q= u+w….不能。基本能量方程式仅仅说明且充分说明功、热量和热力学能都是能量,都是能量存在的一种形式,在能量的数量上它们是有等价关系的。而不涉及功、热量和热力学能的其他属性,也

表明功、热量和热力学能的其他属性与能量本质无关。

2-4q =∆u +w

q=0,∆u 为负值(u 减少),转化为气体的动能,动能在B 中经内部摩擦耗散为热能被气体重新吸收,热力学能增加,最终∆u =0。 2-5. 不可以。w 不可能等于pv ,

w 是过程量,pv 则是状态参数。q

和w 都是过程量,所以不会有q 2-q 1

和w 2-w 1。

2-6. 热力学第一定律解析式有时

写成下列两者形式:

q =∆u +w

q =∆u +12

⎰pdv

分别讨论上述两式的适用范围。

前者适用于任意系统、任意工质和任意过程。

后者适用于任意系统、任意工质和可逆过程。

2-7. 推动功的定义为,工质在流动时,推动它下游工质时所作的功。开口系工质流动,而闭口系工质不流动,所以推动功出现在开口系能量方程中,而不出现在闭口系能量方程式中。

我个人认为推动功应该定义为由于工质在一定状态下占有一定空间所具有的能量,它是工质本身所固有的性质,是一个状态参数。推动功既可以出现在开口系能量方程中,也可以出现在闭口系能量方程式中(需要把w 拆开,w =w t +∆(pv))。——占位能

2-8. 比较正规的答案是,作为工质的状态参数,闭口系工质也有焓值,但是由于工质不流动,所以其焓值没有什么意义。

图2-12 自由膨胀