工程热力学课后思考题答案
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？不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。2．有人认为开口系统内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？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递，随物质进出的热能不在其中。3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。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=pb+pg (p> pb), p= pb pb -pv (p pg2 p2=pg2+p1 pg1 中，当地大气压是否必当地大气压pb改境大气压。定是
环境大气压？变，压力表读数就会改变。当地大气压pb不一定是环p1=pg1+pb 5．温度计测温的基本4题图原理是什么？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. 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。7．促使系统状态变化的原因是什么？举例说明。有势差存在。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、正在运行的电视机是闭口系统。9．家用电热水器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为电流热水冷水传热热水传热冷水a b 9题图控制体，这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，这是什么系统？什么情况下能构成孤立系统？不包括电加热器为开口系统。包括电加热器则为开口绝热系统。将能量传递和质量传递全部包括在内，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。10．分析汽车动力系统与外界的质能交换情况。吸入空气，排出烟气，输出动力以克服阻力，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。11．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？经历一个不可逆过程后，括系统和外界的整个大系统不12．图1-22中容器为刚性绝空，中间是隔板，突然抽去隔板，气体设真空部分装有许多隔下一块，则又如何？上述两种情况从初态变p 1 a b 2 v 系统可以恢复原来状态，它将导致外界发生变化。包能恢复原来状态。热容器，分成两部分，一部分装气体，一部分抽成真统）是否作功？板，逐个抽去隔板，每抽一块板让气体先恢复平衡在抽化到终态，其过程是否都可在p-v图上表示？13．过程1a2是可逆过程，过程1b2是不可逆过程。有人说过程1a2对外作功大于过程1b2，你是否同意他的说法？为什么？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。14．系
统经历一可逆正向循环和其逆向可逆循环后，系统和外界有什么变化？若上述正向循环及逆向循环中有不可逆因素，则系统及外界有什么变化？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。15．工质及气缸、活塞组成的系统经循环后，系统输出功中是否要减去活塞排斥大气功才是有用功？不需要。1．热力学能就是热量吗？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．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
热转换、有限温差传热、自膨胀、混合过程、电阻等等。5-5 试证明热力学第二定律的各种说法的等效性：若克劳修斯说法不成立，则开尔文说法也不成立。答：热力学第二定律的各种说法都是等效的，可以证明它们之间的等效性。T1 Q1 Q2 E Q2 T2 T2 W0 Q E W T1 Q1 R Q2 图4-1图4-2 如图4–1所示，某循环发动机E自高温热源T1吸热Q1，将其中一部分转化为机械能W0，其余部分Q2=Q1–W0排向低温热源T2，如果可以违反克劳修斯说法，即热量Q2可以不花代价地自低温热源传到高温热源，如图中虚线所示那样，则总的结果为高温热源失去热能(Q1–Q2)，循环发动机产生了相应的机械能W0，而低温热源并无变化，相当于一台从单一热源吸热而作功
的循环发动机。所以，违反克劳修斯说法必然违反开尔文说法，类似地，违反开尔文说法也必然违反克劳修斯说法，两种说法完全等价。5-6下列说法是否有错误：循环净功Wnet愈大则循环热效率愈高；不可逆循环热效率一定小于可逆循环热效率；可逆循环热效率都相等，?t?1?T2。T1 错。错。应当是在同样的高温热源和低温热源之间。否则没有比较基础。错。应当是在同样的高温热源和低温热源之间。否则没有比较基础。5-7循环热效率公式：?t?q1?q2和?t?T1?T2是否完全相同？各适用于哪些场合？q1T1答：不同。前者适用于一般的循环，后者仅适用于在两个恒温热源之间工作的可逆循环。不违反。它是依赖于压力差作功的。5-8下述说法是否正确：熵增大的过程必定为吸热过程；熵减小的过程必为放热过程；定熵过程必为可逆绝热过程；熵增大的过程必为不可逆过程；使系统熵增大的过程必为不
