工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)
工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版
第1章 基本概念及定义
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。
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
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Pb 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。
1 工程热力学思考题及答案
第 一 章 基本概念与定义
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？
答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。
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，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？
答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。
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：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
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ebppp )(bpp，vbppp )(bpp中，当地大气压是否必定是环境大气压？
答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。当地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
5.温度计测温的基本原理是什么？
答：温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6.经验温标的缺点是什么？为什么？
答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。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的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.促使系统状态变化的原因是什么？
答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变。
第一章 基本概念和定义
基本概念 热力系统：被人为划分出来作为热力学分析的有限物质系统；
质量交换 热量交换
闭口系 × √
开口系 √ √
绝热系 - ×
孤立系 × ×
平衡状态：系统在无外力作用下，宏观状态参数不随时间变化；
常用状态参数：压力p、温度T、体积V、热力学能U、焓H和熵S，其中P、
T、V可以直接用仪器测量得到，为基本状态参数，U、H、S为计算得到；
准平衡过程：在无限小势差推动下，由一系列平衡状态组成的过程；
可逆过程：系统完成某一热力过程之后，能够沿原路径逆向进行，系统和外
界环境均能返回到原来的过程，并且不引起其他变化。 准平衡过程+无耗散
简单可压缩系：热力系统与外界的功量交换只有体积变化功。
功和热量
对比 功和热量均是能量传递的度量，都是过程量，但功是宏观运动的能量传递，
体现的是能量的有序性，热量是微观粒子热运动的能量传递，体现的是能量
的无序性。此外功可以完全转化为热，热转化成功需要条件。
第二章 热力学第一定律
基本概念 热力学能：物质内部微观粒子热运动具有的能量总和；
热力学第一定律：热量与其他能量相互转换的过程中，总体能量保持不变。
实质是能量守恒；
第一类永动机：不消耗任何能量但可以源源不断的输出动力的机械装备。
第三章 气体和蒸汽的性质
基本概念 理想气体：气体分子是弹性的，不具有体积，分子之间没有相互作用力的理
想模型，实际中压力小的气体通常可以看成理想气体。
比热容：单位质量的物体升高1℃所吸收的热量；定压比热容与定容比热容；
理想气体
热力性质
特点 1.理想气体符合PV=mRgT方程；
2.理想气体的定压比热容Cp和定容比热容Cv是温度的单值函数，且符合迈
耶公式；
3.理想气体的焓值H与热力学能U只与温度相关。
第五章 热力学第二定律
基本概念 热力学第二定律：
（克劳休斯说法）热不能自发地，不付代价地从低温物体传至高温物体；
（开尔文说法）不可能从单一热源吸热，使其全部转换为功，而不引起其他
实际气体的性质及热力学般关系
第六章实际气体的性质及热力学一般关系
一、目的及要求：
了解实际气体与理想气体之间差异产生的原因，掌握利用范德瓦尔方程表征实际气体的状态方程；掌握利用通用压缩因子图求解实际气体的状态参数，了解实际气体的热力学能、焓、熵等参数的表达式。
二、内容：
6.1理想气体与实际气体的区别
6.2范德瓦尔议程及R-K方程
6.3对应态原理与通用压缩因子图
6.4维里方程、麦克斯韦关系和热系数
6.5热力学能、焓、熵及比热容的一般关系
三、重点及难点：
6.1了解热力学一般关系式及如何由可测量参数求不可测量参数；由易测量参数求不易测量
参数。
6.2了解如何根据热力学理论来指导实验和整理实验数据，以减少实验次数，节省人力和物
力。
6.3了解常用的实际气体状态方程，掌握范德瓦尔方程及R-Ｋ方程（包括其各项的物理意义）。
6.4掌握对比态原理，会计算对比参数并能利用通用压缩因子图进行实际气体的计算。
四、主要外语词汇：
real gas
五、本章节采用多媒体课件
六、复习思考题及作业：
思考题：
1、实际气体性质与理想气体差异产生的原因是什么？在什么条件下才可以把实际气体作为理想气体处理？
2、压缩因子Z的物理意义怎么理解？能否将Z当作常数处理？
3、范德瓦尔方程的精度不高，但在实际气体状态方程的研究中范德瓦尔方程的地位却很高，为什么？
4、什么叫做对应态原理？为什么引入对应态原理？什么是比参数？
作业：
6－2，6－4，6－5
第六章实际气体的性质及热力学一般关系式分析工质的热力过程和热力循环时，需要确定工质的各种热力参数的数值，常用的热力参数中，只有p、v、T和c p等少数几种状态参数可由实验测定，而u、h、s等值是无法测量的，它们的值必须根据可测参数的值，按照一定的热力学关系加以确定。在本章中，主要讨论了依据热力学第一和第二定律，运用数学工具导出的这些参数间
的适用于任何工质的热力学一般关系式。由于这些关系式常以微分或微商的形式表示，故又称之为微分关系式。在此基础上还讨论了实际气体的性质及其参数计算。
