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工程热力学思考题与答案

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下载可编辑 工程热力学思考题及答案 第一章基本概念 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的交换就是绝热系。

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，这是它们的本质区别。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•假如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 +p e （p沖b），p v=p b- p （p b 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化。

8. （1）将容器分成两部分，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。若突 然抽

去隔板，气体（系统）是否做功？ （2）设真空部分装有许多隔板，每抽去 一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块， 问气体（系统）是否做功？（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？ 答：（1）第一种情况不作功；（2）第二种情况作功；（3）第一种情况为不可 下载可编辑

逆过程不可以在P-V图上表示出来，第二种情况为可逆过程可以在P-V图上表示 出来。 9. 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？ 答：经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。系统和外界整个系统不能 恢复原来状态。

10. 系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后， 系统和外界有什么变化？若

上述正向及逆向循环环中有不可逆因素，则系统及外界有什么变化？ 答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后， 系统恢复到原来状态，外界 没有变化；若存在不可逆因素，系统恢复到原状态，外界产生变化。

11. 工质及气缸、活塞组成的系统经循环后，系统输出的功中是否要减去活塞排 斥大气功

才是有用功？ 答：不一定。主要看输出功的主要作用是什么，排斥大气功是否有用。

第二章热力学第一定律 1. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分， A中存有高压空气，B中保持真空。 若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能如何变化？若隔板上有一小孔， 气体泄漏入B中，分析A、B两部分压力相同时A、B两部分气体的热力学能 如何变化？

答：将隔板抽去，根据热力学第一定律q u w其中q 0，w 0所以容器中空 气的热力学能不变。若有一小孔，以 B为热力系进行分析

dEcv h1 m1

dU hi m1

U h1m1

B部分气体的热力学能增量为 U，A部分气体的热力学能减少量为

U

2. 热力学第一定律能量方程式是否可以写成下列两种形式:

q2 q1 u2 W w2 Wj

、q = △ u + pv 的形式，为什么?

答：热力学第一定律能量方程式不可以写成题中所述的形式。 对于q u pv只

Q dEcv h

2

2 Cf2 2 gz2 m2 h1 2 Cf 1

2 gz1 m1 Wi

只有流体的流入没有流出, Q 0, Wi 0，忽略动能、势能 下载可编辑

有在特殊情况下，功w可以写成pv。热力学第一定律是一个针对任何情况的定 律，不具有W=PV这样一个必需条件。对于公式q2 qi U2 Ul w Wl，功 和热量不是状态参数所以不能写成该式的形式。

3. 热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式: q = △ u + w 2 q u pdV

1 分别讨论上述两式的适用范围.

答：q u w 适用于任何过程，任何工质 2 q u pdV

1 可逆过程，任何工质

4. 为什么流动功出现在开口系能量方程式中，而不出现在闭口系能量方程式 中？

答：流动功是由流进（出）系统的工质传递而由工质后面的物质系统作出的。对 于闭口系统，不存在工质的流进（出）所以不存在这样进行传递的功。

5. 稳定流动能量方程式是否可应用于活塞式压气机这种机械的稳定工况运行的 能量分

析？为什么？ 答：可以。稳定流动能量方程式可应用于任何稳定流动过程， 对于连续工作的周 期性动作的能量转换装置，只要在平均单位时间所作的轴功、吸热量以及工质的 平均流量为常量，虽然它内部工质的状态及流动情况是变化的，但这种周期性的 变化规律不随时间而变，所以仍然可以利用稳定流动能量方程式分析其能量转换 关系。

第三章热力学第二定律 1. 热力学第二定律能否表达为：“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全 部变为机

械能。”这种说法有什么不妥当？

答：不能这样表述。表述不正确，对于可逆的定温过程，所吸收的热量可以全部 转化为机械能，但是自身状态发生了变化。所以这种表述不正确。

2. 自发过程是不可逆过程，非自发过程必为可逆过程，这一说法是否正确？ 答：不正

确。自发过程是不可逆过程是正确的。非自发过程却不一定为可逆过程

3. 请给“不可逆过程”一个恰当的定义。热力过程中有哪几种不可逆因素？ 答：一切非

准静态过程都是不可逆过程。不可逆因素有：摩擦、不等温传热和不 等压做功。 下载可编辑

4. 试证明热力学第二定律各种说法的等效性：若克劳修斯说法不成立，则开尔 文说也

不成立。

答：热力学第二定律的两种说法反映的是同一客观规律一一自然过程的方向性 是一致的，只要一种表述可能，则另一种也可能

假设热量Q2能够从温度T2的低温热源自动传给温度为 Ti的高温热源。现有一循 环热机在两热源间工作，并且它放给低温热源的热量恰好等于 Q2o整个系统在完 成一个循环时，所产生的唯一效果是热机从单一热源（Ti）取得热量Q-Q2，并全 部转变为对外输出的功 W低温热源的自动传热Q给高温热源，又从热机处接受 Q2,故并未受任何影响。这就成了第二类永动机。 违反了克劳修斯说法， 必 须违反了开尔文说法。反之，承认了开尔文说法，克劳修斯说法也就必然成立。

5. （1）循环净功Wnet愈大则循环效率愈高；（X） （2）不可逆循环的热效

率一定小于可逆循环的热效率；（X） （3）可逆循环的热效率都相等；（X ）

场合? qi q2

t 答：这两个公式不相同。 qi适用于任何工质，任何循环

用于任何工质，卡诺循环

7. 与大气温度相同的压缩空气可以膨胀做功， 此事实是否违反了热力学第二定 律？

答：不违反热力学第二定律，对于理想气体的定温过程，从单一热源吸热并膨胀 做功，工质的状态发生了变化，所以不违反热力学第二定律。

8. 下列说法是否正确：（1）熵增大的过程必定为吸热过程 （X）；（ 2）熵 减小

的过程必为放热过程 （X）；（ 3）定熵过程必为逆绝热过程 （X） <

9. 下列说法是否有错误：

（1） 熵增大的过程必为不可逆过程（X）

（2） 使系统熵增大的过程必为不可逆过程（X） （3） 熵产sg > 0的过程必为不可逆过程（V） （4） 不可逆过程的熵变△ s无法计算（X） （5） 如果从同一初始态到同一终态有两条途径，一为可逆，另一为不可逆,

qi q2

t 6. 循环

热效率公式 qi

「T2

Ti是否完全相同？各适用于哪些

s不可逆 S可逆 Sf,不可逆 Sf,可逆 Sg,不可逆 Sg,可逆是否正确?

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工程热力学复习思考题四 - 答案

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复习思考题四答案一、判断题、1、×2、×3、×4、√5、√6、×7、×8、√9、×10、×二、选择题1-5: BAAAC6-10: CDAAC三、填空题、1、大于0，小于;2、湿蒸汽中含干蒸汽的质量/湿蒸汽的总质量3、小，大，04、 1n v n c c n κ-=- 5、βi=（PZ+1/P1）1/Z四、名词解释卡诺定理：1．所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环，其热效率都相等，与采用哪种工质无关。

2．在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。

理想气体：气体分子本身所具有的体积与其所活动的空间相比非常小，分子本身的体积可以忽略，而分子间平均距离很大，分子间相互吸引力小到可以忽略不计时，这种状态的气体便基本符合理想气体模型。

水蒸气的汽化潜热：将1kg 饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需的热量。

相对湿度：湿空气的绝对湿度 与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度 的比值，称为相对湿度 。

五、简答题1、证明：据能量方程：由于 pv T R =，代入上式得 即或 整理得出上式即为绝热过程方程式。

2、答：在h —d 图上，沿温度值为 的温度线，与相对湿度线 交于一点a ，从a点沿等焓线与温度值为的温度线交于一点b，b点几位室内空气状态参数。

如下图所示。

六．计算题1、 =1.2437kJ/（kg•K）和 =0.9567kJ/（kg•K）2、背压为0.275MPa，出口流速12526.3kg/s3、实际功量617.6kJ/kg,理想功量kJ/kg,相对内效率0.6614、功量：1562.5kJ,排放给冷源的热量937.5kJ,冷源熵的增加3.125kJ/K。

工程热力学思考题及答案之欧阳歌谷创作

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工程热力学思考题及答案欧阳歌谷（2021.02.01）第一章基本概念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的交换就是绝热系。

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，这是它们的本质区别。

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.假如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+pe(p >pb)，pv=pb−p (pb<p)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化。

工程热力学课后习题答案

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工程热力学课后习题答案工程热力学课后习题答案热力学是工程学中的重要分支，它研究能量转化和传递的规律。

在学习热力学的过程中，课后习题是检验学习成果和巩固知识的重要途径。

下面将为大家提供一些工程热力学课后习题的详细解答，希望能对大家的学习有所帮助。

1. 一个理想气体在等压条件下，从体积为1m³压缩到0.5m³，压力保持不变。

求气体对外界做功的大小。

解答：根据理想气体的等压过程，气体对外界做功的大小等于压力乘以体积的变化量。

即W = PΔV = P(V2 - V1) = P(0.5m³ - 1m³) = -0.5Pm³。

2. 一个系统的内能增加了1000J，同时对外界做了500J的功。

求系统所吸收的热量。

解答：根据能量守恒定律，系统吸收的热量等于内能增加量与对外界所做功的和。

即Q = ΔU + W = 1000J + 500J = 1500J。

3. 一个容器内有1kg的水，初始温度为20℃。

将容器放在恒温室内，经过一段时间后，水的温度升至30℃。

求水所吸收的热量。

解答：根据热容公式Q = mcΔT，其中 Q 表示吸收的热量，m 表示物体的质量，c 表示物体的比热容，ΔT 表示温度的变化量。

将题目中的数据代入公式，即 Q= 1kg × 4186J/kg℃ × (30℃ - 20℃) = 41860J。

4. 一个活塞与一个理想气体接触，气体的初始体积为1m³，初始压力为2MPa。

经过一定过程后，气体的体积减小到0.5m³，压力增加到4MPa。

求气体对外界做的功。

解答：根据理想气体的等压过程，气体对外界做的功等于压力乘以体积的变化量。

即W = PΔV = P(V2 - V1) = 4MPa × (0.5m³ - 1m³) = -2MJ。

5. 一个系统的内能增加了2000J，同时对外界做了1000J的功。

工程热力学思考题参考答案

工程热力学思考题参考答案

第八章压气机的热力过程1、利用人力打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部，会发现打气时轻松了一点，工程上压气机缸常以水冷却或气缸上有肋片，为什么答：因为气体在压缩时，以等温压缩最有利，其所消耗的功最小，而在人力打气时用湿布包裹气筒的下部或者在压气机的气缸用水冷却，都可以使压缩过程尽可能的靠近等温过程，从而使压缩的耗功减小。

2、既然余隙容积具有不利影响，是否可能完全消除它答：对于活塞式压气机来说，由于制造公差、金属材料的热膨胀及安装进排气阀等零件的需要，在所难免的会在压缩机中留有空隙，所以对于此类压缩机余隙容积是不可避免的，但是对于叶轮式压气机来说，由于它是连续的吸气排气，没有进行往复的压缩，所以它可以完全排除余隙容积的影响。

3、如果由于应用气缸冷却水套以及其他冷却方法，气体在压气机气缸中已经能够按定温过程进行压缩，这时是否还需要采用分级压缩为什么答：我们采用分级压缩的目的是为了减小压缩过程中余隙容积的影响，即使实现了定温过程余隙容积的影响仍然存在，所以我们仍然需要分级压缩。

4、压气机按定温压缩时，气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济答：绝热压缩时压气机不向外放热，热量完全转化为工质的内能，使工质的温度升高，压力升高，不利于进一步压缩，且容易对压气机造成损伤，耗功大。

等温压缩压气机向外放热，工质的温度不变，相比于绝热压缩气体压力较低，有利于进一步压缩耗功小，所以等温压缩更为经济。

5、压气机所需要的功可从第一定律能量方程式导出，试导出定温、多变、绝热压缩压气机所需要的功，并用T-S图上面积表示其值。

答：由于压缩气体的生产过程包括气体的流入、压缩和输出，所以压气机耗功应以技术功计，一般用w c 表示，则w c =-w t由第一定律：q=△h+w t ，定温过程：由于T 不变，所以△h 等于零，既q=w t ，q=T △s ，21lnp p R s g =∆，则有 多变过程：w c =-w t =△h-q 所以⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-111121n n g c p p T R n n w 绝热过程：即q=0，所以6、活塞式压气机生产高压气体为什么要采用多级压缩及级间冷却的工艺答：由于活塞式压气机余隙容积的存在，当压缩比增大时，压气机的产气量减小，甚至不产气，所以要将压缩比控制在一定范围之内，因此采用多级压缩,以减小单级的压缩比。