《工程热力学》第四版思考题.docx

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1、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M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

2、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P=Pb+Pe(PPe)，P=Pb-Pe(PPe)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：选作温度计的感应元件的物体应具备某种物理性质随

3、物体的冷热程度不同有显著的变化。有两个系统分别和第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。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？举例说明答：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。8 .分别以图参加公路的自行车赛车运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子内的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这是什么系统

4、。答：赛车运动员因为有呼吸有物质交换，运动员对自行车作功，因此有能量交换，因此赛车运动员是开口系统。压缩空气只有对子弹作功，因此为闭口系统。杯子内的热水对外既有能量交换又有物质交换，因此为开口系统，正在运行的电视机有能量交换物物质交换，因此为闭口系统9 .家用加热电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控制体(不包括电机热器)，这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，是什么系统？什么情况下构成孤立的系统？答：仅仅考虑电热水器为控制体，因有盖，不能与外界进行物质交换但与电机热器有热交换，因此是闭口系统。将电加热器包括在内，无热量交换因此是绝热过程。如果电加

5、热器内电流非外部，而是用电池，即可认为绝热系统。10 .分析汽车动力系统与外界的质能交换情况？答：汽车发动机有吸气，压缩，作功，排气四个过程，因此吸气过程吸收外界的空气，过程中既有物质的进入，也有随物质进入带入的能量。压缩后喷油点火，这个过程中压缩点火为能量交换，喷油为物质交换。作功过程为向外输出功，能量交换。排气过程排除了较高温度的烟气，因此既有能量交换又有物质交换。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？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。12 .容器为刚性容器(1)将容器分成两部分，一部

6、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)第一种情况如图1/(a),不作功(2)第二种情况如图1-1(b),作功(3)第一种情况为不可逆过程不可以在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。13 .图1-23中过程1-a2是可逆过程，过程1-b-2是不可逆过程。有人说过程1a2对外作功小于过程1b2,你是否同意他的说法？为什么？答：不一定。如果将1b2看为可逆过程，

7、由功的积分关系式可知1-b2要比1-a2过程做的功要多，但是不可逆过程存在不可逆因素，使得原本应输出的功的一部分用来克服不可逆因素，因而1-b-2对外作功等于可逆空减去不可逆的损失。不可逆损失未知，因此不能与1-a-2对外作功比较。14 .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。15 .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

8、。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 .热力学能就是热量吗？答：不是，热是能量的一种，而热力学能包括内位能，内动能，化学能，原子能，电磁能，热力学能是状态参数，与过程无关，热与过程有关。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储能？在以氢氧为燃料的电池系统中系统的热力学能是否包括氢氧的化学能？答：不包括，相对飞机坐标系，外部储能为0;以氢氧为燃料的电池系统的热力学能要包括化学能，因为系统中有化学反应3 .能否由基本能量方程得出功、热量和热力学能是相同性质的参数结论？答：不会，Q=AU+W可知，公式中的AU

9、为热力学能的差值，非热力学能，热力学能为状态参数,与过程无关。B中保持真空，如图2-1所示。若将隔板抽隔板图2-1孔，气体泄漏的热力学能如4=0w=0力系进行分析4 .刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A中存有高压空气,去，分析容器中空气的热力学能如何变化？若隔板上有一小入B中，分析A、B两部分压力相同时A、B两部分气体何变化？答：将隔板抽去，根据热力学第一定律q=A+W其中所以容器中空气的热力学能不变。若有一小孔，以B为热C2C2Q=dEcv+(Zz2+-+gz2)m2-(+-+gzx)mx+Wj只有流体的流入没有流出，Q=0,Wz=0忽略动能、势能dEcv=h1m1dU=h1m1AU=h1

10、m1。B部分气体的热力学能增量为AU,A部分气体的热力学能减少量为AU5 .热力学第一定律能量方程式是否可以写成下列两种形式：%一=（%-%）+（卬2-吗），g=w+w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=w+w只有在特殊情况下，功W可以写成pv。热力学第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3一1=（2一%）+（唯-W），功和热量不是状态参数所以不能写成该式的形式。6 .热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式：4=An+W27=w+JpdVI分别讨论上述两式的适用范围.答：4=Am+w适用于任何过程，任何工质。2g=w+

11、jPdV可逆过程，任何工质I7 .为什么推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：推动功是由流进（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。8 .烯是工质流入（或流出）开口系时传递入（或传递出）系统的总能量，那么闭口系统有没有烯值？答：有熔值。等于系统的内能U加上压强P和体积V的乘积，即H=U+pV9气体流入真空容器中，是否需推动功？答：无推动功，但有膨胀功10 .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，

12、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11 .为什么稳定流动开口系内不同部位工质的比热力学能，比烙，比嫡等都会改变，而整个系统的=0,H,v=0,5cv=0?答：稳定流动的含义是参数不随时间的变化而改变，因此AU“=0,Hv=0,v=O但不同部位的比热力学能，比烯，比嫡等都会变的，与位置有关。12 .开口系实施稳定流动过程，是否同时满足下列三式：Q=dU+WQ=dH-WtQ=dH+-dc+mgdz+Wi上

13、述三式中W叱叱的相互关系是什么？答：同时满足。进、出口工质的流动动能及重力位能的变化可以忽略不计时，稳定流动的开口系统的轴功即等于技术功；膨胀功等于技术功与流动功的代数和。13 .几股流体汇合成一股流体称为合流，如图2-2所示。工程上几台压气机同时向主气道送气以及混合式换热器等都有合流的问题。通常合流过程都是绝热的。取1-1、2-2和3-3截面之间的空间为控制体积，列出能量方程式并导出出口截面上烙值h3的计算式。图2-2答：忽略动能影响的稳定流动、且混合过程为绝热。=（3-”2-修）+叱所以&=M+H24=A1Aqnt3第三章理想气体的性质1怎样正确看待“理想气体”这个概念？在进行实际计算是如

14、何决定是否可采用理想气体的一些公式？答：理想气体：分子为不占体积的弹性质点，除碰撞外分子间无作用力。理想气体是实际气体在低压高温时的抽象，是一种实际并不存在的假想气体。判断所使用气体是否为理想气体（1）依据气体所处的状态（如：气体的密度是否足够小）估计作为理想气体处理时可能引起的误差；（2）应考虑计算所要求的精度。若为理想气体则可使用理想气体的公式。2 .气体的摩尔体积是否因气体的种类而异？是否因所处状态不同而异？任何气体在任意状态下摩尔体积是否都是0.022414m3mo1?答：气体的摩尔体积在同温同压下的情况下不会因气体的种类而异；但因所处状态不同而变化。只有在标准状态下摩尔体积为0.02

15、2414m3Zmo13 .摩尔气体常数R值是否随气体的种类不同或状态不同而异？答：摩尔气体常数不因气体的种类及状态的不同而变化。4 .如果某种工质的状态方程式为PV=RgT,那么这种工质的比热容、热力学能、燧都仅仅是温度的函数吗？答：一种气体满足理想气体状态方程则为理想气体，那么其比热容、热力学能、焰都仅仅是温度的函数。CC5 .对于一种确定的理想气体，（C-CJ是否等于定值？-上是否为定值？在不同温度下（CP-G,）、-上是CVCV否总是同一定值？cC答：对于确定的理想气体在同一温度下（C.-CJ为定值，二为定值。在不同温度下（Cp-G,）为定值，CyC,不是定值。6 .麦耶公式Cp-C=Rg是否适用于理想气体混合物？是否适用于实际气体？答：迈耶公式的推导用到理想气体方程，因此适用于理想气体混合物不适合实际气体。7 .气体有两个独立的参数，u（或h）可以表示为p和V的函数，即=A（P但又曾得出结论，理想气体的热力学能、焰、嫡只取决于温度，这两点是否矛盾？为什么？答：不矛盾。实际气体有两个独立的参数。理想气体忽略了分子间的作用力，所以只取决于温度。8 .为什么工质的热力学能、烯、淄为零的基准可以任选？理想气体的热力学能或焰的参