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1、第一章第一章 思考题参考答案思考题参考答案1 1进行任何热力分析是否都要选取热力系统？进行任何热力分析是否都要选取热力系统？答：是。热力分析首先应明确研究对象，根据所研究的问题人为地划定一个或多个任意几何面所围成的空间，目的是确定空间内物质的总和。2 2引入热力平衡态解决了热力分析中的什么问题？引入热力平衡态解决了热力分析中的什么问题？答：若系统处于热力平衡状态，对于整个系统就可以用一组统一的并具有确定数值的状态参数来描述其状态，使得热力分析大为简化。3 3平衡态与稳定态的联系与差别。不受外界影响的系统稳定态是否平衡态与稳定态的联系与差别。不受外界影响的系统稳定态是否是平衡态？是平衡态？答：平
2、衡态和稳定态具有相同的外在表现，即系统状态参数不随时间变化；两者的差别在于平衡态的本质是不平衡势差为零，而稳定态允许不平衡势差的存在，如稳定导热。可见，平衡必稳定；反之，稳定未必平衡。根据平衡态的定义，不受外界影响的系统，其稳定态就是平衡态。在不受外界影响（重力场除外）的条件下，如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统所处的状态称为平衡状态。4 4表压力或真空度为什么不能当作工质的压力？工质的压力不变化，表压力或真空度为什么不能当作工质的压力？工质的压力不变化，测量它的压力表或真空表的读数是否会变化？测量它的压力表或真空表的读数是否会变化？答：由于表压力和真空度都是相对压力，而只有绝对压力才是
3、工质的压力。表压力与真空度与绝对压力的关系为：gpvpbgpppbvppp其中为测量当地的大气压力。bp工质的压力不变化，相当于绝对压力不变化，但随着各地的纬度、高度和气候条件的不同，测量当地的大气压值也会不同。根据上面两个关系式可以看出，虽然绝对压力不变化，但由于测量地点的大气压值不同，当地测量的压力表或真空表的读数也会不同。5 5准静态过程如何处理准静态过程如何处理“平衡状态平衡状态”又有又有“状态变化状态变化”的矛盾？的矛盾？答：准静态过程是指系统状态改变的不平衡势差无限小，以致于该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态。准静态过程允许系统状态发生变化，但是要求状态变化的每一步，系统都要处
4、在平衡状态。6 6准静态过程的概念为什么不能完全表达可逆过程的概念？准静态过程的概念为什么不能完全表达可逆过程的概念？答：可逆过程的充分必要条件为：1、过程进行中，系统内部以及系统与外界之间不存在不平衡势差，或过程应为准静态的；2、过程中不存在耗散效应。即“无耗散”的准静态过程才是可逆过程，因此准静态过程的概念不能完全表达可逆过程的概念。7 7有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？吗？答：不对。系统经历不可逆过程后是可以恢复到起始状态的，只不过系统恢复到起始状态后，外界却无法同时恢复到起始状态，即外界的状态必将发生变
5、化。8.8.wpdv, , 可以用于不可逆过程么？为什么？可以用于不可逆过程么？为什么？qTds答：wpdv计算得到的是准静态过程的容积变化功，因此仅适用于准静态过程或可逆过程；对于非准静态过程，其过程曲线无法在 P-V 图上表达，因此也就无法用上面的公式进行计算。仅用于可逆过程：根据熵的定义式：，对于可逆过qTdsrevqdsT程，计算出的是传热量，此时仅表示熵流；对于不可qTdsdsfds逆过程，熵的变化不仅包括熵流，还包括熵产，即，因gfdsdsds此中的不仅包括由于传热产生的熵流，还包括由于不可逆qTdsds导致的熵产，因此上式不适用于不可逆过程，例如绝热过程，系统由于经历了不可逆过程
6、，熵增，但此时传热量为零。0ds 第二章第二章 思考题参考答案思考题参考答案1 1工质膨胀时是否必须对工质加热？工质边膨胀边放热可能否？工工质膨胀时是否必须对工质加热？工质边膨胀边放热可能否？工质边被压缩边吸入热量可以否？工质吸热后内能一定增加？对工质边被压缩边吸入热量可以否？工质吸热后内能一定增加？对工质加热，其温度反而降低，有否可能？质加热，其温度反而降低，有否可能？答：由闭口系统热力学第一定律关系式：QUW 规定吸热，对外做功。0Q 0W (1) 不一定；工质膨胀对外做功，由于可以使，因此0W 0U可能出现，即对外放热；0Q (2) 能，如(1)中所示；(3) 能；工质被压缩，对内做功，
7、由于可以使，因此0W 0U可能出现，即吸入热量；0Q (4) 不一定；工质吸热，由于可以使，即工质对外做功，0Q 0W 因此可能出现，即工质内能减小；0U(5) 可能；对工质加热，由于可以使，即工质对外做功，0Q 0W 因此可能出现，对于理想气体，其内能仅为温度的单值函0U数，因此对于理想气体来说温度可能降低。2 2一绝热刚体容器，用隔板分成两个部分，左边贮有高压气体，右一绝热刚体容器，用隔板分成两个部分，左边贮有高压气体，右边为真空。抽去隔板时，气体立即充满整个容器。问工质内能、边为真空。抽去隔板时，气体立即充满整个容器。问工质内能、温度将如何变化？如该刚体容器为绝对导热的，则工质内能、温温
8、度将如何变化？如该刚体容器为绝对导热的，则工质内能、温度又如何变化？度又如何变化？答：对于绝热刚体容器，以高压气体为对象：容器绝热：；且0Q 右边为真空，高压气体没有对外做功对象，即自由膨胀，有。0W 由闭口系统热力学第一定律：，工质的内能不发生变化，QUW 如果工质为理想气体，那么其温度也不发生变化。如果该刚体容器为绝对导热，那么初始状态下容器内工质与外界环境等温，而自由膨胀过程终了时容器内工质仍旧与外界环境等温。当外界环境温度不发生变化时，容器内工质温度在整个自由膨胀过程中温度不变。仍取工质为研究对象，由于工质与外界有热交换，这里工质温度高于环境温度，即对外放热，且自由膨胀，0Q 0W 由
9、闭口系统热力学第一定律，有。该工质一定为非理想气体，0U其势能变小。3 3图图 2-92-9 中，过程中，过程 1-21-2 与过程与过程 1-a-21-a-2 有相同的初、终点，试比较：有相同的初、终点，试比较：与，与，与12W1 2aW12U1 2aU12Q1 2aQ答：根据图 2-9，由于是 p-v 图，因此有：0（对外做功）12W1 2aW；=；由闭口系统热力学第一定律，有 012U1 2aUQUW （吸热） 。12Q1 2aQ4 4推进功与过程有无关系？推进功与过程有无关系？ 答：推进功是因工质出、入开口系统而传递的功。推进功是工质在流动中向前方传递的功，并且只有在工质的流动过程中才
10、出现。当系统出口处工质状态为（，）时，1kg 工质流出系统，系统outpoutv所需要做出的推进功为。推进功的大小仅与选取出口处的压outoutpv A力和比容数值的乘积有关，因此是状态参数，且为广延参数。5 5你认为你认为“任何没有体积变化的过程就一定不对外做功任何没有体积变化的过程就一定不对外做功”的说法是的说法是否正确？否正确？答：错误。体积变化仅产生容积变化功。除了容积变化功外，还有电功、推进功等等，这些功不需要体积发生变化。6 6说明下述说法是否正确：说明下述说法是否正确：（1） 气体膨胀时一定对外做功。（2） 气体压缩时一定消耗外功。答：对“功”的理解，功可以分为有用功和无用功，有
11、用功是指有目的且产生有用效果的功。 （1）气体膨胀时不一定对外做功，如气体的自由膨胀，由于气体没有做功对象，因此气体对外做功为零；（2）不一定。当热气体冷却时，如果外界大气做的功为有用功，则（）成立，但是如果外界大气做的功为无用功，则（）不成立。7 7下列各式是否正确：下列各式是否正确：（）qduw（）qdupdv（）()qdud pv各式的适用条件是什么？各式的适用条件是什么？答：三个式子都针对 1kg 工质。 （）式是针对闭口系的能量方程，且忽略闭口系的位能和动能变化，为闭口系统与外界交换的净功。w（2）式是针对简单可压缩系统准静态过程（或可逆过程）的能量方程，为系统与外界交换的容积变化功
12、。 （3）式是针对技术功为pdv零的稳定流动能量方程，即，且。()qdhdud pv0tw8 8试写出表试写出表 2-12-1 内所列四种过程的各种功计算式。内所列四种过程的各种功计算式。过程种类wpvtw液体的流动过程（）vconst0twv p 气体的定压流动过程（）pconstqup vqup v 液体的定压流动过程（，pconstvconst）000低压气体的定温流动过程（）pvconstq0q注：低压气体可以认为是理想气体，且内能仅为温度的单值函数。注：低压气体可以认为是理想气体，且内能仅为温度的单值函数。计算依据：（1） quw （2） tqhw （3） hupv （） twpvw
13、 空气经过绝热节流过程，压力确实下降，但温度不变：因为绝热节流过程为一个等焓过程，而空气可视为理想气体，理想气体的焓为温度的单值函数，因此温度不变。但对于非理想气体和一般液体，经过绝热节流过程，虽然焓不变，但温度和压力都要发生变化，压力减小，但温度可能升高、不变或者降低。第三章第三章 思考题参考答案思考题参考答案1 1容积为容积为 1m1m3 3的容器中充满氮气的容器中充满氮气 N2N2，其温度为，其温度为 2020，表压力为，表压力为10001000 mmHg,mmHg,为了确定其质量，不同人分别采用了以下几种计算式为了确定其质量，不同人分别采用了以下几种计算式得出了结果，请判断它们是否正确
14、？若有错误请改正。得出了结果，请判断它们是否正确？若有错误请改正。答：(1)1000 1.0 28168.4kg8.3143 20mp V MmRT错误：1) 不应直接用表压计算，应先转化为绝对压力；2) 压力应转换为以 Pa 为单位，1mmHg=133.3Pa；3) Rm应该用8314J/kmol*K,因为 Pa* m3=J；4) 温度的单位应该用 K。(2)510000.980665 101.0 28735.61531.5kg8.3143 20mp V MmRT错误：1) 不应直接用表压计算，应先转化为绝对压力；2) Rm应该用 8314J/kmol*K,因为 Pa* m3=J(3)510
15、0010.980665 101.0 28735.62658kg8.3143 20mp V MmRT错误：1) 1at=1kgf/cm2=9.80665E04 Pa1atm,因此这里计算绝对压力时，大气压力取错; 2) Rm应该用 8314J/kmol*K,因为 Pa* m3=J；(4)3100011.0 28735.62.658 10 kg1.0332 82.057 293.15mp V MmRT错误：1)相对压力单位为工程大气压（at） ，与标准大气压（atm）不同；2）气体常数 Rm应该用 8314J/kmol*K。正确结果：2.695kg2 2理想气体的理想气体的c cp p与与c cv v之差及之差及c cp p与与c cv v之比是否在任何温度下都等于之比是否在任何温度下都等于一个常数？一个常数？答： 根据定压比热容和定容比热容的定义，以及理想气体状态方程可以推导出，（见课本 79 页） 。可见，两者之差为常数。pvccR同时，定义pvckc对于理想气体，当不考虑分子内部的振动时，内能与温度成线性关系，从而根据摩尔定压和定温热容的定义，推导出摩尔定压和定温热容均为定值。但通常只有在温度不太高，温度范围比较窄，且计算精度要求不高的情况下，或者为了分析问题方便，才将摩尔热容近似看作定值。实际上理
