《工程热力学课后思考题答案(沈维道_童钧耕主编)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程热力学课后思考题答案(沈维道_童钧耕主编)（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工程热力学课后思考题答案（笫四版）维道童钧耕主编30页思考题1 .闭口系与外界无物质交换，系统质量保持恒定，那么系统质量保持 恒定的热力系一定是闭口系统吗？不一定，稳定流动系统质量也保持恒定。2 .有人认为开口系统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（传热 量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）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
2、算公式F Pt -p1 (m Pb)4题图FP/Ps （p Pz.）. 中，当地大气压是否必定是环境 大气压？当地大气压必改变，压力表 读数就会改变。当地大气压R不 一定是环境大气压。5 .温度计测温的基本原理是什 么？热力学第零定律The zeroth law of thermodynamics enables us to measuretemperature. In order to measure temperature of body A. we compare body C - a thermometer - with body A and temperature scales （温
3、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（温度差、压力差、浓度差、电位差等等）存在。8 .分别以图1-20所示的参加公路
4、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（闭口系统一一忽略蒸发 时）、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控制体（但不包括电加热器），这是什么 系统？把电加热器包括在研究对象，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（不绝热）系统（a图）。包括电加热器则 为开口绝热系统（b图）。将能量传递和质量传递（冷水源、热水汇、热源、电源等
5、）全部 包括在，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。10 .分析汽车动力系统（图1-21）与外界的质能交换情况。吸入空气，排出烟气，输出动力（机械能）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，系统可以恢复原来状态，它将导致外界 发生变化。包括系统和外界的整个大系统不能恢复原来状态。12 .图1-22中容器为刚性绝热容器，分成两部分，一部分装气体，一 部分抽成真空，中间是隔板，（
6、1）突然抽去隔板，气体（系统）是否作功？（2）设真空部分装有许多隔板，逐个抽去隔板，每抽一块板让气体先 恢复平衡在抽下一块，则又如何？（3）上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在 O 图上表示？P13 .过程la2是可逆过程，过程lb2是不 、可逆过程。有人说过程la2对外作功大于 K Xb过程lb2,你是否同意他的说法？为什么？不同意。过程la2的作功量是确定的，而过程lb2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
7、，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（外界的炳峭加）。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。56页思考题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储存能？在以氢、氧为燃料的电池系 统中系统的热力学能是否应
8、包括氢和氧的化学能？无论参考坐标建立在何处，工质的总能中始终包括外部储存能， 只不过参考坐标建立合适，工质的宏观动能、宏观势能的值等于零，便于计算。氢氧燃料电池中化学能变化是主要的能量变化，因而不可忽略。3 .能否由基本能量方程式得出功、热量和热力学能是相同性质的参数 的结论？f u+ W不能。基本能量方程式仅仅说明且充分说明功、热量和热力学能 都是能量，都是能量存在的一种形式，在能量的数量上它们是有等价 关系的。而不涉及功、热量和热力学能的其他属性，也表明功、热量 和热力学能的其他属性与能量本质无关。4 . 一刚性容器，中间用绝热隔板分为两部分，A中存有高压空气，B 中保持真空，如图2T2所
9、示。若将隔板抽去，分析容器中空气的热力 学能将如何变化？若在隔板上有一小孔，气体泄漏入B中，分析A、B隔板图212自由膨胀两部分压力相同时A、B两部分气 体热力学能如何变化？cp u+ wq=0, u为负值(减少)， 转化为气体的动能，动能在B中经 部摩擦耗散为热能被气体重新吸 收，热力学能增加，最终5 .热力学笫一定律的能量方程式 是否可写成下列形式？为什么？cp irpvq2-qi=(u2-ul) + (w2-wi)不可以。W不可能等于pv, w是过程量，pv则是状态参数。q和w都是过程量，所以不会有q厂q1和wwi。6 .热力学第一定律解析式有时写成下列两者形式：f u+ wq= u+
10、J pdv分别讨论上述两式的适用国。前者适用于任意系统、任意工质和任意过程。后者适用于任意系统、任意工质和可逆过程。7 .为什么推动功出现在开口系能量方程中，而不出现在闭口系能量方 程式中？推动功的定义为，工质在流动时，推动它下游工质时所作的功。 开口系工质流动，而闭口系工质不流动，所以推动功出现在开口系能 量方程中，而不出现在闭口系能量方程式中。我个人认为推动功应该定义为由于工质在一定状态下占有一定空 间所具有的能量，它是工质本身所固有的性质，是一个状态参数。推 动功既可以出现在开口系能量方程中，也可以出现在闭口系能量方程 式中（需要把w拆开，w=wt+ （pv）o 占位能8 .焰是工质流入
11、（或流出）开口系时传递入（或传递出）系统的总能 量，那么闭口系工质有没有熔值？比较正规的答案是，作为工质的状态参数，闭口系工质也有熔值, 但是由于工质不流动，所以其熔值没有什么意义。焰=热力学能+占位能9 .气体流入真空容器，是否需要推动功？推动功的定义为，工质在流动时，推动它下游工质时所作的功。 下游无工质，故不需要推动功。利用开口系统的一般能量方程式推导 的最终结果也是如此。10 .稳定流动能量方程式(2-21)是否可应用于像活塞式压气机这样 的机械稳定工况运行的能量分析？为什么？可以。热力系统的选取有很大的自由度。一般把活塞式压气机取 为闭口系统，是考察其一个冲程的热力变化过程。如果考虑
12、一段时间 活塞式压气机的工作状况和能量转换情况，就需要把它当成稳定流动 系统处理，包括进排气都认为是连续的。11 .为什么稳定流动开口系不同部分工质的比热力学能、比玲、比炳 等都会改变，而整个系统的伤产0、H樗0、 必=0?控制体的产0、 产0、$产0是指过程进行时间前后的变化值，稳定流动系统在不同时间各点的状态参数都不发生变化，所以 %巾、的=0、9产0。稳定流动开口系不同部分工质的比热力学能、比蛤、比炳等的改变仅仅是依坐标的改变。12 .开口系实施稳定流动过程，是否同时满足下列三式：Q二dU+ WQ=dH+ W.Q=dH+ ) +mgdz+ W；2上述三式中，W、W.，和k的相互关系是什么
13、？答：都满足。W=d(pV)+ Wt= d(pV) + J(c；)+mgdz+ Wi2Wt= d(cj)+mgdz+ W213 .几股流体汇合成一股流体称为合流，如图2T3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IT、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给值h的计算式。进入系统的能量-离开系统的能量;系统贮存能量的变化系统贮存能量的变化：不变。进入系统的能量：.带入的和q心带入的。没有热量输入。22qi (hi+cn /2+gzi) + q2 (hz+crz/2+gz?)离开系统的能量：qn3带出的，
14、没有机械能(轴功)输出。q“3(h3+cf372+gzj)如果合流前后流速变化不太大，且势能变化一般可以忽略，则能量方 程为：Qm hi，qn2 h& qg th出口截面上焰值人的计算式ha- ( q(ii hi* q(i2 h?) / qz本题中，如果流体反向流动就是分流问题，分流与合流问题的能量方 程式是一样的，一般习惯前后反过来写。Qni hi q(i2 h2* qn3 h?93页思考题i.怎样正确看待“理想气体”这个概念？在进行实际计算时如何决定 是否可采用理想气体的一些公式？第一个问题很含混，关于“理想气体”可以说很多。可以说理想 气体的定义：理想气体，是一种假想的实际上不存在的气体
15、，其分子 是一些弹性的、不占体积的质点，分子间无相互作用力。也可以说， 理想气体是实际气体的压力趋近于零时极限状况。还可以讨论什么情 况下，把气体按照理想气体处理，这已经是后一个问题了。后一个问 题，当气体距离液态比较远时(此时分子间的距离相对于分子的大小 非常大)，气体的性质与理想气体相去不远，可以当作理想气体。理想 气体是实际气体在低压高温时的抽象。2 .气体的摩尔体积匕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. 022414m7mol?气体的摩尔体积匕不因气体的种类而异。所处状态发生变化，气 体的摩尔体积也随之发生变化。任何气体在标准状态(=101325Pa, 273.15K)下摩尔体积是0.022414m%nol。在其它状态下，摩尔体积 将发生变化。3 .摩尔气体常数值是否随气体的种类而不同或状态不同而异？摩尔气体常数4是基本物理常数，它与气体的种类、状态等均无 关。4 .如果某种工质的状态方程式为“二兄Z这种工质的比热容、热力学 能、焙都仅仅是温度的函数吗？是的。5 .对于确定的一种理想气体,cp-cv是否等于定值？ ./a是否为定值？ Cp-Cv、Cp/c、.是否
