《工程热力学课后思考题答案(沈维道》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（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、读数就会改变。当地大气压 pb 不P2=Pg2+Pl工程热尢学课冃思考邀善案第四扳）沈錐道童奧耕主绩沁页思考题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？不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。2有人认为开口系统内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
2、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+pg (p pb), p= pb -pv (p pb)中，当地大气压是否必定是环境5温度计测温的基本原理是什Pl=Pg1+Pb定是环境大气压。4 题图么？热力学第零定律The zeroth law of thermodynamics enables us to measure temperature. In order to measure temperature of body A, we compare body C athermometer with body A and temperature seal温度的标尺，简称温 标）
3、 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 所示的参加公路自行车赛的运动员、运动
4、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内，这是什么系统？什么情况下能ab9 题图构成孤立系统?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）全部 包括在内
5、，构成孤立系统。或者说，孤立系统把所有发生相互作用的 部分均包括在内。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，（1）突然抽去隔板，
6、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？1:、胳頁空v（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?13过程 1a2 是可逆过程，过程 1b2 是不可逆过程。有人说过程 1a2 对外作功大于过程lb2，你是否同意他的说法？为什么？不同意。过程1a2的作功量是确定的，而过程1b2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，系统和
7、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（外界的熵增加）。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，是工质内部 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包括氢和氧的化学
8、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？q=Au+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2-12 所示。若将隔板抽去
9、，分析容器中空气的热力是否可写成下列形式？为什么？q=Au+pvq2-q1=(u2-u1)+(w2-w1)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 q2-q1 和 w2-w1。6 热力学第一定律解析式有时写成下列两者形式：q=Au+wq=Au+ J 2 pdv1 分别讨论上述两式的适用范围。 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
10、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+A（pv）。占位能8焓是工质流入（或流出）开口系时传递入（或传递出）系统的总能 量，那么闭口系工质有没有焓值？比较正规的答案是，作为工质的状态参数，闭口系工质也有焓值， 但是由于工质不流动，所以其焓值没有什么意义。焓=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
11、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，是考察其一个冲程内的热力变化过程。如果考虑一段时 间内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内不同部分工质的比热力学能、比焓、比 熵等都会改变，而整个系统的厶UCV=O、ahcv=0、ascv=0?控制体的厶UCV=0、ahcv=o、ascv=o是指过程进行时间前后
12、的变 化值，稳定流动系统在不同时间内各点的状态参数都不发生变化，所 以aucv=o、ahcv=o、ascv=o。稳定流动开口系内不同部分工质的比热 力学能、比焓、比熵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：5Q=dU+5W5Q=dH+5Wt m d ()6Q=dH+ dV 2 丿+mgdz+6Wi2f上述三式中，w、w和 w 的相互关系是什么？答：都满足。6W=d(pV)+ 5Wt= d(pV)+ 号 d (2 )+mgdz+5Wi 叫? d(c2)+吨沖13. 几股流体汇合成一股流体称为合流，如图2-13 所示。工程上几台 压气机同时向主气道送气以及混
13、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，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：qm1带入的和qm2带入的。没有热量输入。qm1(h1+cf12/2+gz1)+ qm2(h2+cf22/2+gz2)离开系统的能量：qm3带出的，没有机械能(轴功)输出。qm3(h3+cf32/2+gz3) 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：qm3i+ qm2-h2= 口皿心出口截面上焓值 h3 的计算式h3=（qm3i+ 4皿2山2）/ 口皿3 本题中，如果流体
14、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。qmlh1 = qm2h2+ 口皿3%93页思考题1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，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）
15、，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 Vm 是否因气体的种类而异？是否因所处状态不同 m而异？任何气体在任意状态下摩尔体积是否都是 0.022414m3/mol？气体的摩尔体积V不因气体的种类而异。所处状态发生变化，气 m体的摩尔体积也随之发生变化。任何气体在标准状态（p=101325Pa, T=273.15K）下摩尔体积是0.022414m3/mol。在其它状态下，摩尔体积 将发生变化。3. 摩尔气体常数R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R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pv=R T,这种工质的比热容、热力 学能、焓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？ cp/cv是否为定值？Cp-Cv、Cp/Cv是否随温度变化？cp-cv=Rg，等于定值，不随温度变化o Cp/Cv不是定值，将随温度发 生变化。6. 迈耶公式cp-cv=Rg是否适用于动力工程中应用的高压水蒸气？是否适用于地球大气中的水蒸气？ 不适用于前者，一定
