工程热力学课后题答案沈维道童钧耕版.docx

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1、P301P564P939P13313P19318P235 25P263 30P28134P396 35P301. 闭与外界无物质交换，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，稳定状态那么不一定是平衡状态。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), 中，当地大气压是否必定是环境大气 压？当地大气压pb改变，压力表读数 就会改变。当地大气压pb不一定是环 境大气压。5. 温度计测温的根本原理是什么？热力学第零定律6. 经验温标的缺点是什么？为什么？4题图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发动、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

3、自行车赛的运发动是开口系统、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，通常其外表散热可忽略。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？什么情况下能构成孤立系统？9题图不包括电加热器为开口不绝热系统a图。包括电加热器那么为开口绝 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， 构成孤立系统。或者说，孤立系统把所有发生相互作用的局部均包括在内。10. 分析汽车动力系统图1-21与外界的质能

4、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，分成两局部，一局部装气体，一局部抽成真 空，中间是隔板，1突然抽去隔板，气体系统是否作功？2设真空局部装有许多隔板，逐个抽去隔板，每抽一块板让气体先恢复平衡在 抽下一块，那么又如何？3上述两种

5、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1 a2对外作功大 于过程1b2,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 法比拟。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？假 设上述正向循环及逆向循环中有不可逆因素，那么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，系统和外界没有变化。假设 上述正向循环及逆向循环中有不可逆因素，那么系统恢复原来状态，外界那么留 下了变化外界的熵增加。15. 工质及气缸、活塞组成的系统经

6、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。P561. 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. 假设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 坐标建立适宜，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

7、中化学能变化是主要的能量变化，因而不可忽略。3. 能否由根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= u+w不能。根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，也说明功、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局部，A中存有高压空气，B中保持真空， 如图2-12所示。假设将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能将如何变化？假设 在隔板上有一小孔，气体泄漏入B中，分析A、B两局部压力相同时A、B两局部 气体热力学能如何变化？q=

8、 u+wq=0， u为负值u减少，转化为气体的动能，动能在B中经内部摩擦耗 散为热能被气体重新吸收，热力学能增 加，最终u =0。5. 热力学第一定律的能量方程式是否可写成以下形式？为什么？q= u+pvq -q =(u -u ) + (w -w )212121不可以。w不可能等于pv, w是过程量，pv那么是状态参数。q和w都是过程量， 所以不会有q2-qi和w/。6. 热力学第一定律解析式有时写成以下两者形式：q= u+w2q= u+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，

9、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)。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？比拟正规的答案是，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

10、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局部工质的比热力学能、比焓、

11、比熵等都会改变，而整个系统的 七=0、=0、Scv=0?控制体的U =0、 H=0、 S =0是指过程进行时间前后的变化值，稳定流 CVCVCV动系统在不同时间内各点的状态参数都不发生变化，所以UCV=0、HCV=0、 SCV=0。 稳定流动开口系内不同局部工质的比热力学能、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，是否同时满足以下三式：Q=dU+ WQ=dH+ WtW,上述三式中，W、Wt和W的相互关系是什么？Q=dH+ d ： +mgdz+乙J答：都满足。W=d(pV)+ W = d(pV) + = dt，+mgdz+ Wt2 fiw=割(2)+mgdz+ w

12、t 2 fi13. 几股流体集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焓值h3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：螺带入的和qm2带入的。没有热量输入。q h+c 2/2+gz+ q h+c 2/2+gzm1 1 f11m2 2 f22离开系统的能量：qm3带出的，没有机械能轴功输出。q 3h3+cf32/2+gZ3)如果合流前后流速变化不太大，且势能变化一般可

13、以忽略，那么能量方程为：Li h1+ qm2 h2= 3出口截面上焓值h3的计算式h3= 4 h1+ qm2.3此题中，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。览1 h1 = qm2 h2+ 3P931. 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

14、理想气体处理，这巳经是后一 个问题了。后一个问题，当气体距离液态比拟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. 气体的摩尔体积七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3/mol？气体的摩尔体积七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P=101325Pa，T=273.15K下摩尔体积 是3/mol。在其它状态下，摩尔体积将发生变化。实用文档.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

15、体常数R是根本物理常数，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=RT,这种工质的比热容、热力学能、焓都仅g仅是温度的函数吗？是的。5. 对于确定的一种理想气体，c -c是否等于定值？c/c是否为定值？c - c、c/cp vp vp v p v是否随温度变化？cp-cv=Rg,等于定值，不随温度变化。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，一定条件下近似地适用于后者。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u=f(p, v)。 但又曾

16、得出结论，理想气体的热力学能或焓只取决于温度，这两点是否矛盾？ 为什么？不矛盾。pv=RgT。热力学能或焓与温度巳经相当于一个状态参数，他们都 可以表示为独立参数p和v的函数。8. 为什么工质的热力学能、焓和熵为零的基准可以任选，所有情况下工质的热力 学能、焓和熵为零的基准都可以任选？理想气体的热力学能或焓的参照状态通常 选定哪个或哪些个状态参数值？对理想气体的熵又如何？我们经常关注的是工质的热力学能、焓和熵的变化量，热力学能、焓和熵的 绝对量对变化量没有影响，所以可以任选工质的热力学能、焓和熵为零的基准。 所有情况下工质的热力学能、焓和熵为零的基准都可以任选？不那么绝对，但是 在工程热力学范

17、围内，可以这么说。工质的热力学能、焓和熵的绝对零点均为绝 对零度0K，但是目前物理学研究成果说明，即使绝对零度，工质的热力学能、焓和熵也不准确为零，在绝对零度，物质仍有零点能，由海森堡测不准关系确定。热力学第三定律可以表述为，绝对零度可以无限接近，但永远不可能到达。标准状态P=101325Pa,T=273.15K。p=101325Pa,T=293.15K、p=101325Pa,T=298.15K），水的三相点，等等。9. 气体热力性质表中的u、h及，0的基准是什么状态？标准状态10. 在图3-15所示的T-s图上任意可逆过程1- 2的热量如何表示？理想气体1和2状态间热力学能变化量、焓变化量能

18、否在图上用面积表示？假设1-2经过的是不可逆过程又如何？曲线1-2下的曲边梯形面积就是任意可逆过程1- 2的热量dQ=TdS沿过程的积分。Q= U+W，所以U=Q-W。不可逆过程传热量不能用曲边梯形面积表达，但是热力学能和焓还可以用原方式表达，因为热力学能和焓都是状态参数，其变化与过程路径无关。11. 理想气体熵变计算式3-39、3-41、3-43等是由可逆过程导出，这些计算式是否可以用于不可逆过程初、终态的熵变？为什么？可以。熵是状态参数，其变化与过程路径无关。12. 熵的数学定义式为ds=dq/T，又dq=cdT，故ds=(cdT)/T。因理想气体的比热 容是温度的单值函数，所以理想气体的

19、熵也是温度的单值函数，这一结论是否正 确？假设不正确，错在何处？不正确。错在c不是状态参数，与过程有关。是温度单值函数的是定过程比 热。13. 试判断以下各说法是否正确：1气体吸热后熵一定增大；2气体吸热后温度一定升高；3气体吸热 后热力学能一定增加；4气体膨胀时一定对外作功；5气体压缩时一定耗功。1正确；2不正确；3不正确；4正确；5正确。14. 氮、氧、氨这样的工质是否和水一样也有饱和状态的概念，也存在临界状态？是的。几乎所有的纯物质非混合物都有饱和状态的概念，也存在临界状 态。此外的物质性质更为复杂。15. 水的三相点的状态参数是不是唯一确定的？三相点与临界点有什么差异？水的三相点的状态

20、参数是唯一确定的，这一点由吉布斯相律确认：对于多元 如k个组元多相如f个相无化学反响的热力系，其独立参数，即自由度n =k-f + 2。三相点：k =1， f = 3，故” =0。三相点是三相共存点，在该点发生的相变都具有相变潜热。临界点两相归一， 差异消失，相变是连续相变，没有相变潜热。三相点各相保持各自的物性参数没 有巨大的变化，临界点的物性参数会产生巨大的峰值变化。三相点和临界点是蒸 汽压曲线的两个端点。三相点容易实现，临界点不容易实现。16. 水的汽化潜热是否是常数？有什么变化规律？水的汽化潜热不是常数，三相点汽化潜热最大，随着温度和压力的提高汽化 潜热逐渐缩小，临界点处汽化潜热等于零

21、17. 水在定压汽化过程中，温度保持不变，因此，根据4= u+w，有人认为过程中 的热量等于膨胀功，即q=w，对不对？为什么？不对。u=cv T是对单相理想气体而言的。水既不是理想气体，汽化又不是 单相变化，所以q=w的结论是错的。8q18. 有人根据热力学第一定律解析式q=dh-vdp和比热容的定义c=W，所以认为Ah = cdTT2 at是普遍适用于一切工质的。进而推论得出水定压汽化时，温 ti度不变，因此其焓变量Al? = CpT AT =0。这一推论错误在哪里?Sqc=W 是针对单相工质的，不适用于相变过程。dTP1331. 试以理想气体的定温过程为例，归纳气体的热力过程要解决的问题

22、及使用方法。要解决的问题：揭示过程中状态参数的变化规律，揭示热能与机械能之间的 转换情况，找出其内在规律及影响转化的因素。在一定工质热力性质的根本条件 下，研究外界条件对能量转换的影响，从而加以利用。使用的方法：分析典型的过程。分析理想气体的定值的可逆过程，即过程进 行时限定某一参数不发生变化。分析步骤1) 建立过程方程式；2) 找出根本状态参数的变化规律，确定不同状态下参数之间的关系；3) 求出能量参数的变化过程功、技术功、热力学能、焓、熵、传热量等 等；4) 画出过程变化曲线在T-s图、p-v图上2. 对于理想气体的任何一种过程，以下两组公式是否都适用？u=c (t -t),h=c(t -

23、t )；q=u=c(t -t),q=h=c(t-t)v 21p 21v 21p 21第一组都适用，第二组不适用。第二组第一式只适用于定容过程，第二式只 适用于定压过程。3. 在定容过程和定压过程中，气体的热量可根据过程中气体的比热容乘以温差来 计算。定温过程气体的温度不变，在定温膨胀过程中是否需要对气体参加热量？ 如果参加的话应如何计算？需要参加热量。q= u+w,对于理想气体，q=w= RT1 ln-2或q= h+w对于 V1理想气体，q =wt= RlnT。14. 过程热量q和过程功w都是过程量，都和过程的途径有关。由理想气体可逆定温过程热量公式4= P- ln-2可知，只要状态参数P、v

24、和v确定了，q的数值1 1112也确定了，是否可逆定温过程的热量q与途径无关？“可逆定温过程”巳经把途径规定好了，此时谈与途径的关系没有意义。再 强调一遍，过程热量q和过程功w都是过程量，都和过程的途径有关。5. 闭口系在定容过程中外界对系统施以搅拌功w,问这时Q=mCvdT是否成立？不成立。搅拌功w以机械能形式通过系统边界，在工质内部通过流体内摩擦 转变为热，从而导致温度和热力学能升高。Q是通过边界传递的热能，不包括机 械能。6. 绝热过程的过程功w和技术功七的计算式w=u - u， w =h - h是否只适用于理想气体？是否只限于可逆绝热过程？为什么？两式来源于热力学第一定律的第一表达式和

25、第二表达式，唯一条件就是绝热q=0,与是否理想气体无关，且与过程是否可逆也无关，只是必须为绝热过程。7. 试判断以下各种说法是否正确？(1) 定容过程即无膨胀或压缩功的过程;(2) 绝热过程即定熵过程；(3) 多变过程即任意过程。答：(1)定容过程即无膨胀或压缩功的过程; 正确。(2) 绝热过程即定熵过程；一一错误，可逆 绝热过程是定熵过程，不可逆绝热过程不是定熵过 程。(3) 多变过程即任意过程。一一错误，右图 中的过程就不是多变过程。8. 参照图4-17,试证明:Lq_3。图中1-2、4-3各为定容过程，1-4、2-3各为定压过程。证明:q =q+q,q = q + q1-2-31-22-

26、31-4-31-44-3qi!CV(T2-T1),q2-3=q4-3=c (T -T)= c (T -T)+R(T -T), p 32 v 3232Cv(T3- T4),图 4-17qi-4=c(T -T) = c (T -T)+R(T -T)。p 41v 4141q =q +q = c (T -T)+ c (T -T)+R(T -T)1-2-31-22-3 v 21v 3232=c (T -T)+R(T -T)v 3132v 34q = q + q = c (T -T)+R(T -T)+c (T -T)1-4-31-44-3 v 4141=c (T -T)+R(T -T) v 3141于是所

27、以，q -q = R(T -T) -R(T -T)1-2-31-4-33241=R(T P -T P ) - (T -T) =4 p 1 p41q123q143，证毕。R(p - 1)(T -T)0 P 19. 如图4-18所示，今有两个任意过程a-b及a-c,b点及c点在同一条绝热线上， 试问uab与uac哪个大？（2）假设b点及c点在同一条定温线上，结果又如何?图4-18题解依题意，TbTc，所以uab uac。假设b点及c点在同一条定温线上，那么 Uab= Uac。10. 理想气体定温过程的膨胀功等于技术功能否推广到任意气体？从热力学第一定律的第一表达式和第二表达式来看，膨胀功和技术功分

28、别等 于W=q- u和wt=q- h，非理想气体的u和h不一定等于零，也不可能相等， 所以理想气体定温过程的膨胀功等于技术功不能推广到任意气体。11. 以下三式的使用条件是什么？IIp v k=p v k， T v k-i=T v k-i， T P k =T P k2 21 11 12 21122使用条件是：理想气体，可逆绝热过程。12. T-s图上如何表示绝热过程的技术功w和膨胀功w?4-13在pv和T一s图上如何判断过程q、w、 u、 h的正负。通过过程的起点划等容线定容线，过程指向定容线右侧，系统对外作功， w0；过程指向定容线左侧，系统接收外功，w0；过程指向定压线上侧，系统接收外来技

29、术功，wt0。通过过程的起点划等温线定温线，过程指向定温线下侧，u0、h0、h0。通过过程的起点划等熵线定熵线，过程指向定熵线右侧，系统吸收热量，q0;过程指向定熵线左侧，系统释放热量，q S可逆，Sf不可逆 Sf可逆，Sg不可逆 Sg可逆；3不可逆绝热膨胀终态熵大于初态熵S2S 不可逆绝热压缩终态熵小于初态熵S2 0，,丝V0。答：1错。熵是状态参数，只要能够确定起迄点，就可以确定熵变S。错。应为S不可逆=S可逆、Sf，不可逆S1O4错。 ds = 0，因为熵是状态参数。0v图 5-345-10从点a开始有两个可逆过程：定容过程a - b和定压过程a-c，b、c两点在同一条绝热线上见图5-3

30、4，问qab和qa 哪个大？并在T-s图上表示过程a-b和a-c及q b和q 。答:可逆定容过程a-b和可逆定压过程a-c的逆过程c-a 以及可逆绝热线即定熵线上过程b-c构成一可逆循环，它们围成的面积代表了对 外作功量，过程a-b吸热，过程c-a放热，根据热力学第一定律，必然有qa-b qc-a ，才能对外输出净功。也就是， q/q图中，q为abs s a围成的面积，q为acs s aa-bb aa-cb a围成的面积。5-11某种理想气体由同一初态经可逆绝热压缩和不可逆绝热压缩两种过程，将气体压缩到相同的终-s图上示出两过程的技术功及不可逆过程的火用损失。压，在p-v图上和T-s图上画出两

31、过程，并在T5-12孤立系统中进行了1可逆过程；2不可逆过程，问孤立系统的总能、总 熵、总火用各如何变化？答：1孤立系统中进行了可逆过程后，总能、总熵、总火1都不变。2孤立系统中进行了不可逆过程后，总能不变，总熵、总如都发生变化。5-13例5-12中氮气由0.45MPa、310K可逆定温膨胀变化到0.11MPa、310K，w=w=129.71 kJ/kg,但根据最大有用功的概念，膨胀功减去排斥大气功无用1-2, max功才等于有用功，这里是否有矛盾？答：没有矛盾。5-14以下命题是否正确？假设正确，说明理由；假设错误，请改正。1成熟的苹果从树枝上掉下，通过与大气、地面的摩擦、碰撞，苹果的势能转

32、变为环境介质的热力学能，势能全部是测全部转变为底2在水壶中烧水，必有热量散发到环境大气中，这就顿而使水升温的那局部称之为翊3一杯热水含有一定的热量火用冷却到环境温度，这时的热量就巳没有火 用直。4系统的火只能减少不能增加。5任一使系统火增加的过程必然同时发生一个或多个使火减少的过程。5-15闭口系统绝热过程中，系统由初态1变化到终态2，那么w=u1-u2o考虑排 斥大气作功，有用功为wu= u1-u2-po（v1- v2），但据火用勺概念系统由初态1变化 到终态2可以得到的最大有用功即为热力学能火差：wumax=exu1- exU2= u1-u2-To（S1 -S2）-七3七）。为什么系统由初

33、态1可逆变化到终态2得到的最大有用功反而 小于系统由初态1不可逆变化到终态2得到的有用功小？两者为什么不一致？P1705-1273.15 + 20293.15 - 268.15Q=2 t 111.726104=9kJ/h5-4 P1=P2=0.1 x=MPa5-3题图N=W/95%=Q1 t 104 11.726)=3kJ/h=kWN 电炉=Q1 104kJ/h=kW5-2不采用回热p=p=0.1MPa, T =T =300K, T=T=1000K, q =400kJ/kg, 21413223q12=c (T2-T1q34=c (T4-T3q =RTln(p/p), q =RT ln(p /p

34、 )=RT ln(p /p )= -RTln(p/p) 2322341141132123q41=-T1 q23/T2= -300 400/1000=-120kJ/kgt=1- q41+q34 / (q12+q23) =1-/ (702.8+400) =9采用极限回热，过程34放热回热给过程12, q34 q12=1- q41 /q23) =1- -1205-3如下图，如果两条绝热线可以相交，那么令绝热线s s2交于a点，过b、c两点作等压线分别与绝热线s s2交于b、c点。于是，过程bc、ca、ab组成一闭合 循环回路，沿此回路可进行一可逆循环，其中过程ca、 ab均为可逆绝热过程，只有定压过

35、程bc为吸热过程， 而循环回路围成的面积就是对外净输出功。显然，这 构成了从单一热源吸热并将之全部转变为机械能的热 力发动机循环，是违反热力学第二定律的。见图。 q =c (T-T)= 一- R(T-T),31 p 13 k 11223RT ln(p /p )= RT ln(p /p )223221s5-4题图RJ ln p p R(T T ) k 1 i 2300 x In0.127.95(1500 300)1.4 1=0.59765-5 (1) Qh=七=Q 100=140kJt 1T0 = 1 290 =1-T0 1=0.711000,Tv_360c= Th %T _ 360 290QH

36、c=cWccQ1(3)此复合系统虽未消耗机械功，但由高温热源放出热量Q作为代价，使得 局部热量从低温热源T。传到较高温热源Th，因此并不违背热力学第二定律。T = 1 3005-6c=W= Q kJ,所以这种情形是不可能实现的。c 1 W= cQ1 2=1.70kJ, Q2=Q1，所以这种情形有实现的可能如果自然界存 在可逆过程的话，而且是可逆循环。Q =W / =5kJ, Q=W +Q=1.5+0.5=2.0kJQ ,此循环可以实现，且1, c net c1 net 21, c- 2000耗热比可逆循环要多，所以是不可逆循环。P2351. 实际气体性质与理想气体性质差异产生的原因是什么？在

37、什么条件下才可以把实际气体作理想气体处理？答：差异产生的原因就是理想气体忽略了分子体积与分子间作用力。当p-0 时，实际气体成为理想气体。实际情况是当实际气体距离其液态较远时，分子体 积与分子间作用力的影响很小，可以把实际气体当作理想气体处理。2. 压缩因子Z的物理意义怎么理解？能否将Z当作常数处理？答：由于分子体积和分子间作用力的影响，实际气体的体积与同样状态下的理 想气体相比，发生了变化。变化的比例就是压缩因子。Z不能当作常数处理。3. 范德瓦尔方程的精度不高，但是在实际气体状态方程的研究中范德瓦尔方程的地位却很高，为什么？答：范德瓦尔方程是第一个实际气体状态方程，在各种实际气体状态方程中

38、它 的形式最简单；它较好地定性地描述了实际气体的根本特征；其它半理论半经验 的状态方程都是沿范德瓦尔方程前进的。4. 范德瓦尔方程中的物性常数a和b可以由实验数据拟合得到，也可以由物质的Tcr、pcr、vcr计算得到，需要较高的精度时应采用哪种方法，为什么？答：实验数据来自于实际，而范德瓦尔临界压缩因子与实际的压缩因子误差较 大，所以由试验数据拟合得到的接近于实际。5. 如何看待维里方程？ 一定条件下维里系数可以通过理论计算，为什么维里方程没有得到广泛应用？答：维里方程具有坚实的理论根底，各个维里系数具有明确的物理意义，并且 原那么上都可以通过理论计算。但是第四维里系数以上的高级维里系数很难计算， 三项以内的维里方程巳在BWR方程、MH方程中得到了应用，故在计算工质热物理 性质时没有必要再使用维里方程，而是在研究实际气体状态方程时有所应用。6. 什么叫对应态定律？为什么要引入对应态定律？什么是比照参数?答:在相同的比照态压力和比照态温度下，不同气体的比照态比体积必定相同。 引入对应态原理，可以使