工程热力学思考题答案,第四章

1、第四章气体和蒸汽的基本热力过程4.1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及使用方 法解决。答：主要解决的问题及方法：（1）根据过程特点（及状态方程）一一确定过程方程（2）根据过程方程一一确定始、终状态参数之间的关系 由热力学的一些基本定律一一计算吟“,丛,山（4）分析能量转换关系（P-V图及T-S图）（根据需要可以定性也可以定量）例：1）过程方程式：T二常数（特征）常数（方程）2）始、终状态参数之间的关系：ArilPi vi3）计算各量：An 二0、M 二0、,二-Rin 旦二 Rhi、P vivv= f pdv = /?v = pvln = RTIn 上 JJ VVjV

2、j=vv = RTIn 上4）P -1/图，T_S图上工质状态参数的变化规律及能量转换情况2闭口系：i2过程2.图4-2丿|【I系：12过程A/? = 0 q 0 042对于理想气体的任何一种过程，下列两组公式是否都适用？Am = cv（r2 一人），力=J（G 斤）；0 = “ = cv（r2 一斤）4 = 力=Cp（G 一/】）答：不是都适用。第一组公式适用于任何一种过程。第二组公式q = Au = cv（t2tl） 适于定容过程 qZf适用于定压过程。43在定容过程和定圧过程中，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，在定温过程中是否需对气体加入热量？

3、如果 加入的话应如何计算？答：定温过程对气体应加入的热量w = J pdv = | pv =pvln 5 = RTIn、viviq = wt = w = RTInvi44过程热量q和过程功w都是过程量，都和过程的途径有关。山理想气体可逆定温过程热量公式q =吟可知，故只要状态参数门、片和勺确定了，q的数值也确定了，是否Q与途径无关？答：对于一个定温过程，过程途径就已经确定了。所以说理想气体可逆过程q是与途径有关的。4.5在闭口热力系的定容过程中，外界对系统施以搅拌功问这JQrgdT是否成立？答：成立。这可以由热力学第一定律知，由于是定容过w= pdv = f /?v = pvln上=RTIn为

4、零。故dQ = mcvdT ,它与外界是否对系统做 JJ V片Vj功无关。4.6绝热过程的过程功w和技术功叫的计算式：w - % - “2，= h、- h2是否只限于理想气体？是否只限于可逆绝热过程？为什么？答：不只限于理想气体和可逆的绝热过程。因为q =+ w和 =丛+叫是通用公式，适用于任何工质任何过程，只要是绝热过程q = 0无论是可逆还是不可逆。 所以W =听-勺，叫=h -h2不只限于可逆绝热过程。4.7试判断下列各种说法是否正确:(1) 定容过程既无膨胀(或压缩)功的过程；(2) 绝热过程即定嫡过程；(3) 多变过程即任意过程。答：(1) (X) :(2) (X) ；(3) (X)

5、 4.8参照图417：试证明：4亠3工4亠。途中卜2、4-3为定容过程，14、42-3为定压过程。证明：亠3二側4+弘2 因为：AM是状态量与过程无关，.2-3与1亠3起始状态一样，故1亠3二由国知W-2-3 ，所以：4-2-3 71-4-34.9如图448所示。今有两个任意过程a-b及a-c, b点及c点在同一条绝热果乂如何？牛18答：b、C在同一条绝热线上心,“&,若b、C在同一条定温线上，二者相等。因为，Ail a-b加上bc过程=Aac过程，而bc是个绝热过程，q =0= Auh_c + wh_c, w 0,故叫_/0,所以有% 0以（V）为界：P 隅上往左jl.右下方Q0T一 S图h *.左上方 0以（T）为界：P $图上二左卜方Ah0T S图上 2卜方为Ah0以（T）为界：尸_卩图上*盂卜方q0T S图上I 2向左q0414试以可逆绝热过程为例，说明水蒸气的热力过程与理想气体热力过程的分析计算有什么异同？ 答：对于可逆绝热过程水蒸气和理想气体都有：q = Tds = 0, w = -“ = u -u2 ,叫=-A/? = h -h2，差别在于水蒸气没有适当而简单的状态方程，同时Cp,cjz也不都是温度的单值函数。4.15实际过程都不可逆，那么本章讨论的理想可逆过程有什么意义？答：意义在与实际过程是很复杂的