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)确定过程方程(2) 根据过程方程确定始、终状态参数之间的关系(3) 由热力学的一些基本定律计算 q,w,wt, u, h, s(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 =常数(特征)PV=常数(方程)2)始、终状态参数之间的关系:PiV2viP2Vi3)计算各量：u =0、 h=0、s= RI n = RIPiV1wpdvdv, v2pvpvlnRTI n vvviviv

2、2v2wt w RTI nq wt w RTInvivi4) P - V图，T - S图上工质状态参数的变化规律及能量转换情况对于理想气体的任何一种过程，下列两组公式是否都适用？uCv(t2ti),hCp(t2ti);quCv(t2ti), qhCp&tj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 u Cv(t2 ti)适于定容过程,q h Cp(t2 ti)适用于定压过程。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，在定温过程中是否需对气体加入热量？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 pdvdvp

3、v vpvIn v2 RTIn 归viwv2wtw RTIn -v2q wt w RTI nVi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q PiViln可知，故只要状态参数pi、Vi和v确定了， q的Vi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。在闭口热力系的定容过程中，外界对系统施以搅拌功w，问这Q mcVdT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 pdVpVd pVlnRTIn旦为零。故 Q mcVdT，它与外界是否对系统做VV|Vi功无关。绝热过程

4、的过程功w和技术功wt的计算式：w =ui u2， wt = hi 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 u w和q h wt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 = ui u2， wt = h| h2不只限于可逆绝热过程试判断下列各种说法是否正确:(1)(2)(3) 答：定容过程既无膨胀(或压缩)功的过程；绝热过程即定熵过程； 多变过程即任意过程。(i)(x)；(2)(x)；(3)(x)参照图4-i7 :试证明：qi 2 3 q-3。途中i-2、4-3为定容过程，i-4、2-3为

5、定压过程证明:qi 2 3= ui 2 3Wi 2 3， qi 4 3Ui 4 3Wi 4 3图知 wi 2 3W1 4 3，所以：qi 2 3 qi 4 3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：（1） Uab与Uac哪个大？（ 2）若b、c在同一条定温线上，结果又如 何？答：b、c在同一条绝热线上 UabUac，若b、c在同一条定温线上，二者相等。因为， u a-b加上b-c过程=u a-c过程，而b-c是个绝热过程，q=0= ub c wb c，Wb c0,所以有 UabUac。若在定温线上 Ub c=0，所以 Uab Uac。理想气体定

6、温过程的膨胀功等于技术功能否推广到任意气体？答：不能。因为它们公式的推导过程中引入了理想气体状态方程式pv RgT，对于一般气体一般状态下是不适用的。下列三式的使用条件是什么？K 1K 1P2V2k PiVik，TiVik 1 T2V2k 1，TiPi KT2P2 K答：使用条件理想气体可逆绝热过程。在T-s图上如何表示绝热过程的技术功 wt和膨胀功w ？答：绝热过程，不管是否是可逆过程都有 Wth,w u，故有：其中u， h （图中阴影部分）（1-2绝热线）及可表示 膨胀功和技术功的变化情况。在p-v图和T-s图上如何判断过程中q,w, wt, u, h, s的正负？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：2q 1 Tds 0, w u u1 u2,wth h| h2,差别在于水蒸气没有适当而简单的状态方程，同时Cp,Cv, h,u也不都是温度的单值函数。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