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(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二常数(特征)PV=常数(方程)2)始、终状态参数之间的关系：& =经P2 V13)计算各量：u =0、 h=0、 s= RIn -p2 = RIn v2P1Vi4) P ?V图，T ? S图上工

2、质状态参数的变化规律及能量转换情况4.2 对于理想气体的任何一种过程，下列两组公式是否都适用？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 L)适于定容过程，q h Cp(t2 L)适用于定压过程。4.3 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4.4 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 PiV1ln v2-可知，故只要状态参数P1、和V2确定了， q的数值也确定 V1了

3、，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 pdvpv pvIn RTIn 一为零。故 Q mcvdT ,它与外界是否对系统做功无关。vv1v14.6 绝热过程的过程功W和技术功Wt的计算式：w = u1 u2, wt = h1 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

4、程 q 0无论是可逆还是不可逆。所以w = Ui U2 , wt = hi 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)4.8 参照图4-17:试证明：q1 2 3 q143。途中1-2、4-3为定容过程，1-4、2-3为定压过程证明:q1 2 3= U1 2 3WI23,q1 4 3=U1 4 3W143因为：u是状态量与过程无关,U1 2 3与 U1 4 3起始状态'样，故U1 2 3 = U1 4 3 ,由图知w1

5、2 3w1 4 3 ,所以：q1 2 3 q1 4 34.9 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 扇。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， ua-b加上b-c过程=ua-c过程，而b-c是个绝热过程，q =0= ub c wb c, w c<0,故Ub c>0,所以有 Uab Uac。若在定温线上Ub c=0,所以 UabUac。4.10 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？答：不能。因为它

6、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。4.11 下列三式的使用条件是什么？ K 1K 1kkk 1k 1P2v2PM,T1V1T2v2,T1P1KT2 P2K答：使用条件理想气体可逆绝热过程。4.12 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,wu ，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。4.13 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？4.14 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 uu1 u2 ,wth h1 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。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