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:PiV2P2Vi3）计算各量:u =0、h =0、s= RI n = RI nP1v1pdv pv 也VpvInv2v1v2RTI n 丄v1w RTI

2、n 吃WT - S图上工质状态参数的变化规律及能量转换情况4) P -V图,Am = 02 q a 0U? > 0 J闭口系：12过程A/j = 0g >0 r> 0 丿 a q = q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

3、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wdvpdvpvvpvln±viv2RTI n 2viwtv2w RTIn -viqv2wt 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 p1v1In也可知，故只要状态参数p-i、v1和v2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

4、 pvIn陀 RTIn也为零。故 Q mcVdT，它与外界是否对系统做vwvi功无关。绝热过程的过程功w和技术功wt的计算式：w =ui u2， wt = 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 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 = hi 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)定容过程既无膨胀(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)(X)；(2)(x)；(3)(x)

5、参照图 4-17 ：试证明： q1 23q1 43。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 3 W1 2 3 ， q1 4 3 = u1 4 3 W1 4 3因为 : u 是状态量与过程无关， u1 2 3 与 u1 4 3起始状态一样，故u1 2 3= u1 4 3，由图知 w1 2 3w1 4 3 ，所以： q1 2 3 q1 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，结果又如何因为， u a-b加上b-c过

6、程=u a-c过程，而b-c是个绝热过程，q=0= ub c wb c,Wb c<0,故Ub c>0,所以有 UabUac。若在定温线上Ub c=°，所以Uac。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 1kk十k 1十k 1十十P2V2P1V1，T1V1T2V2，T1P1KT2P2K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, wu ，故

7、有：F）的其中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1）田的判别:（Oil 启也 > o 以为界：尹一隅上吐左血V。J1.右卜万 T S图匕2左上方02）W创的判别：右匕方4# >0y（7）为界；戸豳上上左下Aaji < o1 上方 *Au>0T S图上 2卜方< 03）§的判飙JI"右上如Q以（T）为界：P喟上2古下方gvOr "祐小 T S± 丄向左go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 Tds 0, wu u1 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。实际过程都不可逆，那么本章讨论的理想可逆过