工程热力学思考题答案,

1、1/ 6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） 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）v2q wtw RTIn2）始、终状态参数之间的关系:PlV23）计算各量：u=0、h=0、s=RI n=RI n*P1V1w pdvdv pv vpvI

2、nv2wv2RTI n丄v2wtw RTI n2过程A/J= 0g 0 r 0丿a q = q2/ 6W4） 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？uCv(t2ti),hCp(t2ti);q uCv(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(t2ti)适于定容过程，q h Cp(t2ti)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

3、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wdvpdvpvvpvlnviv2RTI n2viwtv2w RTIn -viqv2wtw RTI nvi4.4 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 p1v1In也可知，故只要状态参数p-i、w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。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 mqdT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

4、pvd pvIn陀RTIn也为零。故Q mcVdT，它与外界是否对系统做vwvi功无关。4.6绝热过程的过程功w和技术功wt的计算式：3/ 6w=uiu2，wt= gh2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=uiU2,Wt=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)绝热过程即定熵过程；(3)多变过程即任意过程。答：(1)(X)； (2)(x)； (3)(x)4.

5、8 参照图 4-17 ：试证明：q1 2 3q1 4 3。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 3W1 2 3，q1 4 3=u1 4 3W1 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 3q1 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uac哪个大？( 2)若 b、c 在同一条定温线上，结果4/ 6又如何？答：b、C 在同一条绝热线上Uab山

6、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 cwb c, wb c0,所以有Uabuac。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 1P2V2kP1Wk，Tw/1T2V2k1，T1P1KT2P2K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？

7、5/ 6答：绝热过程，不管是否是可逆过程都有Wth,w u，故有：6/ 6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?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AAJI0T 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go4.14 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？F）的7/ 6答：对于可逆绝热过程水蒸气和理想气体都有 ：q Tds 0,w u u1u2,wth h1h2,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：意义在与实际过程是很复杂的不可逆过程，我们可以借助理