关键工程热力学思考题及答案

1、工程热力学思考题及答案第一章基本概念闭口系与外界无物质互换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定 日勺热力系一定是闭口系统吗？答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。有人觉得，开口系统中系统与外界有物质互换，而物质又与能量不可分割， 因此开口系统不也许是绝热系。对不对，为什么？答：这种说法是不对勺。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力 学能不是热量，只要系统和外界没有热量勺互换就是绝热系。平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联 系？答：只有在没有外界影响勺条件下，工质勺状态不随时间变化，这种状态称之为 平衡状态。稳定状态只要其工质勺状态不随

2、时间变化，就称之为稳定状态，不考 虑与否在外界勺影响下，这是它们勺本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条 件。物系内部各处勺性质均匀一致勺状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处在平衡状态之必要条件。如果容器中气体勺压力没有变化，试问安装在该容器上勺压力表勺读数会变 化吗？绝对压力计算公式 =pb +pe (p pb)，p v=p厂p (pb p)中，本地大气压 与否必然是环境大气压？答：压力表勺读数也许会变化，根据压力仪表所处勺环境压力勺变化而变化。本 地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处勺环境勺压力。温度计测温勺基本原理是什么？答：温度计随物体勺冷热限度不

3、同有明显勺变化。经验温标日勺缺陷是什么？为什么？答：任何一种经验温标不能作为度量温度勺原则。由于经验温标依赖于测温物质 勺性质，当选用不同测温物质勺温度计、采用不同勺物理量作为温度勺标志来测 量温度时，除选定为基准点勺温度，其她温度勺测定值也许有微小勺差别。促使系统状态变化勺因素是什么？答：系统内部各部分之间勺传热和位移或系统与外界之间勺热量勺互换与功勺互 换都是促使系统状态变化。（1）将容器提成两部分，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。若忽 然抽去隔板，气体（系统）与否做功？（2）设真空部分装有许多隔板，每抽去 一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块，问气体（系统）与否做功？（3）上述

4、两种状况从初态变化到终态，其过程与否都可在p v图上表达？答：（1）第一种状况不作功；（2）第二种状况作功；（3）第一种状况为不可 逆过程不可以在p-v图上表达出来，第二种状况为可逆过程可以在p-v图上表达 出来。经历一种不可逆过程后，系统能否恢复本来状态？涉及系统和外界勺整个系 统能否恢复本来状态？答：经历一种不可逆过程后系统可以恢复为本来状态。系统和外界整个系统不能 恢复本来状态。系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统和外界有什么变化？若 上述正向及逆向循环环中有不可逆因素，则系统及外界有什么变化？答：系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统恢复到本来状态，外界 没有变化；若

5、存在不可逆因素，系统恢复到原状态，外界产生变化。工质及气缸、活塞构成日勺系统经循环后，系统输出日勺功中与否要减去活塞排斥大气功才是有用功?答：不一定。重要看输出功勺重要作用是什么，排斥大气功与否有用。第二章热力学第一定律刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A中存有高压空气，B中保持真空。若将隔板抽去，分析容器中空气勺热力学能如何变化？若隔板上有一小孔，气体泄漏入B中，分析A、B两部分压力相似时A、B两部分气体勺热力学能如何变化？ 答：将隔板抽去，根据热力学第一定律0 = + W其中q = 0, w = 0因此容器中空气勺热力学能不变。若有一小孔，以B为热力系进行分析8Q = dE +只有流体勺流

6、入没有流出dQ = 0,叫=0，忽视动能、势能dE = h 8mdU = h 8m i iAU = h mB部分气体勺热力学能增量为AU，A部分气体勺热力学能减少量为AU热力学第一定律能量方程式与否可以写成下列两种形式：%一qi=L +-、q二遍+削勺形式，为什么? 答：热力学第一定律能量方程式不可以写成题中所述日勺形式。对于q 二 +削只 有在特殊状况下，功巧可以写成申。热力学第一定律是一种针对任何状况勺定 律，不具有巧=削这样一种必需条件。对于公式一% = 一七）+（七-“，功 和热量不是状态参数因此不能写成该式勺形式。热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式:q = + w分别讨论上述两

7、式勺合用范畴.答：q = + w合用于任何过程，任何工质q = + f pdV可逆过程，任何工质为什么流动功出目前开口系能量方程式中，而不出目前闭口系能量方程式中？答：流动功是由流进（出）系统勺工质传递而由工质背面勺物质系统作出勺。对 于闭口系统，不存在工质勺流进（出）因此不存在这样进行传递勺功。稳定流动能量方程式与否可应用于活塞式压气机这种机械勺稳定工况运营勺 能量分析？为什么？答：可以。稳定流动能量方程式可应用于任何稳定流动过程，对于持续工作勺周 期性动作勺能量转换装置，只要在平均单位时间所作勺轴功、吸热量以及工质勺 平均流量为常量，虽然它内部工质勺状态及流动状况是变化勺，但这种周期性勺

8、变化规律不随时间而变，因此仍然可以运用稳定流动能量方程式分析其能量转换 关系。第三章热力学第二定律热力学第二定律能否体现为：“机械能可以所有变为热能，而热能不也许所 有变为机械能。”这种说法有什么不当当？答：不能这样表述。表述不对日勺，对于可逆日勺定温过程，所吸取日勺热量可以所有 转化为机械能，但是自身状态发生了变化。因此这种表述不对日勺。自发过程是不可逆过程，非自发过程必为可逆过程，这一说法与否对勺？ 答：不对勺。自发过程是不可逆过程是对勺勺。非自发过程却不一定为可逆过程。请给“不可逆过程”一种恰当勺定义。热力过程中有哪几种不可逆因素？ 答：一切非准静态过程都是不可逆过程。不可逆因素有：摩擦

9、、不等温传热和不 等压做功。试证明热力学第二定律多种说法勺等效性：若克劳修斯说法不成立，则开尔 文说也不成立。答：热力学第二定律勺两种说法反映勺是同一客观规律一一自然过程勺方向性是一致勺，只要一种表述也许，则另一种也也许。假设热量Q2可以从温度T/勺低温热源自动传给温度为T勺高温热源。既有一循 环热机在两热源间工作，并且它放给低温热源勺热量正好等于q2。整个系统在完 毕一种循环时，所产生勺唯一效果是热机从单一热源(T1)获得热量QQ2，并所 有转变为对外输出勺功W。低温热源勺自动传热Q2给高温热源，又从热机处接受 Q2,故并未受任何影响。这就成了第二类永动机。n违背了克劳修斯说法，n必 须违背

10、了开尔文说法。反之，承认了开尔文说法，克劳修斯说法也就必然成立。(1)循环净功Wnet愈大则循环效率愈高；(X)(2)不可逆循环勺热效率一定不不小于可逆循环日勺热效率；(X) (3)可逆循环日勺热效率都相等；(X )6.n循环热效率公式与否完全相似？各合用于哪些场合?n=n = r答：这两个公式不相似。q1合用于任何工质，任何循环。T1合用于任何工质，卡诺循环与大气温度相似勺压缩空气可以膨胀做功，此事实与否违背了热力学第二定 律？答：不违背热力学第二定律，对于抱负气体勺定温过程，从单一热源吸热并膨胀 做功，工质勺状态发生了变化，因此不违背热力学第二定律。下列说法与否对勺：(1)熵增大勺过程必然为吸热过程(X)；(2)熵减小勺过程必为放热过程(X)；(3 )定熵过程必为逆绝热过程(X)。下列说法与否有错误：熵增大勺过程必为不可逆过程(X)使系统熵增大勺过程必为不可逆过程(X)熵产 0勺过程必为不可逆过程()不可逆过程勺熵变$无法计算(X)如果从同一初始态到同一终态有两条途径，一为可逆，另一为不可逆，贝卜不可逆 3可逆，S f，不可逆 S f，可逆，七，不可逆 Sg，可逆与否对日勺？S=$S S不可逆 可逆、f，不可逆f，可逆、g，不可逆g，可逆不可逆绝热膨胀日勺终态熵不