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工程热力学习题集及答案(1)

工程热力学习题集及答案(1)
工程热力学习题集及答案(1)

工程热力学习题集及答案

一、填空题

1.能源按使用程度和技术可分为 常规 能源和 新 能源。 2.孤立系是与外界无任何 能量 和 物质 交换的热力系。

3.单位质量的广延量参数具有 强度量 参数的性质,称为比参数。

4.测得容器的真空度48V p KPa =,大气压力MPa p b 102.0=,则容器内的绝对压力为 54kpa 。

5.只有 准平衡 过程且过程中无任何 耗散 效应的过程是可逆过程。

6.饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域,位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态:未饱和水 饱和水 湿蒸气、 干饱和蒸汽 和 过热蒸汽 。 7.在湿空气温度一定条件下,露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 高 、水蒸气含量越 多 ,湿空气越潮湿。(填高、低和多、少) 8.克劳修斯积分/Q T δ? 等于零 为可逆循环。 9.熵流是由 与外界热交换 引起的。

10.多原子理想气体的定值比热容V c = g 72R 。

11.能源按其有无加工、转换可分为 一次 能源和 二次 能源。

12.绝热系是与外界无 热量 交换的热力系。

13.状态公理指出,对于简单可压缩系,只要给定 两 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。

14.测得容器的表压力75g p KPa =,大气压力MPa p b 098.0=,则容器内的绝对压力为 173a KP 。

15.如果系统完成某一热力过程后,再沿原来路径逆向进行时,能使系统和外

界都返回原来状态而不留下任何变化,则这一过程称为可逆过程。 16.卡诺循环是由两个 定温 和两个 绝热可逆 过程所构成。 17.相对湿度越 小 ,湿空气越干燥,吸收水分的能力越 大 。(填大、小) 18.克劳修斯积分/Q T δ? 小于零 为不可逆循环。 19.熵产是由 不可逆因素 引起的。

20.双原子理想气体的定值比热容p c = 72g R 。

21.基本热力学状态参数有:( 压力)、(温度 )、(体积)。

22.理想气体的热力学能是温度的(单值 )函数。 23.热力平衡的充要条件是:(系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零 )。

24.不可逆绝热过程中,由于不可逆因素导致的熵增量,叫做(熵产)。 25.卡诺循环由(两个可逆定温和两个可逆绝热 )热力学过程组成。 26.熵增原理指出了热力过程进行的(方向 )、(限度)、(条件)。

31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时,该热力系为_孤立系_。 32.在国际单位制中温度的单位是_开尔文_。

33.根据稳定流动能量方程,风机、水泵的能量方程可简化为_-ws=h2-h1_。 34.同样大小的容器内分别储存了同样温度的氢气和氧气,若二个容器内气体的压力相等,则二种气体质量q a 的大小为2

H m _小于2

O m 。

35.已知理想气体的比热C 随温度的升高而增大,当t 2>t 1时,2

1

2t t t 0

C

C

与的大小

关系为_2

2

1

t t t C

C

_。

36.已知混合气体中各组元气体的质量分数ωi 和摩尔质量M i ,则各组元气体的摩

尔分数χi 为_∑=ω

ωn

1i i

i

i

i M /M /_。

37.由热力系与外界发生_热量__交换而引起的熵变化称为熵流。

38.设有一卡诺热机工作于600℃和30℃热源之间,则卡诺热机的效率为_65.29%_。

39.在蒸汽动力循环中,汽轮机排汽压力的降低受_环境_温度的限制。

40.燃气轮机装置定压加热循环的_增压比_是决定循环热效率的唯一的条件。 41.与外界既无能量交换也无物质交换的热力系称为_孤立__热力系。 42.热力系的储存能包括_热力学能、宏观动能、重力位能__。

43.已知某双原子气体的气体常数Rr=260J/(kg ·k),则其定值定体质量比热容c v =_650__J/(kg ·k)。

44.已知1kg 理想气体定压过程初、终态的基本状态参数和其比热容,其热力学能的变化量可求出为Δu= c v (T 2-T 1)__。

45.定值比热容为c n 的多变过程,初温为t 1,终温为t 2,其熵变量Δs=_ c n ln 1

2

T T 。

46.水蒸汽的临界压力为_22.12_MPa 。

47.流体流经管道某处的流速与_当地音速_的比值称为该处流体的马赫数。 48.汽轮机的排汽压力越低,循环热效率越高,但排汽压力的降低受到了_环境

温度_的限制。

49.压气机增压比较大时,为了减少滞胀容积、提高容积效率,除了尽可能减小余隙容积外,通常还采取_多级压缩、中间冷却_的措施。 50.未饱和湿空气的相对湿度值在0-1_之间。

51. 根据热力系统和外界有无(物质)交换,热力系统可划分为开口系统和闭

口系统。

52. 作为工质状态参数的压力应该是工质的(绝对压力)。

53. 稳定流动能量方程式为(q=(h 2-h 1)+(C 22-C 12)/2+g(Z 2-Z 1)+w S )。

54. 理想气体的定压比热C P 和定容比热C V 都仅仅是(温度)的单值函数。 55. 氧气O 2的定压比热C P =0.219kcal/kgK,分子量μ=32.则其定容比热C V =(0.657)kJ/kgK 。

56. 在P-V 图上,经过同一点的定温线和定熵热线相比( 定熵线)较陡。

57. 将机械能转变为热能的循环叫做(逆向循环)。

58. 卡诺循环是由(两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程)组成的。

59. 水蒸汽定压发生过程所经历的三个阶段分别是( 预热阶段、汽化阶段、过热阶段)。

60. 工质经过一个绝热节流过程后,熵( 增大 )

二、单项选择题

1._________过程是可逆过程。( C )

A.可以从终态回复到初态的

B.没有摩擦的

C.没有摩擦的准平衡

D.没有温差的 2.绝对压力p, 真空p v ,环境压力P a 间的关系为( D )

A.p+p v +p a =0

B.p+p a -p v =0

C.p -p a -p v =0

D.p a -p v -p=0 3.闭口系能量方程为( D )

A.Q+△U+W=0

B.Q+△U -W=0

C.Q -△U+W=0

D.Q -△U -W=0 4.气体常量Rr( A )

A.与气体种类有关,与状态无关

B.与状态有关,与气体种类无关

C.与气体种类和状态均有关

D.与气体种类和状态均无关 5.理想气体的 是两个相互独立的状态参数。( C )

A.温度与热力学能

B.温度与焓

C.温度与熵

D.热力学能与焓

6.已知一理想气体可逆过程中,w t =w,此过程的特性为( B ) A.定压 B.定温 C.定体 D.绝热

7.卡诺循环如图所示,其吸热量Q 1=( A ) A.RrT 1ln

21p p B.RrT 1ln 2

1v v

C.T 1△S 34

D.T 1△S 21 8.在压力为p 时,饱和水的熵为s ′;

″。当湿蒸汽的干度0

A.s ″>s>s ′

B.s>s ″>s ′

C.s

D.s ′>s>s ″ 9.电厂热力设备中,两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程 内的热力过程可视为定温过程。C

A.锅炉

B.汽轮机

C.凝汽器

D.水泵

10.可逆绝热稳定流动过程中,气流焓的变化与压力变化的关系为( B ) A. dh=-vdp B.dh=vdp C.dh=-pdv D.dh=pdv 11.水蒸汽动力循环的下列设备中,有效能损失最大的设备是( A ) A.锅炉 B.汽轮机 C.凝汽器 D.水泵 12.活塞式压气机的余隙容积增大使( B )

A.w c 增大, ηv 减小

B.w c 不变, ηv 减小

C.w c 不变, ηv 不变

D.w c 减小, ηv 减小

13.已知燃气轮机理想定压加热循环压气机进,出口空气的温度为T 1、T 2;燃烧室出口燃气温度为T 3,则其理想循环热效率为(B )

A .1-

12T T B.1-21T T C.1-23T T D.1-3

2T T

14.饱和湿空气的相对湿度( B )

A .?>1 B. ?=1 C. ?<1 D.0

C.1kg 干空气与1kg 水蒸汽焓之和

D.1kg 干空气的焓与1kg 干空气中所含水蒸汽的焓之和

16.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa ,环境压力Pa=0.1MPa ,则测得的压差为( B )

A.真空p v =0.08Mpa

B.表压力p g =0.08MPa

C.真空p v =0.28Mpa

D.表压力p g =0.28MPa

17.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低,则( A ) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 18.理想气体可逆定温过程的特点是( B )

A.q=0

B. W t =W

C. W t >W

D. W t

19.若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态,则不可逆途径的△S 必( B )可逆过程△S 。

A.大于

B.等于

C.小于

D.大于等于 20.饱和蒸汽经历绝热节流过程后( C )

A.变为饱和水

B.变为湿蒸汽

C.作功能力减小

D.温度不变 21.绝热节流过程中节流前、后稳定截面处的流体( C ) A.焓值增加 B.焓值减少 C.熵增加 D.熵减少

22空气在渐缩喷管内可逆绝热稳定流动,其滞止压力为0.8MPa ,喷管后的压力为0.2MPa ,若喷管因出口磨损截去一段,则喷管出口空气的参数变化为( C )

A.流速不变,流量不变

B.流速降低,流量减小

C.流速不变,流量增大

D.流速降低,流量不变

23.把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压,经( A )过程气体终温最高。

A.绝热压缩

B.定温压缩

C.多变压缩

D.多级压缩

三、判断题

1.处于平衡状态的热力系,各处应具有均匀一致的温度和压力. (√ ) 2.稳定流动系统中,维持工质流动的流动功和技术上可资利用的技术功,均是由热能转换所得的工质的体积功转化而来的。( √ ) 3.稳定流动系统进出口工质的状态相同。( X )

4.稳定流动系统的能量方程可理解为控制质量系统的能量方程。

(√)

5.不可能把热量从低温物体传向高温物体。( X )

6.在相同温度界线之间变温热源可逆循环的热效率等于卡诺循环的

热效率。( X )

7.水蒸气在定温过程中w

q 。(X )

8.湿空气的相对湿度越高,吸收水分的能力越强。( X )

9.理想气体的比定容热容是比体积的单值函数。( X )

10.当气流的M<1时,要使流速增加,则需使用渐扩喷管。( X )

11.热力系破坏平衡的速度要比恢复平衡的速度快得多。( X )

12.技术功为轴功和流动功之和。( X )

13.稳定流动系统与外界交换的功和热量相等且不随时间而变。(X )

14.焓是开口系统中流入(或流出)系统工质所携带的取决于热力学状态的总能量。(√)

15.不可能从单一热源取热使之完全变为功。( X )

16.概括性卡诺循环的热效率小于卡诺循环的热效率。(X )

17.对任何温度的气体加压都能使其液化。(X )

18.由饱和水定压加热为干饱和蒸汽的过程,温度不变。(√)

19.理想气体的比定压热容是温度的单值函数。(√)

20.工程上要求气体从M<1加速到M>1,则应采用拉伐尔喷管。(√)

21. 作为工质状态参数的压力应该是表压力。(X )

22. 边界可以是真实存在的,也可以是假想的,还可以是移动的。(√)

23. 状态方程式PV=mR

T是针对mkg理想气体而言的。(X )

m

24. 系统的熵只能增大,不能减小。(X )

25. 当气流完全被滞止时,焓将增至最大。(√)

26. 蒸汽在汽轮机中膨胀时,由于有摩阻的存在,乏汽干度X

会增大。(X )

2

27. 稳定流动是指不随时间而变的流动。(√)

28. 工质一边吸热,一边降温是可能的。(√)

29. 热量和功是两个很重要的状态参数。(X )

30. 蒸汽在喷管内动能的增量,总是等于其绝热焓降。(√)

四、简答题

1.准平衡过程与可逆过程有何共同处?有何区别?有何联系?

答:它们共同处都是在无限小势差作用下,非常缓慢地进行,由无限接近平衡状态的状态组成的过程。它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在,可逆过程不会产生任何能量的损耗。一个可逆过程一定是一个准平衡过程,没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。

2.理想气体状态方程有哪些常见形式?方程中的常数项与物性是否有关?

答:1kg气体:pv=RrT mkg气体:pV=mRrT

1kmol气体:pVm=RT nkmol气体:pV=nRT

Rr是气体常数与物性有关,R是摩尔气体常数与物性无关。

3.干饱和蒸汽与湿饱和蒸汽的状态参数各有何特点? 答:干饱和蒸汽:x=1,p=ps t=ts v=v ″,h=h ″ s=s ″ 湿饱和蒸汽:0

v ′

4.何谓汽流在喷管中的临界状态?何谓临界压力比?理想气体的临界压力比与哪些因素有关?

答:流速为当地音速(Ma=1)时的状态称为流体的临界状态。

流体临界状态的压力(临界压力)与其滞止压力的比值,称为临界压力比。

理想气体的临界压力比只与气体的物性有关(或比热比k 有关) 5.何谓汽耗率?何谓热耗率?它们与热效率有什么关系?

答:汽耗率是每作1kw ?h 功(每发1度电)的新蒸汽耗量(汽耗量)。 热耗率是每作1kw ?h 功(每发1度电)的耗热量。

热耗率与热效率是直接关联的,热耗率越高,热效率就越低;

而汽耗率与热效率就没有这种对应关系,汽耗率低不一定热效率高,汽

耗率高也不一定热效率低。

6.平衡状态与稳定态有什么联系与区别?

答:平衡态是指热力系的宏观性质不随时间变化的状态。稳定态是指热力系

的状态不随时间而变化的状态。平衡必然稳定,稳定未必平衡。 7.能量方程q=△u+w 和q=C v △T+?2

1pdv 的适用条件有何不同?

答:前者:闭口系、任意工质、任意过程

后者:闭口系、理想气体、可逆过程

8.夏天,自行车在被太阳晒得很热的马路上行驶时,为什么容易引起轮胎爆破? 答:轮胎内气体压力为P=

V MR ,T V MR r

r 为常数,当T 升高时P 随之升高,容易

引起爆破。

9.不可逆过程熵的变化如何计算?

答:可以选择相同初、终状态间可逆过程熵的变化来计算。

10.在工程实际中,常引用哪些参数来表示因摩擦对喷管流动的影响?它们之间有何关系?

答:在工程实际中,常引用“速度系数”φ、“喷管效率”η和“能量损失

系数”ξ来表示因摩擦对喷管流动的影响。三者之 间的关系为:

2=1-=1-ξηΦ

11. 画图表示绝对压力,表压力,真空度,大气压力之间的关系。

12. 热力学第一定律的实质是什么?并写出热力学第一定律的两个基本表达式 答:热力学第一定律的实质是能量转换与守恒原理。热力学第一定律的两个基本表达式为q=u+w ?;t q=h+w ?

13. 热力学第二定律的实质是什么?并写出熵增原理的数学表达式。

答:热力学第二定律的实质是能量贬值原理。熵增原理的数学表达式为:

dSiso ≥0 。

14. 什么是可逆过程?实施可逆过程的条件是什么?

答:可逆过程为系统与外界能够同时恢复到原态的热力过程。实施可逆过

程的条件是推动过程进行的势差为无穷小,而且无功的耗散。

五、名词解释(每小题5分,共25分)

1.热力系的储存能

2.平均质量热容

3.熵产

4.稳定流动

5.湿空气的焓 答: 1.热力系储存能包括:热力学能、宏观动能和重力位能。

2.对于c -t 图上曲边梯形面积,由微积分中值定理知,必然存在-ξ值使得曲边梯形面积与一矩形面积相等,这个ξ值在c -t 图上就是平均质量热容的概念。

3.不可逆过程中,不可逆因素引起的熵的变化称为熵产。

4.所谓稳定流动,是指流体流经管道中任意点的热力状态参数及流速等均不随时间而变化的流动过程。

5.湿空气的焓值等于干空气的焓值与水蒸气的焓值之和。

六、分析题

1、如图1,某种理想气体有两任意过程a-b 和a-c ,已知b ,c 在同一可逆绝热线上,试分析:Δu ab 和Δu ac 哪个大? 解:(方法一) 过b 、c 分别作等温线,因为 ,故 c b u u > ab b a ac c a u u u u u u ?=->?=-即 (方法二)考虑过程b-c

c b q u w u u w =?+=-+ 00c b q v v w =>> c b u u > , ac ab u u ?>?

2、某理想气体经历4个过程,如图2所示。指出各过程加热或放热,膨胀或压缩。

解: 因为:w u q +?=

1-3:131n k -<<,且313S T T >1及0,<0u q ? 所以<0w 边压缩边放热 1-2:122121T

()1

2g 1g

21211d 111n n R T R p w p v T T n p n -??

????===-=- ???--??????? 所以有>0w 边膨胀边放热 1-4: 1441410n T T S S ->>-∞>>且及

>0,>0u q ?

()14>0

1

g R w T T n =

-- 边膨胀边吸热

1-5:151n k -<<5151且T S

<0,>0,>0u q w ? 边膨胀边吸热边降温

3、请分析以下几种说法正确吗?为什么? (1)熵增大的过程必为不可逆过程

答:不正确。熵增大的过程不一定为不可逆过程,因为熵增大包括熵流和熵产两部分,如果熵流大于0,而熵产为0的可逆过程,上仍然是增大的。 (2)熵产0g S >的过程必为不可逆过程。

答:正确。熵产是由于热力过程中的不可逆因素导致的,因此当熵产0g S >,则此过程必定为不可逆过程。

4、某循环在700K 的热源及400K 的冷源之间工作,如图3所示。

(1)用克劳修斯积分不等式判别循环是热机循环还是制冷循环,可逆还是不可逆?

?

方法1:

设为热机循环

1212δ14000kJ 4000kJ

10kJ/K 0700K 400K r r r Q Q Q T T T =-=-=>? 不可能 设为制冷循环:

1212δ14000kJ 4000kJ

10kJ/K 700K 400K r r r Q Q Q T T T =-+=-+=-?

符合克氏不等式,所以是不可逆制冷循环 方法2:

设为热机循环

C 400K 110.4286700K

L h T T η=-

=-=

net 110000kJ

0.712614000kJ

t W Q η=

==

图3

1

C

t ηη>不可能

设为制冷循环

0400K

1.33700K 400K c c c T T T ε=

==--

2net 4000kJ

0.410000kJ Q w ε=

==

c εε

,所以是不可逆制冷循环

七、计算题

1.某蒸汽动力装置,蒸汽流量为40 t/h ,进口处压力表读数为9.0MPa ,进口比

焓为3440kJ/kg ;出口真空表读数为95.06KPa ,比焓为2240kJ/kg ,当时当地大气压力为98.66KPa ,汽轮机对环境放热为6.3×103kJ/h 。试求:汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少?单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少?汽轮机的功率为多大?若进出口蒸汽流速分别为60m/s 和140m/s 时,对汽轮机输出功有多大影响?

解:(1)1900098.669098.66p kPa =+= 298.6695.06 3.6p kPa =-=

(2)取汽轮机汽缸内壁和蒸汽进、出口为系统,则系统为稳定流动系统,能量方程为

sh

w z g c h q +?+?+?=221

3

6.310/400000.1575/q kJ kg =?=

进、出口的动能差和位能差忽略不计,则

sh w q h =-?0.1575(22403440)=---1200

≈(kJ/kg)

(3)汽轮机功率

3

4

40101200 1.33103600m sh P q w ?==?=?(kW)

(4)

222311

(14060)108/22sh w c kJ kg -?=

?=?-?=

80.67%

1200

sh k sh w w ε?===

2.将0.8kg 温度为1000℃的碳钢放入盛有6kg 温度为18℃的水的绝热容器中,最后达到热平衡。试求此过程中不可逆引起的熵产。碳钢和水的比热容分别为0.47/()c c kJ kg K =和 4.187/()w c kJ kg K =。 解:()c c c c m Q m c t t =- ()w w w m w Q m c t t =- c w Q Q = ()c c c m m c t t -()w w m w m c t t =- 代入数据解得:32.48m t =℃

32.48273

ln 6 4.187ln 1.23/18273m

m

w w

T T w w m w w w T T w m c dT T Q

S m c kJ K

T T T δ+?====??=+?

?

32.48273ln 0.80.47ln 0.54/1000273m m c c

T T c c

m c c c T T c m c dT T Q S m c kJ K

T T T δ+?====??=-+??

1.230.540.69/g w c S S S kJ K ?=?+?=-=

3、0.5kmol 某种单原子理想气体 ,由25℃,2m 3可逆绝热膨胀到1atm ,然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m 3。(1)画出各过程的p-v 图及T-s 图;(5

分)(2)计算整个过程的Q ,W ,ΔU , ΔH 及ΔS 。 解:(1)画出各过程的p-v 图及T-s 图

(2)先求各状态参数

()113

15500mol 8.314J/(mol K)27325K

2m 6.1939310Pa 6.11atm

nRT p V ???+=

==?=

1 1.6711.67

22111MPa 298K 144.26K

6.11MPa p T T p κκ

--????

==?= ?

?

??

??

1

11.67

33

1212 6.11MPa 2m 5.906m

1MPa p V V p κ

????==?= ? ?????

3

3231144.26K 2m

T T V V ====

33500mol 8.314J/(mol K)144.26K 299855Pa

2m p ???==

等温过程 :热量=膨胀功=技术功

3

122323232

3

3

ln

2m 500mol 8.314J/(mol K)144.26K ln

5.906m 649.4kJ T V Q Q Q Q W nRT V ----=+====????=-

所以,放热

()()()()12231223

3

122

ln

500mol 3 4.1868J/(mol K)298144.26K 649.4kJ 316.12kJ T Vm W W W U U W V nC T T nRT V ---=+=-+=-+=????-+-=

131313

649.4kJ 316.62kJ 965.52kJ U Q W ---?=-=--=-

()()

()13313

965.52kJ 299.855619.393kPa 2m 1604.6kJ

pm H nC T T U pV -?=-=?+?=-+-?=

331311ln ln 144.26K

500mol 3 4.1868J/(mol K)ln 298K

4.56kJ/K

Vm T V S n C R T V -??

?=+??

?

?=????=-

4.系统经一热力过程,放热8kJ ,对外作功26 kJ 。为使其返回原状态,对系统加热6 kJ ,问需对系统作功多少? 解:根据能量方程有

111

Q U W =?+ 222Q U W =?+

12

U U ?=-? 1122Q W W Q ∴-=- 2121W Q Q W =+-

2121862628

W Q Q W =+-=-+-=-(kJ)

5.一卡诺机工作在800℃和20℃的两热源间,试求:卡诺机的热效率;若卡诺机每分钟从高温热源吸入1000 kJ 热量,此卡诺机净输出功率为多少kW ?求每分钟向低温热源排出的热量。 解:(1)

20273

1172.7%800273L c H T T η+=-

=-=+

(2)

000.7271000

12.12()606060c H W Q P kW η?=

===

(3)(1)1000(10.727)273L H c Q Q kJ η=-=?-=

6.kg 1空气从相同初态10.2p MPa =、135t =℃经定容过程至终温2180t =℃,试求吸热量、膨胀功、技术功和初终态焓差。(空气的)/(004.1K kg kJ c p ?=,

)/(717.0K kg kJ c V ?=,)/(287.0K kg kJ R g ?=。)

解:

31

3216

10.28710(35273)0.442/0.210g R T v v m kg p ??+====? 2211(180273)0.20.294(35273)T p p MPa

T +==?=+ 21()0.717(18035)103.97/V q c t t kJ kg

=-=?-=

0=w

63112()0.442(0.20.294)101041.5/t w v p p kJ kg

-=-=?-??=-

21() 1.004(18035)145.6/p h c t t kJ kg

?=-=?-=

7、如图所示,气缸内充以空气,活塞及负载205kg ,缸壁充分导热,活塞的初始高度为10cm ,活塞的横截面积为100cm 2,气缸内的空气初始温度为27℃,初始压力为771mmmHg 。若取走90kg 负载,待平衡后,求:(1)活塞上升的高度;(2)气体在过程中作的功,已知{}{}K Kg KJ T u 68.0/=。

解:缸内气体为热力系-闭口系。突然取走90kg 负载,气体失去平衡,振荡后最终建立新的平衡。虽不计摩擦,但由于非准静态,故过程不可逆。但可以应用第一定律解析式。由于缸壁充分导热,所以缸内的气体在热力变化过程中的温度是不变的。

首先计算状态1和状态2的基本参数,

11F 205

771133.32981000.3039MPa A 100b P P =+=?+?= 6331100101010V A h m --=?=??=

21

T T =

643

2()()10010(10)10V A h h h h h m --=?+?=+???=+??

22F 20590771133.32981000.2156MPa A 100b P P -=+

=?+?=

(1) 求活塞上升的高度:

过程中质量不变,且等于

11

22

1212

g g PV PV m m R T R T =

==

341

2120.303910(10)100.2156P V V h P --=

=?=+??

4.1 cm h ?=

(2)气体在过程中作的功

根据热力学第一定律,Q U W =?+, 以及122211U U U m u m u ?=-=-

由于{}{}

21/,KJ Kg k

m m u T ==且T 1=T 2,0u ?=

由于不计摩擦气体所做的功,W 分为两部分:

1

W 位克服大气所做的功;2W 位活塞位能的增加量

则22(20590)9.81 4.11046.25p W E mgh J

-=?==-???= 421771133.3210010 4.11042.14b W P A h J

--=??=?????=

1246.2542.1488.4W W W J

?=+=+=

或者 6

42220.215610Pa 10010m 4.110m 88.4W p A H J

--=?=?????=

8、封闭气缸中气体初态p 1=8MPa ,t 1=1300℃,经过可逆多变膨胀过程变化到终态p 2=0.4MPa ,t 2=400℃。已知该气体的气体常数Rg=0.287kJ/(kg·K),比热容为常数,c V =0.716 kJ/(kg·K)。(1)求多变过程的多变指数;(2)求多变过程的膨胀功;(3)试判断气体在该过程中各是放热还是吸热的? 解:(1)1到2是可逆多变过程,对初,终态用理想气体状态方程式有

()()g 13

16

1g 23

26

2

287J/(kg K)1300273K 0.05643m /kg 810Pa 287J/(kg K)400273K 0.48288m /kg 0.410Pa R T v p R T v p ??+===???+=

=

=?

所以多变指数

66123321ln(/)ln(810Pa/0.410MPa)

1.395

ln(/)ln(0.48288m /kg /0.05643m /kg)p p n v v ??===

(2)多变过程的膨胀功

()()12287J/(kg K)

1573673K 653.92kJ/kg

1

1.3951g R w T T n ?=

-=

-=--

(3)多变过程的热量

()()210.716kJ/(kg K)6731573K 653.92kJ/kg 9.52kJ/kg 0

V q u w c T T w

=?+=-+=??-+=>

故该可逆多变膨胀过程是吸热过程

9.m=2.26kg 理想气体的气体常数Rr=430J/(kg ·k),比热比k=1.35。初温T 1=477K ,经可逆定体过程后终温T 2=591K 。求Q 、ΔU 、W 、ΔS 。

解:c v =r

R 1k 1-=135.1430-=1229J/(kg ·k)

W=0

△U=mc v (T 2-T 1)=2.26×1.229×(591-477)=317kJ Q=△U=317kJ

△S=mc v ln 12T T =2.26×1.229×ln 477591

=0.595kJ/K

10.设炉膛中火焰的温度恒为t r =1500℃,汽锅内蒸汽的温度恒为t s =500℃,环境温度为t 0=25℃,求火焰每传出1000kJ 热量引起的熵产和作功能力损失。

解:ΔS g =27315001000

2735001000+-

+

=0.73kJ/K E x1=T 0·ΔS g

=(273+25)×0.73 =217.5kJ

11.空气可逆绝热流过一喷管,入口压力p 1=0.7MPa ,温度t 1=800℃,出口压力p 2=0.15MPa ,此喷管是什么外型的喷管?入口空气流速忽略不计,比热容和比热比取定值,分别为c p =1.004kJ/(kg ·K),k=1.4,求喷管出口空气的温度、流速、马赫数。

解:12p p =7.015

.0=0.214<0.528 为缩放型喷管。 T 2

=T 1

(k

1k 1

2

)

p p -=1073×(4

.114.1)

7

.015

.0-=691K

c 2=

)

T T (c 221p -=)6911073(10042-??=876m/s

M 2=22a c =6912874.1876

?? 1.66

12. m=1.5kg 空气按可逆定温过程由初态T 1=328K,P 1=0.25×106Pa 变化到终态P 2=0.15×106Pa ,空气的R r =0.287KJ/(kg ·k),试求此定温过程的Q 、W 、△U 、△H 。 解:Q=mR r Tln 2

1P P =1.5×0.287×328×ln KJ

1.7210

15.01025.06

6

=??

W=mR r Tln

2

1P P =Q=72.1KJ

△U=mC v (T 2-T 1)=0 △H=mC p (T 2-T 1)=0

13. 空气在渐缩喷管进口截面上的压力P 1=1.5×106Pa ,比体积V 1=0.065m 3/kg ,VC 1≈0;喷管出口截面上的压力P 2=0.8×106Pa 出口截面积A 2=14cm 2;设空气的R r =287J/(kg ·k),比热容比K=1.4。试求:(1)喷管出口截面上的比体积V 2,温度T 2 (2)空气流经出口截面时的速度V C2

解:(1)P °=P 1=1.5×106Pa,V °=V 1=0.065m 3/kg 则T °=K 7.339287

065

.0105.1R V P 6r =??=??

V 2=V °kg

/m 102.0108.010

5.1065.0)

P P (34

.11

66

K 12

=?

??

? ?????=?

T 2=

K 3.284287

102

.0108.0R V P 6r 22=??=

(2)V C2=

s /m 6.333)3.2847.339(28714.14

.12)T T (R 1K K 22r =-??-?=-?-

14. 某燃气轮机排气1.20kg/s ,温度为T 1=576K,定压排入温度T 0=283K 的环境;设排气的C p =1.021KJ/(kg ·k)。试求每小时燃气轮机的排气热量中的有效能和无效能。

解:每小时排气的放热量Q p :

Q p =mC p (T 0-T 1)=3600×1.2×1.021×(-576+283)=-1292341KJ/h 此热量中的有效能Q a : Q a =

]T T ln T )T T [(mC dT )T T 1(mC Q )T

T

1(m

0010p 0T T p

0T T 0

1

1

--=-

=δ-?

?

=3600×1.2×1.021×[(283-576)-283ln 576283

]=-405345.2KJ/h

此热量中的无效能Q u :

Q u=Q p -Q a =-1292341-(-405345.2)=-886995.8KJ/h

15.已知理想气体的定容比热c v =a+bT ,其中a 、b 为常数。试导出其内能、焓和熵的计算公式。(10分)

解:

16.质量为2kg 的某双原子气体,在可逆多变过程中压力从0.5MPa 降至0.1MPa ,温度从162°C降至27°C,作出膨胀功267 kJ ,从外界吸热量66.8kJ 。试求该理想气体的定值比热C p 和C v (kJ/kg.K) 解:

17、质量为3kg的空气,在可逆绝热压缩过程中压力从0.1MPa升高至6MPa,初始温度为300K,绝热指数为1.4,气体常数为287J/kgK。试求:1).将此过程表示在p-v图和T-s图上;(6分) 2.) 经可逆绝热压缩后的终态温度;(4分) 3.)

空气的定值比热c

p 和c

v

(J/kg.K);(4分) 4)该过程的容积功和技术功。(6分)

(共20分)解:

工程热力学习题册有部分答案(可编辑修改word版)

第一篇工程热力学 第一章基本概念及气体的基本性质 第二章热力学第一定律 一、选择题 3、已知当地大气压 P b , 真空表读数为 Pv , 则绝对压力 P 为(a )。 (a) P=P b -Pv ( b ) P=Pv -P b ( c ) P=P b +Pv 4、.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa,环境压力Pa=0.1MPa,则测得的压差为( b ) A.真空p v =0.08Mpa B.表压力p g =0.08MPa C.真空p v =0.28Mpa D.表压力p g =0.28MPa 5、绝对压力p, 真空pv,环境压力Pa 间的关系为( d ) A.p+pv+pa=0 B.p+pa-pv=0 C.p-pa-pv=0 D.pa-pv-p=0 6、气体常量R( d ) A.与气体种类有关,与状态无关 B.与状态有关,与气体种类无关 C.与气体种类和状态均有关 D.与气体种类和状态均无关 7、适用于( c ) (a) 稳流开口系统 (b) 闭口系统 (c) 任意系统 (d) 非稳流开口系统 8、某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态,表达式(c )正确。 (a) ds >δq/T ( b ) ds <δq/T ( c )ds=δq/T 9、理想气体 1kg 经历一不可逆过程,对外做功 20kJ 放热 20kJ ,则气体温度变化为(b )。 (a) 提高( b )下降( c )不变 10、平衡过程是可逆过程的(b )条件。 (a) 充分( b )必要( c )充要 11、热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的( a ) (a) 膨胀(b) 压缩(c) 凝结(d) 加热 13、经历一不可逆循环过程,系统的熵( d )

工程热力学习题集答案

工程热力学习题集答案一、填空题 1.常规新 2.能量物质 3.强度量 4.54KPa 5.准平衡耗散 6.干饱和蒸汽过热蒸汽 7.高多 8.等于零 9.与外界热交换 10.7 2g R 11.一次二次12.热量 13.两 14.173KPa 15.系统和外界16.定温绝热可逆17.小大 18.小于零 19.不可逆因素 20.7 2g R 21、(压力)、(温度)、(体积)。 22、(单值)。 23、(系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零)。 24、(熵产)。 25、(两个可逆定温和两个可逆绝热) 26、(方向)、(限度)、(条件)。

31.孤立系; 32.开尔文(K); 33.-w s =h 2-h 1 或 -w t =h 2-h 1 34.小于 35. 2 2 1 t 0 t t C C > 36. ∑=ω ωn 1 i i i i i M /M / 37.热量 38.65.29% 39.环境 40.增压比 41.孤立 42热力学能、宏观动能、重力位能 43.650 44.c v (T 2-T 1) 45.c n ln 1 2T T 46.22.12 47.当地音速 48.环境温度 49.多级压缩、中间冷却 50.0与1 51.(物质) 52.(绝对压力)。 53.(q=(h 2-h 1)+(C 22 -C 12 )/2+g(Z 2-Z 1)+w S )。 54.(温度) 55. (0.657)kJ/kgK 。 56. (定熵线)

57.(逆向循环)。 58.(两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程) 59.(预热阶段、汽化阶段、过热阶段)。 60.(增大) 二、单项选择题 1.C 2.D 3.D 4.A 5.C 6.B 7.A 8.A 9.C 10.B 11.A 12.B 13.B 14.B 15.D 16.B 17.A 18.B 19.B 20.C 21.C 22.C 23.A 三、判断题 1.√2.√3.?4.√5.?6.?7.?8.?9.?10.? 11.?12.?13.?14.√15.?16.?17.?18.√19.√20.√ 21.(×)22.(√)23.(×)24.(×)25.(√)26.(×)27.(√)28.(√) 29.(×)30.(√) 四、简答题 1.它们共同处都是在无限小势差作用下,非常缓慢地进行,由无限接近平衡 状态的状态组成的过程。 它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在,可逆过程不会产生任何能量的损耗。 一个可逆过程一定是一个准平衡过程,没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。 2.1kg气体:pv=R r T mkg气体:pV=mR r T 1kmol气体:pV m=RT nkmol气体:pV=nRT R r是气体常数与物性有关,R是摩尔气体常数与物性无关。 3.干饱和蒸汽:x=1,p=p s t=t s v=v″,h=h″s=s″

工程热力学复习题

各位同学:以下为《工程热力学B》复习题,如有问题,请到办公室答疑。第一章基本概念 1.如果容器中气体压力保持不变,那么压力表的读数一定也保持不变。(错) 2.压力表读值发生变化,说明工质的热力状态也发生了变化。( 错 ) 3.由于准静态过程都是微小偏离平衡态的过程,故从本质上说属于可逆过程。(错) 4.可逆过程一定是准静态过程,而准静态过程不一定是可逆过程。( 对 ) 5. 比体积v是广延状态参数。( 对 ) 6. 孤立系的热力状态不能发生变化。(错) 7. 用压力表可以直接读出绝对压力值。(错) 8. 处于平衡状态的热力系,各处应具有均匀一致的温度和压力。(错) 9. 热力系统的边界可以是固定的,也可以是移动的;可以是实际存在的,也可以是假想的。(对) 10. 可逆过程是不存在任何能量损耗的理想过程。(对) 11.经历了一个不可逆过程后,工质就再也不能回复到原来的初始状态了。(错) 12. 物质的温度越高,则所具有的热量越多。(错) 1.能源按其有无加工、转换可分为一次能源和二次能源。 2.在火力发电厂蒸汽动力装置中,把实现热能和机械能能相互转化的工作物 质就叫做工质。 3.按系统与外界进行物质交换的情况,热力系统可分为开口系和闭口系两大类。 4.决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需 2 个。 5.只有平衡状态才能用参数坐标图上的点表示,只有可逆过程才能用参数坐标图 上的连续实线表示。

6. 绝热系是与外界无 热量 交换的热力系。 7. 孤立系是指系统与外界既无 能量 交换也无 质量 交换的热力系。 8. 测得容器的表压力75g p KPa =,大气压力MPa p b 098.0=,容器内的绝对压力 173 kPa 。 6.热力系在不受外界影响的条件下,系统的状态能够始终保持不变,这种状态称为(平衡状态) 无关。 8.理想气体闭口系统经历一定温过程,吸热量为100J ,则它的热力学能变化量为 0 J 。 1.准静态过程满足下列哪一个条件时为可逆过程 C 。 A 做功无压差; B 传热无温差; C 移动无摩擦; D 上述任一个都可。 2.下列说法中正确的是:1 (1)可逆过程一定是准平衡过程 (2)准平衡过程一定是可逆过程 (3)有摩擦的热力过程不可能是准平衡过程 3. 测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是因为:4 1)有气体泄露 (2)气体的热力状态发生变化 (3)大气压力发生变化 (4)以上均有可能 第二章 热力学第一定律 1.气体吸热后一定膨胀,热力学能一定增加; ( 错 ) 2.气体膨胀时一定对外作功; ( 错 ) 3.对工质加热,其温度反而降低是不可能的。 ( 错 ) 4.热力学第一定律适用于任意的热力过程,不管过程是否可逆( 对 )。

工程热力学第五版习题答案

第四章 4-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热40kJ,其容积增大为1102v v =,压力降低为8/12p p =,设比热为定值,求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以及焓与熵的变化。 解:热力系就是1kg 空气 过程特征:多变过程) 10/1ln()8/1ln()2/1ln()1/2ln(== v v p p n =0、9 因为 T c q n ?= 内能变化为 R c v 2 5= =717、5)/(K kg J ? v p c R c 5 727===1004、5)/(K kg J ? =n c ==--v v c n k n c 51=3587、5)/(K kg J ? n v v c qc T c u /=?=?=8×103J 膨胀功:u q w ?-==32 ×103 J 轴功:==nw w s 28、8 ×103 J 焓变:u k T c h p ?=?=?=1、4×8=11、2 ×103J 熵变:12ln 12ln p p c v v c s v p +=?=0、82×103)/(K kg J ? 4-2 有1kg 空气、初始状态为MPa p 5.01=,1501=t ℃,进行下列过程: (1)可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=; (2)不可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=,K T 3002=; (3)可逆等温膨胀到MPa p 1.02=; (4)可逆多变膨胀到MPa p 1.02=,多变指数2=n ; 试求上述各过程中的膨胀功及熵的变化,并将各过程的相对位置画在同一张v p -图与s T -图上 解:热力系1kg 空气 (1) 膨胀功:

])1 2(1[111k k p p k RT w ---==111、9×103J 熵变为0 (2))21(T T c u w v -=?-==88、3×103J 1 2ln 12ln p p R T T c s p -=?=116、8)/(K kg J ? (3)21ln 1p p RT w ==195、4×103)/(K kg J ? 2 1ln p p R s =?=0、462×103)/(K kg J ? (4)])1 2(1[111 n n p p n RT w ---==67、1×103J n n p p T T 1)1 2(12-==189、2K 1 2ln 12ln p p R T T c s p -=?=-346、4)/(K kg J ? 4-3 具有1kmol 空气的闭口系统,其初始容积为1m 3,终态容积为10 m 3,当初态与终态温度 均100℃时,试计算该闭口系统对外所作的功及熵的变化。该过程为:(1)可逆定温膨胀;(2)向真空自由膨胀。 解:(1)定温膨胀功===1 10ln *373*287*4.22*293.112ln V V mRT w 7140kJ ==?1 2ln V V mR s 19、14kJ/K (2)自由膨胀作功为0 ==?12ln V V mR s 19、14kJ/K 4-4 质量为5kg 的氧气,在30℃温度下定温压缩,容积由3m 3变成0.6m 3,问该过程中工质 吸收或放出多少热量?输入或输出多少功量?内能、焓、熵变化各为多少? 解:===3 6.0ln *300*8.259*512ln V V mRT q -627、2kJ 放热627、2kJ 因为定温,内能变化为0,所以 q w = 内能、焓变化均为0

工程热力学习题集与答案

工程热力学习题集及答案 一、填空题 1.能源按使用程度和技术可分为 常规 能源和 新 能源。 2.孤立系是与外界无任何 能量 和 物质 交换的热力系。 3.单位质量的广延量参数具有 强度量 参数的性质,称为比参数。 4.测得容器的真空度48V p KPa =,大气压力MPa p b 102.0=,则容器内的绝对压力为 54kpa 。 5.只有 准平衡 过程且过程中无任何 耗散 效应的过程是可逆过程。 6.饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域,位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态:未饱和水 饱和水 湿蒸气、 干饱和蒸汽 和 过热蒸汽 。 7.在湿空气温度一定条件下,露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 高 、水蒸气含量越 多 ,湿空气越潮湿。(填高、低和多、少) 8.克劳修斯积分/Q T δ? 等于零 为可逆循环。 9.熵流是由 与外界热交换 引起的。 10.多原子理想气体的定值比热容V c = g 7 2R 。 11.能源按其有无加工、转换可分为 一次 能源和 二次 能源。 12.绝热系是与外界无 热量 交换的热力系。 13.状态公理指出,对于简单可压缩系,只要给定 两 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。 14.测得容器的表压力75g p KPa =,大气压力MPa p b 098.0=,则容器

内的绝对压力为 173a KP 。 15.如果系统完成某一热力过程后,再沿原来路径逆向进行时,能使 系统和外界都返回原来状态而不留下任何变化,则这一过程称为可逆过程。 16.卡诺循环是由两个 定温 和两个 绝热可逆 过程所构成。 17.相对湿度越 小 ,湿空气越干燥,吸收水分的能力越 大 。(填大、小) 18.克劳修斯积分/Q T δ? 小于零 为不可逆循环。 19.熵产是由 不可逆因素 引起的。 20.双原子理想气体的定值比热容p c = 72g R 。 21.基本热力学状态参数有:( 压力)、(温度 )、(体积)。 22.理想气体的热力学能是温度的(单值 )函数。 23.热力平衡的充要条件是:(系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零 )。 24.不可逆绝热过程中,由于不可逆因素导致的熵增量,叫做(熵产)。 25.卡诺循环由(两个可逆定温和两个可逆绝热 )热力学过程组成。 26.熵增原理指出了热力过程进行的(方向 )、(限度)、(条件)。 31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时,该热力系为_孤立系_。 32.在国际单位制中温度的单位是_开尔文_。 33.根据稳定流动能量方程,风机、水泵的能量方程可简化为_-ws=h2-h1_。 34.同样大小的容器内分别储存了同样温度的氢气和氧气,若二个容器内气体的压力相等,则二种气体质量q a 的大小为2 H m _小于2 O m 。 35.已知理想气体的比热C 随温度的升高而增大,当t 2>t 1时, 2 1 2t t t 0 C C 与的大小关系为_2 21 t t t C C _。 36.已知混合气体中各组元气体的质量分数ωi 和摩尔质量M i ,则各组 元气体的摩尔分数χi 为_∑=ω ωn 1i i i i i M /M /_。 37.由热力系与外界发生_热量__交换而引起的熵变化称为熵流。 38.设有一卡诺热机工作于600℃和30℃热源之间,则卡诺热机的效

(完整版)工程热力学习题集附答案

工程热力学习题集 一、填空题 1.能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。 2.孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。 3.单位质量的广延量参数具有 参数的性质,称为比参数。 4.测得容器的真空度48V p KPa =,大气压力MPa p b 102.0=,则容器内的绝对压力为 。 5.只有 过程且过程中无任何 效应的过程是可逆过程。 6.饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域,位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态:未饱和水 饱和水 湿蒸气、 和 。 7.在湿空气温度一定条件下,露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 、水蒸气含量越 ,湿空气越潮湿。(填高、低和多、少) 8.克劳修斯积分 /Q T δ?? 为可逆循环。 9.熵流是由 引起的。 10.多原子理想气体的定值比热容V c = 。 11.能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。 12.绝热系是与外界无 交换的热力系。 13.状态公理指出,对于简单可压缩系,只要给定 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。 14.测得容器的表压力75g p KPa =,大气压力MPa p b 098.0=,则容器内的绝对压力为 。 15.如果系统完成某一热力过程后,再沿原来路径逆向进行时,能使 都返回原来状态而不留下任何变化,则这一过程称为可逆过程。 16.卡诺循环是由两个 和两个 过程所构成。 17.相对湿度越 ,湿空气越干燥,吸收水分的能力越 。(填大、小) 18.克劳修斯积分 /Q T δ?? 为不可逆循环。 19.熵产是由 引起的。 20.双原子理想气体的定值比热容p c = 。 21、基本热力学状态参数有:( )、( )、( )。 22、理想气体的热力学能是温度的( )函数。 23、热力平衡的充要条件是:( )。 24、不可逆绝热过程中,由于不可逆因素导致的熵增量,叫做( )。 25、卡诺循环由( )热力学过程组成。 26、熵增原理指出了热力过程进行的( )、( )、( )。 31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时,该热力系为_______。 32.在国际单位制中温度的单位是_______。

工程热力学期末复习题1答案

一、判断题: 1. 平衡状态一定稳定状态。 2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律; 3.公式d u = c v d t 适用理想气体的任何过程。 4.容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。 5.在T —S 图上,任意二条可逆绝热过程线不能相交。 6.膨胀功与流动功都是过程的函数。 7.当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时,以可逆定温压缩过程最为省功。 8.可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行,并能恢复到初始状态的过程。 9. 根据比热容的定义式 T q d d c ,可知理想气体的p c 为一过程量; 10. 自发过程为不可逆过程,非自发过程必为可逆过程; 11.在管道作定熵流动时,各点的滞止参数都相同。 12.孤立系统的熵与能量都是守恒的。 13.闭口绝热系的熵不可能减少。 14.闭口系统进行了一个过程,如果熵增加了,则一定是从外界吸收了热量。 15.理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。 16.实际气体绝热节流后温度一定下降。 17.任何不可逆过程工质的熵总是增加的,而任何可逆过程工质的熵总是不变的。 18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率; 19.混合气体中质量成分较大的组分,其摩尔成分也一定大。 20.热力学恒等式du=Tds-pdv 与过程可逆与否无关。 21.当热源和冷源温度一定,热机工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。 22.从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态,因为气化过程温度未变,所以焓的变化量Δh=c p ΔT=0。 23.定压过程的换热量q p =∫c p dT 仅适用于理想气体,不能用于实际气体。 24.在p -v 图上,通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率。

工程热力学,课后习题答案

工程热力学(第五版)习题答案 工程热力学(第五版)廉乐明 谭羽非等编 中国建筑工业出版社 第二章 气体的热力性质 2-2.已知2N 的M =28,求(1)2N 的气体常数;(2)标准状 态下2N 的比容和密度;(3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解:(1)2N 的气体常数 2883140==M R R =296.9)/(K kg J ? (2)标准状态下2N 的比容和密度 1013252739.296?==p RT v =0.8kg m /3 v 1 =ρ=1.253/m kg (3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv =p T R 0=64.27kmol m /3 2-3.把CO2压送到容积3m3的储气罐里,起始表压力 301=g p kPa ,终了表压力3.02=g p Mpa ,温度由t1=45℃增加到t2=70℃。试求被压入的CO2的质量。当地大气压B =101.325 kPa 。 解:热力系:储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO2的质量

11 11RT v p m = 压送后储气罐中CO2的质量 22 22RT v p m = 根据题意 容积体积不变;R =188.9 B p p g +=11 (1) B p p g +=22 (2) 27311+=t T (3) 27322+=t T (4) 压入的CO2的质量 )1122(21T p T p R v m m m -=-= (5) 将(1)、(2)、(3)、(4)代入(5)式得 m=12.02kg 2-5当外界为标准状态时,一鼓风机每小时可送300 m3的 空气,如外界的温度增高到27℃,大气压降低到99.3kPa ,而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3,问鼓风机送风量的质量改变多少? 解:同上题 1000)273325.1013003.99(287300)1122(21?-=-=-=T p T p R v m m m =41.97kg

工程热力学习题解答

1. 热量和热力学能有什么区别?有什么联系? 答:热量和热力学能是有明显区别的两个概念:热量指的是热力系通过界面与外界进行的热能交换量,是与热力过程有关的过程量。热力系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的;而热力学能指的是热力系内部大量微观粒子本身所具有的能量的总合,是与热力过程无关而与热力系所处的热力状态有关的状态量。简言之,热量是热能的传输量,热力学能是能量?的储存量。二者的联系可由热力学第一定律表达式 d d q u p v δ=+ 看出;热量的传输除了可能引起做功或者消耗功外还会引起热力学能的变化。 2. 如果将能量方程写为 d d q u p v δ=+ 或 d d q h v p δ=- 那么它们的适用范围如何? 答:二式均适用于任意工质组成的闭口系所进行的无摩擦的内部平衡过程。因为 u h p v =-,()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭口系将 du 代入第一式得 q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。 3. 能量方程 δq u p v =+d d (变大) 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+(变大) 很相像,为什么热量 q 不是状态参数,而焓 h 是状态参数? 答:尽管能量方程 q du pdv δ=+ 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+(变大)似乎相象,但两者的数学本 质不同,前者不是全微分的形式,而后者是全微分的形式。是否状态参数的数学检验就是,看该参数的循环积分是否为零。对焓的微分式来说,其循环积分:()dh du d pv =+??? 因为 0du =?,()0d pv =? 所以 0dh =?, 因此焓是状态参数。 而对于能量方程来说,其循环积分: q du pdv δ=+??? 虽然: 0du =? 但是: 0pdv ≠? 所以: 0q δ≠? 因此热量q 不是状态参数。 4. 用隔板将绝热刚性容器分成A 、B 两部分(图2-13),A 部分装有1 kg 气体,B 部分为高度真空。将隔板抽去后,气体热力学能是否会发生变化?能不能用 d d q u p v δ=+ 来分析这一过程?

工程热力学期末试题及答案

工程热力学期末试卷 建筑环境与设备工程专业适用 (闭卷,150分钟) 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分,共40分) 1. 什么是热力过程?可逆过程的主要特征是什么? 答:热力系统从一个平衡态到另一个平衡态,称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小,即准静过程,且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量,设环境温度为30°C ,试问这部分热量的火用(yong )值(最大可用能)为多少? 答: =??? ? ?++- ?=15.27350015.273301500,q x E 303.95kJ 3. 两个不同温度(T 1,T 2)的恒温热源间工作的可逆热机,从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2,证明:由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明:四个子系统构成的孤立系统熵增为 (1分) 对热机循环子系统: 1分 1分 根据卡诺定理及推论: 1分 4. 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,如右图所示。若将隔板抽去,试分析容器中空气的状态参数(T 、P 、u 、s 、v )如变化,并简述为什么。 答:u 、T 不变,P 减小,v 增大,s 增大。 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W 1212 00ISO Q Q S T T -?= +++R 0S ?= iso S ?=

5. 试由开口系能量程一般表达式出发,证明绝热节流过程中,节流前后工质的焓值不变。(绝热节流过程可看作稳态稳流过程,宏观动能和重力位能的变化可忽略不计) 答:开口系一般能量程表达式为 绝热节流过程是稳态稳流过程,因此有如下简化条件 , 则上式可以简化为: 根据质量守恒,有 代入能量程,有 6. 什么是理想混合气体中某组元的分压力?试按分压力给出第i 组元的状态程。 答:在混合气体的温度之下,当i 组元单独占有整个混合气体的容积(中容积)时对容器壁面所形成的压力,称为该组元的分压力;若表为P i ,则该组元的状态程可写成:P i V = m i R i T 。 7. 高、低温热源的温差愈大,卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大,愈有利?试证明你的结论。 答:否,温差愈大,卡诺制冷机的制冷系数愈小,耗功越大。(2分) 证明:T T w q T T T R ?==-= 2 2212ε,当 2q 不变,T ?↑时,↑w 、↓R ε。即在同样2q 下(说明 得到的收益相同),温差愈大,需耗费更多的外界有用功量,制冷系数下降。(3分) 8. 一个控制质量由初始状态A 分别经可逆与不可逆等温吸热过程到达状态B ,若两过程中热源温度均为 r T 。试证明系统在可逆过程中吸收的热量多,对外做出的膨胀功也大。

工程热力学课后答案..

《工程热力学》 沈维道主编 第四版 课后思想题答案(1~5章) 第1章 基本概念 ⒈ 闭口系与外界无物质交换,系统内质量将保持恒定,那么,系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗? 答:否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时(如稳态稳流系统),系统内的质量将保持恒定不变。 ⒉ 有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对,为什么? 答:不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量,是过程量,过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。 ⒊ 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:“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化,这是它们的共同点;但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变;而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变,这是它们的区别所在。 ⒋ 倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?在绝对压力计算公式 b e p p p =+ ()b p p >; b v p p p =- ()b p p < 中,当地大气压是否必定是环境大气压? 答:可能会的。因为压力表上的读数为表压力,是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力,譬如大气压力,是地面以上空气柱的重量所造成的,它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化,因此,即使工质的绝对压力不变,表压力和真空度仍有可能变化。 “当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说,计算式中的Pb 应是“当地环境介质”的压力,而不是随便任何其它意义上的“大气压力”,或被视为不变的“环境大气压力”。 ⒌ 温度计测温的基本原理是什么? 答:温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”,这一性质就是“温度”的概念。 ⒍ 经验温标的缺点是什么?为什么? 答:由选定的任意一种测温物质的某种物理性质,采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时,除选定的基准点外,在其它温度上,不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值(尽管差值可能是微小的),因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。这便是经验温标的根本缺点。 ⒎ 促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。 答:分两种不同情况: ⑴ 若系统原本不处于平衡状态,系统内各部分间存在着不平衡势差,则在不平衡势差的作用下,各个部分发生相互作用,系统的状态将发生变化。例如,将一块烧热了的铁扔进一盆水中,对于水和该铁块构成的系统说来,由于水和铁块之间存在着温度差别,起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下,无需外界给予系统任何作用,系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化:铁块的温度逐渐降低,水的温度逐渐升高,最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状态; ⑵ 若系统原处于平衡状态,则只有在外界的作用下(作功或传热)系统的状态才会发生变。 ⒏ 图1-16a 、b 所示容器为刚性容器:⑴将容器分成两部分。一部分装气体, 一部分抽成真空,中间是隔板。若突然抽去隔板,气体(系统)是否作功? ⑵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)是否作功? ⑶上述两种情况从初态变化到终态,其过程是否都可在P-v 图上表示? 答:⑴;受刚性容器的约束,气体与外界间无任何力的作用,气体(系统)不对外界作功; ⑵ b 情况下系统也与外界无力的作用,因此系统不对外界作功;

工程热力学习题1

1.热力系内工质质量若保持恒定,则该热力系一定是 。 A 开口系 B 闭口系 C 孤立系 D 不能确定 题解:当稳定流动的开口系mout q q =min 则热力系工质质量亦保持恒定 2.当分析以下热现象时,通常哪些可以取作闭口系:() 1)正在使用的压力锅内的蒸汽 。 2)被扎了胎的自行车轮胎。 3)汽车行驶中轮胎被热的路面加热。 4)内燃机气缸内燃烧的气体。 5)内燃机排气冲程时气缸内的燃烧气体。 A 1)、2)可取作闭口系 B 3)、4)可取作闭口系 C 4)、5)可取作开口系 D 2)、4)可取作开口系 3.热力系与外界既有质量交换,又有能量交换的是 。 A 闭口系 B 开口系 C 绝热系 D 开口系或绝热系 4.开口系的质量是 。 A 不变的 B 变化的 C 变化的也可以是不变的 D 在理想过程中是不变的 5.下列热力系中与外界可能与外界有质量交换的系统是 。 A 开口系 B 绝热系 C 闭口系 D 开口系、绝热系 6.某设备管道中的工质为50mmHg ,设大气压力为80kP a ,此压力在其压力测量 表计上读数为 。 A 73.3 k Pa B 86.67 k Pa C 130 k Pa D 30k Pa 题解:工质压力50mmHg ×133.32=6666Pa ,低于大气压力,设备管道为负压状态,表计指示为真空值 7.如图所示,某容器压力表A 读数300kP a ,压力表B 读数为120kP a ,若当地大气 压力表读数720mmHg ,则压力表C 的读数为 。 A 276.06kP a B 180kP a C 396.1kP a D 216.06kP a 题解:由∏I I -=-=p p p p p p B b A ,,则B A b C p p p p p -=-=∏。 8.容器内工质的压力将随测压时的地点不同而 。 A 增大 B 减小 C 不变 D 无法确定 题解:测压地点不同b p 不同,测量压力的参考基准变了,表压力b g p p p -=、 真空值p p p b v -=会随之变化,但工质的压力不会随测压地点而变化。 9.某压力容器,其压力表的读数在南京为1g p 与在拉萨2g p 时相比较 。 A 相同12g g p p = B 增大12g g p p > C 减小12g g p p < D 无法确 定

工程热力学习题1

(基本概念、热力学第一定律、理想气体的热力性质) 1.热力系内工质质量若保持恒定,则该热力系一定是 D 。 A 开口系 B 闭口系 C 孤立系 D 不能确定 题解:当稳定流动的开口系mout q q min 则热力系工质质量亦保持恒定 2.当分析以下热现象时,通常哪些可以取作闭口系:(B ) 1)正在使用的压力锅内的蒸汽 。 2)被扎了胎的自行车轮胎。 3)汽车行驶中轮胎被热的路面加热。 4)内燃机气缸内燃烧的气体。 5)内燃机排气冲程时气缸内的燃烧气体。 A 1)、2)可取作闭口系 B 3)、4)可取作闭口系 C 4)、5)可取作开口系 D 2)、4)可取作开口系 3.热力系与外界既有质量交换,又有能量交换的是 D 。 A 闭口系 B 开口系 C 绝热系 D 开口系或绝热系 4.开口系的质量是 C 。 A 不变的 B 变化的 C 变化的也可以是不变的 D 在理想过程中是不变的 5.下列热力系中与外界可能与外界有质量交换的系统是 D 。 A 开口系 B 绝热系 C 闭口系 D 开口系、绝热系 6.某设备管道中的工质为50mmHg ,设大气压力为80kP a ,此压力在其压力测量表计上读数为 A 。 A 73.3 k Pa B 86.67 k Pa C 130 k Pa D 30k Pa 题解:工质压力50mmHg ×133.32=6666Pa ,低于大气压力,设备管

道为负压状态,表计指示为真空值 7.如图所示,某容器压力表A 读数300kP a ,压力表B 读数为120kP a ,若当地大气压力表读数720mmHg ,则压力表C 的读数为 B 。 C A 276.06kP a B 180kP a C 396.1kP a D 216.06kP a 题解:由∏I I -=-=p p p p p p B b A ,,则B A b C p p p p p -=-=∏。 8.容器内工质的压力将随测压时的地点不同而 C 。 A 增大 B 减小 C 不变 D 无法确定 题解:测压地点不同b p 不同,测量压力的参考基准变了,表压力 b g p p p -=、真空值p p p b v -=会随之变化,但工质的压力不会随测压地点而变化。 9.某压力容器,其压力表的读数在南京为1g p 与在拉萨2g p 时相比较 B 。 A 相同12g g p p = B 增大12g g p p > C 减小12g g p p < D 无法确定 题解:b g p p p -=,拉萨的b p 低于南京的,因此同样的压力容器中的工 质在拉萨测量时2g p 大。 10.某负压工作状态的凝汽器,若由于工作疏忽有个与大气相连的阀门未关紧,则凝汽器内工质压力将 A 。

工程热力学习题1

基本概念、热力学第一定律、理想气体的热力性质 1.热力系内工质质量若保持恒定,则该热力系一定是 D 。 A 开口系 B 闭口系 C 孤立系 D 不能确定 题解:当稳定流动的开口系mout q q min 则热力系工质质量亦保持恒定 2.当分析以下热现象时,通常哪些可以取作闭口系:(B ) 1)正在使用的压力锅内的蒸汽 。 2)被扎了胎的自行车轮胎。 3)汽车行驶中轮胎被热的路面加热。 4)内燃机气缸内燃烧的气体。 5)内燃机排气冲程时气缸内的燃烧气体。 A 1)、2)可取作闭口系 B 3)、4)可取作闭口系 C 4)、5)可取作开口系 D 2)、4)可取作开口系 3.热力系与外界既有质量交换,又有能量交换的是 D 。 A 闭口系 B 开口系 C 绝热系 D 开口系或绝热系 4.开口系的质量是 C 。 A 不变的 B 变化的 C 变化的也可以是不变的 D 在理想过程中是不变的 5.下列热力系中与外界可能与外界有质量交换的系统是 D 。 A 开口系 B 绝热系 C 闭口系 D 开口系、绝热系 6.某设备管道中的工质为50mmHg ,设大气压力为80kP a ,此压力在其压力测量表计上读数为 A 。 A 73.3 k Pa B 86.67 k Pa C 130 k Pa D 30k Pa 题解:工质压力50mmHg ×133.32=6666Pa ,低于大气压力,设备管

道为负压状态,表计指示为真空值 7.如图所示,某容器压力表A 读数300kP a ,压力表B 读数为120kP a ,若当地大气压力表读数720mmHg ,则压力表C 的读数为 B 。 C A 276.06kP a B 180kP a C 396.1kP a D 216.06kP a 题解:由∏I I -=-=p p p p p p B b A ,,则B A b C p p p p p -=-=∏。 8.容器内工质的压力将随测压时的地点不同而 C 。 A 增大 B 减小 C 不变 D 无法确定 题解:测压地点不同b p 不同,测量压力的参考基准变了,表压力 b g p p p -=、真空值p p p b v -=会随之变化,但工质的压力不会随测压地点而变化。 9.某压力容器,其压力表的读数在南京为1g p 与在拉萨2g p 时相比较 B 。 A 相同12g g p p = B 增大12g g p p > C 减小12g g p p < D 无法确定 题解:b g p p p -=,拉萨的b p 低于南京的,因此同样的压力容器中的工 质在拉萨测量时2g p 大。 10.某负压工作状态的凝汽器,若由于工作疏忽有个与大气相连的阀门未关紧,则凝汽器内工质压力将 A 。

工程热力学习题集答案

工程热力学习题集答案 一、填空题 1.常规新 2.能量物质 3.强度量 4.54KPa 5.准平衡耗散 6.干饱和蒸汽过热蒸汽 7.高多 8.等于零 9.与外界热交换 10.7 2g R 11.一次二次12.热量 13.两 14.173KPa 15.系统和外界16.定温绝热可逆17.小大 18.小于零 19.不可逆因素 20.7 2g R 21、(压力)、(温度)、(体积)。 22、(单值)。 23、(系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零)。 24、(熵产)。 25、(两个可逆定温和两个可逆绝热) 26、(方向)、(限度)、(条件)。 31.孤立系; 32.开尔文(K); 33.-w s=h2-h1或-w t=h2-h1 34.小于 35. 2 2 1 t t t C C> 36. ∑=ω ωn 1 i i i i i M / M / 37.热量39.环境

40.增压比 41.孤立 42热力学能、宏观动能、重力位能 (T 2-T 1) 12 T T 47.当地音速 48.环境温度 49.多级压缩、中间冷却 与1 51.(物质) 52.(绝对压力)。 53.(q=(h 2-h 1)+(C 22-C 12 )/2+g(Z 2-Z 1)+w S )。 54.(温度) 55. kJ/kgK 。 56. (定熵线) 57.(逆向循环)。 58.(两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程) 59.(预热阶段、汽化阶段、过热阶段)。 60.(增大) 二、单项选择题 三、判断题 1.√ 2.√ 3.? 4.√ 5.? 6.? 7.? 8.? 9.? 10.? 11.? 12.? 13.? 14.√ 15.? 16.? 17.? 18.√ 19.√ 20.√ 21.(×) 22.(√) 23.(×) 24.(×) 25.(√) 26.(×) 27.(√) 28.(√) 29.(×) 30.(√) 四、简答题 1.它们共同处都是在无限小势差作用下,非常缓慢地进行,由无限接近平衡状态的状态组成的过程。 它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在,可逆过程不会产生任何能量的损耗。 一个可逆过程一定是一个准平衡过程,没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。 气体:pv=R r T mkg 气体:pV=mR r T 1kmol 气体:pV m =RT nkmol 气体:pV=nRT R r 是气体常数与物性有关,R 是摩尔气体常数与物性无关。 3.干饱和蒸汽:x=1,p=p s t=t s v=v ″,h=h ″ s=s ″

工程热力学试题及答案1

中国自考人——700门自考课程 永久免费、完整 在线学习 快快加入我们吧! 全国2002年10月高等教育自学考试 工程热力学(一)试题 课程代码:02248 一、单项选择题(本大题共15小题,每小题1分,共15分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要 求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.简单可压缩热力系统的状态可由( ) A.两个状态参数决定 B.两个具有物理意义的状态参数决定 C.两个可测状态参数决定 D.两个相互独立的状态参数决定 2.热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的( ) A.膨胀 B.压缩 C.凝结 D.加热 =△h+w t 适宜于( ) A.稳流开口系统 B.闭口系统 C.任意系统 D.非稳流开口系统 4.锅炉空气预热器中,烟气入口温度为1373K ,经定压放热后其出口温度为443K ,烟气的入口体积是出口体积的 ( ) A.3.1倍 倍 倍 倍 5.理想气体定压过程的势力学能变化量为( ) △t △T 6.理想气体等温过程的技术功=( ) (p 1-p 2) 2 1P P 7.在p —v 图上,经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值( ) A.大 B.小 C.相等 D.可能大,也可能小 8.不可逆机与可逆机相比,其热效率( ) A.一定高 B.相等 C.一定低 D.可能高,可能低,也可能相等 9.若弧立系内发生的过程都是可逆过程,系统的熵( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.可能增大,也可能减小 10.水蒸汽热力过程热力学能变化量△u=( ) B.△h-△(pv) (T 2-T 1) D.2 1t t v c (T 2-T 1) 11.理想气体绝热流经节流阀,节流后稳定截面处的温度( ) A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定 12.热力计算时,回热加热器的出口水温取决于( ) A.回热抽气量 B.回热抽汽压力 C.加热器的给水量 D.加热器的进口温度 13.若再热压力选择适当,则朗肯循环采用再热后( ) A.汽耗率上升,热耗率下降 B.汽耗率下降,热耗率上升 C.汽耗率与热耗率都上升 D.汽耗率与热耗率都下降 14.在定压加热燃气轮机循环中,为达到提高循环热效率的目的,可采用回热技术来提高工质的( ) A.循环最高温度 B.循环最低温度 C.平均吸热温度 D.平均放热温度 15.湿空气中水蒸汽所处的状态( ) A.可以是饱和状态,也可以是过热蒸汽状态 B.只能是饱和状态

工程热力学习题解答-1

第一章 基本概念 思 考 题 1、如果容器中气体压力保持不变,那么压力表的读数一定也保持不变,对吗? 答:不对。因为压力表的读书取决于容器中气体的压力和压力表所处环境的大气压力 两个因素。因此即使容器中的气体压力保持不变,当大气压力变化时,压力表的读数也会 随之变化,而不能保持不变。 2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系 答:平衡(状态)值的是热力系在没有外界作用(意即热力、系与外界没有能、质交 换,但不排除有恒定的外场如重力场作用)的情况下,宏观性质不随时间变化,即热力系 在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。所以两者是不同的。如对气-液两相平衡的状 态,尽管气-液两相的温度,压力都相同,但两者的密度差别很大,是非均匀系。反之,均 匀系也不一定处于平衡态。 但是在某些特殊情况下,“平衡”与“均匀”又可能是统一的。如对于处于平衡状态 下的单相流体(气体或者液体)如果忽略重力的影响,又没有其他外场(电、磁场等)作 用,那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。 3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的? 答:“平衡”意味着宏观静止,无变化,而“过程”意味着变化运动,意味着平衡被 破坏,所以二者是有矛盾的。对一个热力系来说,或是平衡,静止不动,或是运动,变 化,二者必居其一。但是二者也有结合点,内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件 地统一在一起了。这个条件就是:在内部平衡过程中,当外界对热力系的作用缓慢得足以 使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。 4、“过程量”和“状态量”有什么不同? 答:状态量是热力状态的单值函数,其数学特性是点函数,状态量的微分可以改成全 微分,这个全微分的循环积分恒为零;而过程量不是热力状态的单值函数,即使在初、终 态完全相同的情况下,过程量的大小与其中间经历的具体路径有关,过程量的微分不能写 成全微分。因此它的循环积分不是零而是一个确定的数值。 习 题 1-1 一立方形刚性容器,每边长 1 m ,将其中气体的压力抽至 1000 Pa ,问其 真空度为多少毫米汞柱?容器每面受力多少牛顿?已知大气压力为 0.1MPa 。 [解]:(1) 6(0.110Pa 1000Pa)/133.3224742.56mmHg v b p p p =-=?-= (2) 26()1(0.110Pa 1000Pa)99000N b F A P A P P m =?=-=??-=