王修彥版課后簡答題答案.pdf
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第一章1.什么是熱力系統(tǒng)？閉口系統(tǒng)與開口系統(tǒng)的區(qū)別在哪里？人為的分割開來作為熱力學(xué)研究的對象稱為熱力系統(tǒng)。閉口系統(tǒng)：與外界無物質(zhì)的交換開口系統(tǒng)：與外界有物質(zhì)的交換2.表壓力(或真空度)與絕對壓力有何區(qū)別與聯(lián)系？為什么表壓力或真空度不能作為狀態(tài)參數(shù)？ )( )( bvbbeb PPPPPPPPPP ?????? ；因為表壓力或真空度與當(dāng)?shù)卮髿鈮河嘘P(guān)，因此不能作為狀態(tài)參數(shù)。3.狀態(tài)參數(shù)有哪些特性？4.平衡和穩(wěn)定有什么區(qū)別？平衡和均勻有什么區(qū)別？ “平衡狀態(tài)”與“穩(wěn)定狀態(tài)”的概念均指系統(tǒng)的狀態(tài)不隨時間而變化，這是它們的共同點；但平衡狀態(tài)要求的是在沒有外界作用下保持不變；而平衡狀態(tài)則一般指在外界作用下保持不變，這是它們的區(qū)別所在。均勻則是指熱力系統(tǒng)所處空間各處的宏觀性質(zhì)相同。5.工質(zhì)經(jīng)歷一不可逆過程后，能否恢復(fù)至初態(tài)？能，但是不可逆過程中與工質(zhì)發(fā)生相互作用的外界不可能恢復(fù)到初態(tài)。6..使系統(tǒng)實現(xiàn)可逆過程的條件是什么？無耗散的準(zhǔn)靜態(tài)過程7.實際上可逆過程是不存在的，那么為什么還要研究可逆過程呢？首先，可逆過程使問題簡化，便于抓住主要矛盾其次，提供了一個標(biāo)桿，雖然不能達(dá)到，但是提供了一個奮斗目標(biāo)最后，對理想可逆過程進(jìn)行修正即可得到實際結(jié)果。8.為什么說Δs的正負(fù)可以表示吸熱還是放熱？溫度的變化ΔT不可以嗎？qs T?? ? ，因此熵的變化可以吸熱還是放熱。溫度的變化與過程吸熱還是放熱無必然聯(lián)系。9.氣體膨脹一定對外做功嗎？不一定。自由膨脹。10.“工質(zhì)吸熱溫度升高，放熱溫度降低”這種說法對嗎？不對，同第八題。11.經(jīng)過一個不可逆循環(huán)后，工質(zhì)又恢復(fù)到起點狀態(tài)，那么它的不可逆性表現(xiàn)在什么地方？系統(tǒng)完成一個循環(huán)后接著又完成其逆向循環(huán)時，無論循環(huán)可逆與否，系統(tǒng)的狀態(tài)都不會有什么變化。根據(jù)可逆的概念，當(dāng)系統(tǒng)完成可逆過程（包括循環(huán)）后接著又完成其逆向過程時，與之發(fā)生相互作用的外界也應(yīng)一一回復(fù)到原來的狀態(tài)，不遺留下任何變化；若循環(huán)中存在著不可逆因素，系統(tǒng)完成的是不可逆循環(huán)時，雖然系統(tǒng)回復(fù)到原來狀態(tài)，但在外界一定會遺留下某種永遠(yuǎn)無法復(fù)原的變化。 （注意：系統(tǒng)完成任何一個循環(huán)后都恢復(fù)到原來的狀態(tài)，但并沒有完成其“逆過程”，因此不存在其外界是否“也恢復(fù)到原來狀態(tài)”的問題。一般說來，系統(tǒng)進(jìn)行任何一種循環(huán)后都必然會在外界產(chǎn)生某種效應(yīng)，如熱變功，制冷等，從而使外界有了變化。）12.“高溫物體所含熱量多，低溫物體所含熱量少”這種說法對嗎？ 不對，熱量Q是過程量，而不是狀態(tài)參數(shù)。因此無法進(jìn)行比較。第二章1.制冷系數(shù)或供熱系數(shù)均可大于1，這是否違反熱力學(xué)第一定律？不違反，由供熱系數(shù)與制冷系數(shù)的表達(dá)式： 11 221 2QQ Qc QQ Q?? ? ?? ?只要Q 2>W那么制冷系數(shù)與供熱系數(shù)就會大于一，而這完全是可以的。因此不違反熱力學(xué)第一定律。2.某絕熱的靜止氣缸內(nèi)有無摩擦不可壓縮流體。試問：（1）汽缸中的活塞能否對流體做功？不能（2）流體的壓力可以改變嗎？可以（3）假定氣體壓力從0.2MPa提高到4MPa,那么流體的熱力學(xué)能和焓值有無變化？熱力學(xué)能不變，因為熱力學(xué)能與溫度和比體積有關(guān)。焓值上升，因為焓值不僅與溫度和比體積有關(guān)，還有壓力有關(guān) 3.微分形式的熱力學(xué)第一定律解析式和焓的定義式q ( )du pdvdh du d pv? ? ?? ?兩者形式十分相像，為什么q是過程量，h卻是狀態(tài)量。因為 21 pdv? 是與過程有關(guān)的，所以q是過程量，而 2 2 1 1( )pv p v p v? ? ? ，則是兩個狀態(tài)量的差值，因此焓是狀態(tài)參數(shù)。4.略。5.汽車配有發(fā)電機，有人認(rèn)為可以讓汽車邊行駛邊發(fā)電，發(fā)出的電帶動汽車，汽車就不用消 耗燃料。這種說法對嗎？不對，違反了熱力學(xué)第一定律。汽車行駛勢必?fù)p耗外功。6.略7.有人認(rèn)為，既然冰箱可以制冷，那么在夏天使門窗緊閉而把冰箱門打開，就可以使屋內(nèi)溫度降低，這種說法對嗎？不對，去屋內(nèi)空氣作為熱力系統(tǒng)，那么空氣的平均溫度必與環(huán)境溫度相同，關(guān)閉門窗后，由于冰箱本身還要散熱。溫度不僅不會降低而且會上升。 第三章1.理想氣體的熱力學(xué)能和焓是溫度的單值函數(shù)，理想氣體的熵也是溫度的單值函數(shù)嗎？不是， evq u pdvds T T? ?? ? ，因此由該式易知熵不是溫度的單值函數(shù)。2.氣體的比熱容cp,cv，究竟是過程量還是狀態(tài)量？過程量，熱容dqc T? ，因q是過程量，所以熱容也是過程量，3.理想氣體經(jīng)絕熱經(jīng)絕熱節(jié)流后，其溫度、壓力、比體積、熱力過程、焓、熵分別如何變化？由于焓值不變，理想氣體焓值是溫度的單值函數(shù)，因此溫度不變。 壓力降低比體積增大（由理想氣體狀態(tài)方程式可得）熱力學(xué)能不變，因為熱力學(xué)能也是溫度的單值函數(shù)。熵增大，可由熵的方程式判斷。4.理想氣體熵變化Δs公式有三個，他們都是從可逆過程推導(dǎo)出來的，這些公式在不可逆過程也可以用嗎？可以，因為熵是狀態(tài)參數(shù)，只要過程起點和終點的狀態(tài)確定，那么熵變也就是確定的！5.熱力學(xué)第一定律可以寫成 wuq ??? ???? 21 Pdvuq兩式有何不同？第一個公式為熱力學(xué)第一定律的最普遍表達(dá)，原則上適用于不作宏觀運動的一切系統(tǒng)的 所有過程；第二個表達(dá)式中由于將過程功表達(dá)成?21 dvP ，這只是對簡單可壓縮物質(zhì)的可逆過程才正確，因此該公式僅適用于簡單可壓縮物質(zhì)的可逆過程。將熱力學(xué)能表達(dá)為cΔT,則將適用范圍進(jìn)一步縮小到理想氣體。6.理想氣體的cp，和cv，之差及cp與cv的比值是否在任何溫度下都是一個常數(shù)？Cp-Cv=Rg，因為物質(zhì)確定，那么Rg也就確定，因此之差為定值。注意，二者之比只是在溫度的變化范圍不大，或?qū)τ嬎阋蟛皇志_時可把氣體的比熱容看成與溫度無關(guān)的常數(shù)。7.理想氣體的熱力學(xué)能和焓為零的起點是他的溫度值還是壓力和溫度一起來確定的？對于理想氣體的熱力學(xué)能和焓值是溫度的單值函數(shù)，與壓力無關(guān)，因此是一溫度確定起點。8.理想氣體混合物的熱力學(xué)能是否是溫度的單值函數(shù)？是否仍遵守邁耶公式。遵守9.為什么冬天我們要給房間供暖？甲說：為了使房間溫暖。乙說：為了輸入缺少的熱力學(xué)能。 熱力學(xué)能是溫度的單值函數(shù)，因此可以認(rèn)為二者的回答的意義其實是相同的。10.一般說來，T-s圖是表示熱量的，想辦法在T-S圖上表示出理想氣體從某一狀態(tài)經(jīng)過一系列過程達(dá)到終態(tài)的氣體的熱力學(xué)能和焓值的變化。在T-S圖上。在以初終狀態(tài)的溫度之差為限，做一條定壓線，下面陰影部分面積即為焓值的變化。 做一條定容線，下面陰影部分面積即為熱力學(xué)能的變化。 第四章1.“理想氣體在絕熱過程中的技術(shù)工，無論可逆與否均可由 1 2( )1t kw Rg T Tk? ?? 表示嗎？對，因為在絕熱過程中 ? ?1 2 1 2t pw h h h c T T? ?? ? ? ? ?與過程無關(guān)。2.試根據(jù)p-v圖上四種基本熱力過程曲線的位置，畫出自點1出發(fā)的曲線。指出其變化范圍。1)熱力學(xué)增大級熱力學(xué)減小的過程。畫出等溫線，判斷即可。 2)吸熱過程及放熱過程畫出等熵線判斷即可。3.如圖所示T－s圖上理想氣體任意可逆過程1－2的熱量如何表示？熱力學(xué)能變化量、焓變化量如何表示？若過程1－2是不可逆的，上述各量是否相同？(請寫出簡明的作圖方法。)對可逆過程，熱量為面積1-m-k-2-1，熱力學(xué)能變化量為面積1-m-n-2v-1，焓變化量為1-m-g-2p-1。對不可逆過程，熱量無法表示，熱力學(xué)能和焓變化量相同 4.壓氣機按定溫壓縮時，氣體對外放出熱量，而按絕熱壓縮時，不向外放熱，為什么定溫壓縮反較絕熱壓縮更為經(jīng)濟(jì)？答：壓氣機耗功中有意義的部分是技術(shù)功，不考慮宏觀動能和勢能的變化，就是軸上輸入的功（由設(shè)備直接加諸氣體的機械功），而同樣進(jìn)出口壓力定溫過程消耗的技術(shù)功比絕熱過程少，絕熱過程消耗的技術(shù)功有一部分用于提高氣體溫度。5.如果由于應(yīng)用氣缸冷卻水套以及其他冷卻方法，氣體在壓氣機氣缸中已經(jīng)能夠按定溫過程進(jìn)行壓縮，這時是否還需要采用分級壓縮？為什么？答：還需要分級壓縮。是為了減小余隙容積的影響。但不需要中間冷卻。 第五章1.制冷系數(shù)或供熱系數(shù)均可大于1，是否違反熱力學(xué)第一定律？不違反2.根據(jù)熱力學(xué)第一定律，q=Δu+w，以及理想氣體熱力學(xué)能是溫度的單值函數(shù)，那么發(fā)生一個等溫過程后q=w這表明加入的熱量完全變?yōu)楣?，是否違反熱力學(xué)第二定律？不違反，扥問吸熱過程，雖然熱量完全變?yōu)榱斯?，但是氣體發(fā)生了膨脹，壓力降低，也即氣體的狀態(tài)發(fā)生了變化。3.某一工質(zhì)在相同的初態(tài)1和終態(tài)2之間分別經(jīng)歷2個熱力過程，一為可逆過程，二為不可逆過程，試比較這兩個過程中相應(yīng)外界熵的變化量哪一個大？一樣大，因為初中狀態(tài)確定，熵是狀態(tài)參數(shù)。4.孤立系統(tǒng)熵增原理是否可以表述為“過程進(jìn)行的結(jié)果是系統(tǒng)內(nèi)各部分的熵都增大？不可以，熱力系統(tǒng)是一個整體，整體熵增表示系統(tǒng)內(nèi)各部分熵變之和是正值，而不表示每 一部分都增大。5.閉口系進(jìn)行一個放熱過程其熵是否一定減??？為什么？閉口系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行一個放熱過程，其做工能力是否一定降低?為什么？不對，熵變?yōu)殪亓骱挽禺a(chǎn)之和。熵產(chǎn)必定大于零，閉口系發(fā)生一個放熱過程，雖然熵流小于零，但是熵產(chǎn)是大于零的，二者之和的符號并不確定。不一定。6.平均吸熱溫度和平均放熱溫度的計算可以在不可逆循循環(huán)中進(jìn)行嗎？不可以，因為q T s?? ? 只適應(yīng)于可逆過程。7.正想循環(huán)熱效率的兩個計算式為1 21t q qq ??? 1 21t T TT ??? 這兩個公式有何區(qū)別？各適用什么場合？不完全相同。前者是循環(huán)熱效率的普遍表達(dá)，適用于任何循環(huán)；后者是卡諾循環(huán)熱效率的表達(dá)，僅適用于卡諾循環(huán)，或同樣工作于溫度為T1的高溫?zé)嵩春蜏囟葹門2的低溫?zé)嵩撮g的一切可逆循環(huán)。8.下列說法是否正確，為什么？1)熵增大的過程必為不可逆過程不對，吸熱可逆過程熵也增大2)熵增大的過程必為吸熱過程不對，絕熱過程中，熵產(chǎn)大于零3)不可逆過程的熵變Δs無法計算不對，熵是狀態(tài)參數(shù)。4）系統(tǒng)的熵只能增大不能減小 不對，這只是對孤立系統(tǒng)而言。放熱過程的熵就很有可能減小。 5)若從某一初態(tài)經(jīng)不可逆與可逆兩條途徑到達(dá)同一終態(tài)，則不可逆途徑的熵變Δs大于可逆的熵變。不對，狀態(tài)參數(shù)。6）工質(zhì)經(jīng)不可逆循環(huán)，熵變大于零。對7)工質(zhì)經(jīng)過不可逆循環(huán)由于 0QT? ??? 所以 0dS ??? 。不對，循環(huán)的熵變?yōu)?.8）可逆絕熱過程為等熵過程，等熵過程就是可逆絕熱過程。不對，只要保持熵流與熵產(chǎn)之和為0即可。下述說法是否有錯誤：⑴ 熵增大的過程必為不可逆過程；⑵ 使系統(tǒng)熵增大的過程必為不可逆過程； ⑶ 熵產(chǎn)Sg > 0的過程必為不可逆過程；⑷ 不可逆過程的熵變?S無法計算；⑸ 如果從同一初始態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑，一為可逆，另一為不可逆，則 可逆不可逆 SS ??? 、 f,f, 可逆不可逆 SS ? 、 g,g, 可逆不可逆 SS ? ；⑹ 不可逆絕熱膨脹的終態(tài)熵大于初態(tài)熵，S2>S1，不可逆絕熱壓縮的終態(tài)熵小于初態(tài)熵S2下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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