热力学 思考题 问与答

热力学思考题问与答
热力学-思考题问与答
热力学－思考题问与答！热力学,思考
1.平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺必须导入平衡态的概念？
答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。

而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。

可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。

热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。

2.表中压力或真空度若想做为状态参数展开热力排序？若工质的压力维持不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数与否可能将变化？
答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。

若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。

3．当真空表中命令数值愈小时，说明被测对象的实际压力愈小还是愈小？请问：真空表中命令数值愈小时，说明被测对象的实际压力愈小。

4.科东俄均衡过程与可逆过程有何区别？
答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。

5.不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？
请问：不恰当。

不可逆过程就是指不论用任何坎坷繁杂的方法都无法在外界不遗留任何变化的情况下并使系统答复至初态，并不是无法答复至初态。

6.没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？
请问：水温较低时，水对热水瓶中的空气展开冷却，空气压力增高，大于环境压力，瓶塞被自动顶上上开。

而水温较低时，热水瓶中的空气潮热，压力减少，大于环境压力，瓶塞被自动吸紧。

7.用u形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？
请问：严格说来，就是存有影响的，因为u型管越细，就存有越多的被测工质步入u 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。

空调制冷家园对于制冷剂热力学参数有几个疑问（转贴）东方哲学与能源科学――兼论冷力作功与热力学定律失效（改正稿）求助：工质的热力学参数从哪查[原创]热力学第二定律与制冷财富关系的讨论[求助]热泵装置的热力学分析[原创]热力学理论与制冷用能用热力学分析该报告的正确性?热力学第二定律真的被推翻了吗热力学第二定律卡
诺原理（powerpoint)绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。

问：⑴空气的热力学能如何变化？⑵空气是否作出
了功？
⑶若想在座标图上则表示此过程？为什么？请问：（1）空气向真空的边界层民主自
由收缩过程的热力学能够维持不变。

（2）空气对外不作功。

（3）不能在坐标图上表示此过程，因为不是准静态过程。

2.下列说法是否正确？
⑴气体收缩时一定对外作功。

错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。

⑵气体被压缩时一定消耗外功。

对，因为根据热力学第二定律，气体就是不可能将自放大的，必须想要放大体积，必
须借助外功。

⑶气体收缩时必须对其冷却。

错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，不用对其加热。

⑷气体边膨胀边放热是可能的。

对，比如说多样过程，当n大于k时，可以同时实现边收缩边吸热。

⑸气体边被放大
边排出热量就是不可能将的。

错，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边压缩边吸热。

⑹对工质加热，其温度
反而降低，这种情况不可能。

弄错，比如说多样过程，当n大于1，大于k时，可实现对工质冷却，其温度反而减少。

3.“任何没体积变化的过程就一定不对外作功”的观点与否恰当？
答：不正确，因为外功的含义很广，比如电磁功、表面张力功等等，如果只考虑体积
功的话，那么没有体积变化的过程就一定不对外作功。

4.收缩功、轴功、技术功、流动功之间有何区别与联系？流动功的大小与过程特性有
没有关系？
答：膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功；轴功是指工质流经热力设备（开口系统）时，热力设备与外界交换的机械功，
由于这个机械工通常就是通过旋转的轴输出、输入，所以工程上习惯沦为轴功；而技
术功不仅包含轴功，还包括工质在流动过程中机械能（宏观动能和势能）的变化；流动功
又称作大力推进功，1kg工质的流动功等同于其压力和比容的乘积，它就是工质在流动中
向前方传达的功，只有在工质的流动过程中才发生。

对于存有工质共同组成的直观可压缩
系统，工质在平衡流动过程中所并作的收缩功包含三部分，一部分消耗于保持工质出入开
口系统时的流动功的代数和，一部分用作减少工质的宏观动能和势能，最后一部分就是做
为热力设备的轴功。

对于平衡流动，工质的技术功等同于收缩功与流动功差值的代数和。

如果工质入、出来热力设备的宏观动能和势能变化不大，可以忽略不计，则技术功等同于
轴功。

1.理想气体的cp和cv之差及cp和cv之比是否在任何温度下都等于一个常数？答：
理想气体的cp和cv之差在任何温度下都等于一个常数，而cp和cv之比不是。

2.在t-s
图上，如何将理想气体任意两状态间的热力学能和焓的变化表示出来。

请问：理想气体的内能和焓都就是温度的单值函数，因此在t-s图上，的定内能和的
定焓线为一条平行于t轴的直线，只要晓得初态和终态的温度，分别在t-s图上找出对应
温度下的定内能和定焓直线，就可以确认内能和焓的变化值。

3.有人认为由理想气体组成的封闭系统吸热后，其温度必定增加，这是否完全正确？
你认为哪一种状态参数必定增加？答：不正确，因为对于成分固定的混合理想气体，其内
能是仅是温度的单值函数，如果在过程中吸热的同时对外作正功，当作的正功大于吸热量，其内能必然减少，温度必然降低。

只有熵值必定增加，因为根据克劳休斯不等式有:
其中等号适用于于可逆过程，不等号适用于于不能可逆过程，对于不可逆过程，t为
热源的温度，由于温度t恒大于零，所以当过程为放热过程（dq>0）时，系统的熵必然减少。

1.循环的热效率公式η=1-q2/q1和η=1-t2/t1有何区别？各适用什么场合？答：前
式适用于各种可逆和不可逆的循环，后式只适用于可逆的卡诺循环。

2.循环输入净功愈小，则热效率愈低；对称循环的热效率都成正比；不可逆循环的热
效率一定大于对称循环的热效率，这些观点与否恰当？为什么？
答：不正确，热效率为输出净功和吸热量的比，因此在相同吸热量的条件下，循环输
出的出净功愈大，则热效率愈高。

不是所有的可逆循环的热效率都相等，必须保证相同的
条件下。

在相同的初态和终态下，不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。

3.热力学第二定律可不可以定义为“机械能可以全部变成热能，而热能不可能将全部
变成机械能”？
答：不对，必须保证过程结束后对系统和外界没有造成任何影响这一条件。

否则热能
可以全部变为机械能，比如理想气体的定温膨胀过程，系统把从外界吸收的热量全部转化
为机械能，外界虽然没有任何任何变化，但是系统的体积发生改变了。

4.下列说法是否正确？为什么？⑴熵增大的过程为不可逆过程；⑵不可逆过程的熵变δs无法计算；
⑶若工质从某一初态经对称与不可逆途径抵达同一终态，则不可逆途径的δs必大于
对称途径的δs；⑷工质经历不可逆循环后δs>0；
⑸自然界的过程都是朝着熵增的方向进行的，因此熵减小的过程不可能实现；⑹工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小。

答：（1）不正确，只有孤立系统才可以这样说；
（2）不恰当，s为状态参数，和过程毫无关系，晓得初态和终态就可以排序；（3）不对，s为状态参数，和过程毫无关系，δs成正比；
（4）不对，工质经历可逆和不可逆循环后都回到初态，所以熵变为零。

（5）不对，比如说系统的理想气体的对称定温放大过程，系统对外吸热，熵增大。

（6）工质被加热熵一定增大，但是系统放热，熵不一定减小。

如果是可逆过程，熵才一定减小。

5.若工质从同一初态启程，分别经历对称绝热过程与不可逆绝热过程收缩至相同的终压力，两过程终态的熵哪个小？对外并作的功哪个小？试用座标图展开分析.请问：不可逆过程熵小，可逆过程作功小
6.如果工质从同一初态出发，分别经历可逆定压过程与不可逆定压过程，从同一热源吸收了相同的热量，工质终态的熵是否相同？为什么？
请问：不相同，因为二者对外所作的功相同，而它们从同一热源稀释了相同的热量，所以最终二者内能的变化相同，故此二者的终态相同，由于熵就是状态参数，它们从同一初态启程，故终态的熵相同。

7.工质由初态经过一不可逆绝热过程膨胀到终态，问能否通过一个绝热过程使工质回到初态？
请问：无法，工质由初态经过一不可逆绝热过程收缩至终态，其熵增加，必须想要并使其返回初态，过程的熵必须增加，而绝热过程就是无法并使其熵增加的，故无法通过一个绝热过程并使其返回初态。

8.系统在某过程中从热源吸热20kj，对外作功25kj，请问能否通过可逆绝过程使系统回到初态？为什么？能否通过不可逆绝热过程使系统回到初态？
请问：根据克劳休斯不等式，我们晓得系统在过程中的熵变小满足用户：
即：系统的熵增加，要想使系统回到初态，新的过程必须使系统熵减少，而可逆绝热过程熵不变，不可逆绝热过程熵增加，因而不可能通过一个可逆过程或者一个不可逆过程使系统回到初态。

9.闭口系统经历了一不可逆过程对外作功10kj，同时释出热量5kj，问系统的熵变小就是正、就是正数还是无法确认？
答：熵是状态参数，功和热量都是过程量，所以不能确定系统的熵变。

答：前式适用于各种可逆和不可逆的循环，后式只适用于可逆的卡诺循环。

2.循环输入净功愈小，则热效率愈低；对称循环的热效率都成正比；不可逆循环的热效率一定大于对称循环的热效率，这些观点与否恰当？为什么？
答：不正确，热效率为输出净功和吸热量的比，因此在相同吸热量的条件下，循环输出的出净功愈大，则热效率愈高。

不是所有的可逆循环的热效率都相等，必须保证相同的条件下。

在相同的初态和终态下，不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。

3.热力学第二定律可不可以定义为“机械能可以全部变成热能，而热能不可能将全部变成机械能”？
答：不对，必须保证过程结束后对系统和外界没有造成任何影响这一条件。

否则热能可以全部变为机械能，比如理想气体的定温膨胀过程，系统把从外界吸收的热量全部转化为机械能，外界虽然没有任何任何变化，但是系统的体积发生改变了。

4.下列说法是否正确？为什么？⑴熵增大的过程为不可逆过程；⑵不可逆过程的熵变δs无法计算；
⑶若工质从某一初态经对称与不可逆途径抵达同一终态，则不可逆途径的δs必大于对称途径的δs；⑷工质经历不可逆循环后δs>0；
⑸自然界的过程都是朝着熵增的方向进行的，因此熵减小的过程不可能实现；⑹工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小。

答：（1）不正确，只有孤立系统才可以这样说；
（2）不恰当，s为状态参数，和过程毫无关系，晓得初态和终态就可以排序；（3）不对，s为状态参数，和过程毫无关系，δs成正比；
（4）不对，工质经历可逆和不可逆循环后都回到初态，所以熵变为零。

（5）不对，比如说系统的理想气体的对称定温放大过程，系统对外吸热，熵增大。

（6）工质被加热熵一定增大，但是系统放热，熵不一定减小。

如果是可逆过程，熵才一定减小。

5.若工质从同一初态启程，分别经历对称绝热过程与不可逆绝热过程收缩至相同的终压力，两过程终态的熵哪个小？对外并作的功哪个小？试用座标图展开分析.请问：不可逆过程熵小，可逆过程作功小
6.如果工质从同一初态出发，分别经历可逆定压过程与不可逆定压过程，从同一热源吸收了相同的热量，工质终态的熵是否相同？为什么？
请问：不相同，因为二者对外所作的功相同，而它们从同一热源稀释了相同的热量，
所以最终二者内能的变化相同，故此二者的终态相同，由于熵就是状态参数，它们从同一
初态启程，故终态的熵相同。

7.工质由初态经过一不可逆绝热过程膨胀到终态，问能否通过一个绝热过程使工质回
到初态？
请问：无法，工质由初态经过一不可逆绝热过程收缩至终态，其熵增加，必须想要并
使其返回初态，过程的熵必须增加，而绝热过程就是无法并使其熵增加的，故无法通过一
个绝热过程并使其返回初态。

8.系统在某过程中从热源吸热20kj，对外作功25kj，请问能否通过可逆绝过程使系
统回到初态？为什么？能否通过不可逆绝热过程使系统回到初态？
请问：根据克劳休斯不等式，我们晓得系统在过程中的熵变小满足用户：
即：系统的熵增加，要想使系统回到初态，新的过程必须使系统熵减少，而可逆绝热
过程熵不变，不可逆绝热过程熵增加，因而不可能通过一个可逆过程或者一个不可逆过程
使系统回到初态。

9.闭口系统经历了一不可逆过程对外作功10kj，同时释出热量5kj，问系统的熵变小
就是正、就是正数还是无法确认？
答：熵是状态参数，功和热量都是过程量，所以不能确定系统的熵变。

1.循环的热效率公式η=1-q2/q1和η=1-t2/t1有何区别？各适用于什么场合？请问：前式适用于于各种对称和不可逆的循环，后式只适用于于对称的卡诺循环。

2.循环输出净功愈大，则热效率愈高；可逆循环的热效率都相等；不可逆循环的热效
率一定小于可逆循环的热效率，这些说法是否正确？为什么？
请问：不恰当，热效率为输入净功和喷热量的比，因此在相同喷热量的条件下，循环
输入的出来净功愈小，则热效率愈低。

不
是所有的可逆循环的热效率都相等，必须保证相同的条件下。

在相同的初态和终态下，不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。

3.热力学第二定律可不可以定义为“机械能可以全部变成热能，而热能不可能将全部
变成机械能”？
答：不对，必须保证过程结束后对系统和外界没有造成任何影响这一条件。

否则热能
可以全部变为机械能，比如理想气体的定温膨胀过程，系统把从外界吸收的热量全部转化
为机械能，外界虽然没有任何任何变化，但是系统的体积发生改变了。

4.下列说法是否正确？为什么？⑴熵增大的过程为不可逆过程；⑵不可逆过程的熵变δs无法计算；
⑶若工质从某一初态经对称与不可逆途径抵达同一终态，则不可逆途径的δs必大于对称途径的δs；⑷工质经历不可逆循环后δs>0；
⑸自然界的过程都是朝着熵增的方向进行的，因此熵减小的过程不可能实现；⑹工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小。

答：（1）不正确，只有孤立系统才可以这样说；
（2）不恰当，s为状态参数，和过程毫无关系，晓得初态和终态就可以排序；（3）不对，s为状态参数，和过程毫无关系，δs成正比；
（4）不对，工质经历可逆和不可逆循环后都回到初态，所以熵变为零。

（5）不对，比如说系统的理想气体的对称定温放大过程，系统对外吸热，熵增大。

（6）工质被加热熵一定增大，但是系统放热，熵不一定减小。

如果是可逆过程，熵才一定减小。

5.若工质从同一初态启程，分别经历对称绝热过程与不可逆绝热过程收缩至相同的终压力，两过程终态的熵哪个小？对外并作的功哪个小？试用座标图展开分析.请问：不可逆过程熵小，可逆过程作功小
6.如果工质从同一初态出发，分别经历可逆定压过程与不可逆定压过程，从同一热源吸收了相同的热量，工质终态的熵是否相同？为什么？
请问：不相同，因为二者对外所作的功相同，而它们从同一热源稀释了相同的热量，所以最终二者内能的变化相同，故此二者的终态相同，由于熵就是状态参数，它们从同一初态启程，故终态的熵相同。

7.工质由初态经过一不可逆绝热过程膨胀到终态，问能否通过一个绝热过程使工质回到初态？
请问：无法，工质由初态经过一不可逆绝热过程收缩至终态，其熵增加，必须想要并使其返回初态，过程的熵必须增加，而绝热过程就是无法并使其熵增加的，故无法通过一个绝热过程并使其返回初态。

8.系统在某过程中从热源吸热20kj，对外作功25kj，请问能否通过可逆绝过程使系统回到初态？为什么？能否通过不可逆绝热过程使系统回到初态？
请问：根据克劳休斯不等式，我们晓得系统在过程中的熵变小满足用户：
即：系统的熵增加，要想使系统回到初态，新的过程必须使系统熵减少，而可逆绝热过程熵不变，不可逆绝热过程熵增加，因而不可能通过一个可逆过程或者一个不可逆过程使系统回到初态。

9.闭口系统经历了一不可逆过程对外作功10kj，同时释出热量5kj，问系统的熵变小
就是正、就是正数还是无法确认？
答：熵是状态参数，功和热量都是过程量，所以不能确定系统的熵变。

答：前式适用
于各种可逆和不可逆的循环，后式只适用于可逆的卡诺循环。

2.循环输入净功愈小，则热效率愈低；对称循环的热效率都成正比；不可逆循环的热
效率一定大于对称循环的热效率，这些观点与否恰当？为什么？
答：不正确，热效率为输出净功和吸热量的比，因此在相同吸热量的条件下，循环输
出的出净功愈大，则热效率愈高。

不是所有的可逆循环的热效率都相等，必须保证相同的
条件下。

在相同的初态和终态下，不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。

3.热力学第二定律可不可以定义为“机械能可以全部变成热能，而热能不可能将全部
变成机械能”？
答：不对，必须保证过程结束后对系统和外界没有造成任何影响这一条件。

否则热能
可以全部变为机械能，比如理想气体的定温膨胀过程，系统把从外界吸收的热量全部转化
为机械能，外界虽然没有任何任何变化，但是系统的体积发生改变了。

4.下列说法是否正确？为什么？⑴熵增大的过程为不可逆过程；⑵不可逆过程的熵变δs无法计算；
⑶若工质从某一初态经对称与不可逆途径抵达同一终态，则不可逆途径的δs必大于
对称途径的δs；⑷工质经历不可逆循环后δs>0；
⑸自然界的过程都是朝着熵增的方向进行的，因此熵减小的过程不可能实现；⑹工质
被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小。

请问：（1）不恰当，只有边缘化系统才可以这样说道；
（2）不正确，s为状态参数，和过程无关，知道初态和终态就可以计算；（3）不对，s为状态参数，和过程无关，δs相等；
（4）不对，工质经历对称和不可逆循环后都返回初态，所以熵变成零。

（5）不对，比如系统的理想气体的可逆定温压缩过程，系统对外放热，熵减小。

（6）工质被冷却熵一定减小，但是系统吸热，熵不一定增大。

如果就是可逆过程，
熵才一定增大。

5.若工质从同一初态出发，分别经历可逆绝热过程与不可逆绝热过程膨胀到相同的终
压力，两过程终态的熵哪个大？对外作的功哪个大？试用坐标图进行分析.答：不可逆过
程熵大，可逆过程作功大
6.如果工质从同一初态启程，分别经历对称定压过程与不可逆定压过程，从同一热源
稀释了相同的热量，工质终态的熵与否相同？为什么？
答：不相同，因为二者对外所作的功不同，而它们从同一热源吸收了相同的热量，所以最终二者内能的变化不同，故此二者的终态不同，由于熵是状态参数，它们从同一初态出发，故终态的熵不同。

7.工质由初态经过一不可逆绝热过程收缩至终态，问若想通过一个绝热过程并使工质返回初态？
答：不能，工质由初态经过一不可逆绝热过程膨胀到终态，其熵增加，要想使其回到初态，过程的熵必须减少，而绝热过程是不能使其熵减少的，故不能通过一个绝热过程使其回到初态。

8.系统在某过程中从热源放热20kj，对外作功25kj，答若想通过对称绝过程并使系统返回初态？为什么？若想通过不可逆绝热过程并使系统返回初态？
答：根据克劳休斯不等式，我们知道系统在过程中的熵变满足：
即为：系统的熵增加，必须想要并使系统返回初态，代莱过程必须并使系统熵增加，而对称绝热过程熵维持不变，不可逆绝热过程熵增加，因而不可能将通过一个可逆过程或者一个不可逆过程并使系统返回初态。

9.闭口系统经历了一不可逆过程对外作功10kj，同时放出热量5kj，问系统的熵变是正、是负还是不能确定？
请问：熵就是状态参数，功和热量都就是过程量，所以无法确认系统的熵变小。

1.热水泵必须安装在热水容器下面距容器有一定高度的地方，而不能安装在热水容器上面，为什么？答：保证其压力。

2.锅炉产生的水蒸气在定温过程中与否满足用户q=w的关系？为什么？
答：不对，因为水蒸气不能看作是理想气体，其内能不仅是温度的函数，还是压力的函数，故此定温过程内能是改变的，δu不等于0。

3.有没有0℃或高于0℃的蒸汽存有？有没有高于0℃的水存有？为什么？
答：有0℃或低于0℃的蒸汽存在，只要压力足够低就可能，但是没有低于0℃的水存在，因为水的三相点温度为0.01℃，低于三相点温度，只可能是固态或是气态。

4.25mpa的水，与否也鹿1mpa的水那样经历汽化过程？为什么？
答：不可以，因为水的临界点压力为22.12mpa，故此，当压力高于临界压力时，它的汽化不经过气液两相区，而是由液相连续的到达气相。

5.dh=cpdh适用于于任何工质的定压过程。

水蒸气定压汽化过程中dt=0，由此得出结论，水定压汽化时dh=cpdh=0，此结论与否恰当？为什么？。