(完整版)工程热力学思考题答案,第四章

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,,,,,t q w w 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： =常数 （特征） =常数 （方程）

T PV 2)始、终状态参数之间的关系：

=12p p 2

1

v v 3)计算各量：=0 、 =0 、==u ∆h ∆s ∆21p RIn

p -21

v RIn v 2211

v v dv

w pdv pv

pvIn RTIn v v v ====⎰⎰ 2

1

t v w w RTIn

v ==2

1

t v q w w RTIn

v ===4) 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

A

t h 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?

21212121(),();(),()v p v p u c t t h c t t q u c t t q h c t t ∆=-∆=-=∆=-=∆=-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

适于定容过程, 适用于定压过程。

21()v q u c t t =∆=-21()p q h c t t =∆=-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

2211

v v dv

w pdv pv pvIn RTIn v v v ====⎰⎰21

t v w w RTIn

v ==21

t v q w w RTIn

v ===4.4 过程热量 和过程功都是过程量，都和过程的途径有关。由理想气体

q w 可逆定温过程热量公式可知，故只要状态参数、和确定了， 2

111

v q p v In

v =1p 1v 2v 的数值也确定了，是否 与途径无关？

q q 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，问这

w δ 是否成立？

v Q mc dT δ=答：成立。这可以由热力学第一定律知，由于是定容过

为零。故，它与外界是否对系统2211

v v dv

w pdv pv

pvIn RTIn v v v ====⎰⎰v Q mc dT δ=做功无关。

4.6 绝热过程的过程功和技术功 的计算式：

w t w

=，=w 12u u -t w 12

h h -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。因为和是通用

q u w =∆+t q h w =∆+公式，适用于任何工质任何过程，只要是绝热过程无论是可逆还是不可逆。

0q =所以=，=不只限于可逆绝热过程。w 12u u -t w 12h h -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）（×）； （2）（×）； （3）（×）

4.8

参照图4-17：试证明：。途中1-2、4-3

为定容过程，1-

123143q q ----≠4、2-3 为定压过程。

证明：=，=123q --123123u W ----∆+143q --143143

u W ----∆+因为: 是状态量与过程无关，与起始状态一样，故=，由u ∆123u --∆143u --∆123u --∆143u --∆图知，所以：123143w w ----∆>∆123143

q q ---->

4.9 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） 与 哪个大？（2）若b 、c 在同一条定温线上，

ab u ∆ac u ∆结果又如何？

答：b 、c 在同一条绝热线上，若b 、c 在同一条定温线上，二者相

ab ac u u ∆<∆等。

因为，a-b 加上b-c 过程=a-c 过程，而b-c 是个绝热过程，=0=，

u ∆u ∆q b c b c u w --∆+<0,故>0,所以有。若在定温线上=0，所以。

b c w -b c u -∆ab ac u u ∆<∆b c u -∆ab ac u u ∆=∆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，对于一般

g pv R T =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？

，，2211k

k p v p v =11

1122

k k T v

T v --=1111

22

K K K

K

T p T p ---

-

=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和膨胀功？

t w w 答：绝热过程，不管是否是可逆过程都有，故有：

,t w h w u =-∆=-∆