定容过程、定压过程、定温过程和定熵过程
工程热力学与传热学
一、选择题 (82分)1、定量气体吸收热量50kJ,同时热力学能增加了80kJ,则该过程是（）。
A、压缩过程B、膨胀过程C、熵减过程D、降压过程正确答案：A学生答案：A2、以下系统中,和外界即没有质量交换,又没有能量交换的系统是（）。
A、闭口系统B、开口系统C、绝热系统D、孤立系统正确答案：D学生答案：3、下列各热力过程,按多变指数大小排序,正确的是（）A、定熵过程>定温过程>定压过程>定容过程B、定容过程>定熵过程>定温过程>定压过程C、定压过程>定容过程>定熵过程>定温过程D、定温过程>定压过程>定容过程>定熵过程正确答案：B学生答案：4、等量空气从相同的初态出发,分别经历可逆绝热过程A和不可逆绝热过程B到达相同的终态,则两过程中热力学能的变化（）。
A、可逆过程>不可逆过程B、二者相等C、可逆过程<不可逆过程D、无法确定正确答案：B学生答案：5、对于理想气体的定容过程,以下说法正确的是（）。
A、定容过程中工质与外界没有功量交换B、定容过程中技术功等于工质的体积变化功C、工质定容吸热时,温度升高,压力增加D、定容过程中工质所吸收的热量全部用于增加工质的焓值正确答案：C学生答案：6、某液体的温度为T,若其压力大于温度T对应的饱和压力,则该液体一定处于（）状态。
A、未饱和液体B、饱和液体C、湿蒸汽D、过热蒸汽正确答案：A学生答案：7、在高温恒温热源和低温恒温热源之间有卡诺热机,任意可逆热机以及任意不可逆热机,以下说法正确的是（）。
卡诺热机是一种不需要消耗能量就能对外做功的机器B、热机的热效率:卡诺热机>可逆热机>不可逆热机C、热机的热效率:卡诺热机=可逆热机D、热机的热效率:可逆热机>不可逆热机正确答案：C学生答案：8、关于热力学第二定律的表述,以下说法错误的是（）。
A、功可以自发地无条件的转变为热B、热量可以自发地由高温物体传递至低温物体C、第二类永动机是不可能制造出来的D、可以从大气中取热并使之全部转变为功正确答案：D学生答案：9、下列物质:水、水蒸气、冰中,导热系数大小的排列顺序为（）。
《热力学》理想气体的热力过程
p2 p1
v1 v2
n
T2 T1
v1 v2
n1
T2 T1
p2 p1
(n1) / n
n lnp2 lnp1 lnv2 ln v1
(2)利用已知或可求的与n有关的能量求解
2020年10月20日
第四章 理想气体的热力过程
28
例4-3（p80） 有一台空气压缩机，压缩前空气的温度为27 ℃、 压力为0.1 MPa，气缸的容积为5 000 cm3；压缩后空气的温度升 高到213 ℃。压缩过程消耗的功为1.166 kJ。试求压缩过程的多变 指数n。
15
（2）图表法 由
ds
cp0
dT T
Rg
dp p
对可逆绝热过程可得
ln
p2 p1
1 Rg
T2
T1
c
p
0
dT T
A:利用热力性质表中的标准状态熵
ln
p2 p1
1 Rg
T1
T0
c
p
0
dT T
c T2
T0
p0
dT T
1 Rg
s0 T2
s0 T1
T2 工质的热力性质表中还提供了u与h的数值。
2020年10月20日
第四章 理想气体的热力过程
19
例4-2 (p76) 一台燃气轮机装置，从大气吸入温度为17 ℃、压 力为0.1 MPa的空气，然后在压气机中进行绝热压缩，使空气 的压力提高到0.9MPa。试求压气机消耗的轴功：(1)按定值比 热容计算；(2)按空气热力性质表计算。
思路：
定值比热容
2020年10月20日
第四章 理想气体的热力过程
14
变比热容分析
工程热力学 第四章 气体和蒸汽的基本热力过程.
2、多变过程的过程方程式(polytropic process)
pvn 定值 ln p n ln v 定值 即多变过程在 ln p ln v 图上为直线，斜率为n 。
■初、终状态参数之间的关系
定温线在p-v图上是等轴双曲线，在T-s图上是水平线
p
2′
T
1 2
2′ 1
2
O
vO
s
1-2：吸热减压膨胀；1-2′：放热增压压缩
q du pdv pdv Tds
■热量、过程功、技术功
u cV (T2 T1) 0 h cp (T2 T1) 0
பைடு நூலகம்
qT w wt T s
■过程方程式 v 定值
如汽油机气缸中的燃烧过程。 ■初、终状态参数之间的关系
p2 / p1 T2 / T1
即定容过程压力与温度成正比。
■在p-v图和T-s图上的表示
n (p / v)v np / v
nk cn n 1 cV cV (T / s)v T / cV
/
kg
(h)v
(h)p
cp
(t 400℃
100℃ 2
t1) 310.6kJ / kg
定容过程：
s cV
400℃ 100℃
ln
T2 T1
0.4414kJ /(kg K)
q u 224.5kJ / kg
w0
wt v( p1 p2v ) 86.1kJ / kg
●可以取(, ) 之间的所有数。 n v 定值（定容过程）
热工基础前三章的重点知识点总结
热工基础前三章的重点知识点总结1、平衡状态关于平衡状态的定义、实现条件、以及平衡与匀称、平衡与稳定的概念区分已在相应章节中进行了具体表达。
平衡状态具有确定的状态参数，这是平衡状态的特点。
平衡状态概念的提出，使整个系统可用一组统一的、并具有确定数值的状态参数来描述其状态，使热力分析大为简化，这也是工程热力学只讨论系统平衡状态的缘由所在。
2、状态参数及其性质状态参数是定量描述工质状态的状态量。
其性质是状态参数的改变量只取决于给定的初、终状态，与改变过程的路径无关。
假如系统经受一系列状态改变又返回初态，其全部状态参数的改变量为零。
在学过第二章之后，可与过程量—功量和热量进行对比，进一步加深对状态量的理解。
3、准平衡过程准平衡过程将“平衡”与“过程”这一对冲突统一了起来。
定义：由一系列连续的准平衡态组成的过程称为准平衡过程，又称准静态过程。
实现条件：〔1〕推动过程进行的势差〔压差、温差〕无限小；〔2〕驰豫时间短，即系统从不平衡到平衡的驰豫时间远小于过程进行所用的时间。
这样系统在任意时刻都无限接近于平衡态。
特点：系统内外势差足够小，过程进行得足够慢，而热力系复原平衡的速度很快，所以工程上的大多数过程都可以作为准平衡过程进行分析。
建立准平衡过程概念的好处：(1) 可以用确定的状态参数描述过程；〔2〕可以在参数坐标图上用一条连续曲线表示过程。
4、可逆过程准平衡过程概念的提出只是为了描述系统的热力过程，但为了计算系统与外界交换的功量和热量，就需要引出可逆过程的概念。
定义：过程能沿原路径逆向进行，并且系统与外界同时返回原态而不留下任何改变。
实现条件：在满意准平衡过程条件下，还要求过程中无任何耗散效应〔通过摩擦、电阻、磁阻等使功变为热的效应〕建立可逆过程概念的好处：(1) 由于可逆过程系统内外的势差无限小，可以认为系统内部的压力、温度与外界近似相等，因此可以用系统内的参数代替繁复、未知的外界参数，从而简化问题，使实际过程的计算成为可能，即先把实际过程当作可逆过程进行分析计算，然后再用由试验得出的阅历系数加以修正；〔2〕由于可逆过程是没有任何能量损失的抱负过程，因此，它给出了热力设备和装臵能量转换的抱负极限，为实际过程的改善指明白方向。
工程热力学名词解释
名词解释1.工程热力学在阐释热力学普遍原理的基础上，研究原理的应用，着重研究热能与其他形式能量的转换规律。
2.热能动力设备:从燃料燃烧中得到热能以及利用热能得到动力的整套设备，分为蒸汽动力装置和燃气动力装置。
工质经历吸热、膨胀做功、排热过程。
3.实现热能与机械能转化的媒介物质叫做工质，工质从中吸热的叫做热源（高温热源），放出热能的叫做冷源（低温热源）。
4.热力系统：被认为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统，边界，外界，闭口系(控制质量)：只有能量交换没有物质交换开口系（控制容积）：有能量和物质交换，绝热系统：无热量交换，孤立系统：无热量和质量交换。
5.1 bar=e5 pa1atm=1.01e5 pa1 at(工程大气压)=0.98e5 pa1mm hg=133.32pa1mmh2o =9.81 pa1atm=760mm hg = 10m h2o6.系统参数不随时间变化即为达到稳定状态，系统在不受外界影响条件下状态保持不变即为平衡状态。
准平衡状态（准静态过程）：过程进行得很缓慢，破坏平衡所需要的时间远大于弛豫时间，随时都不致掀桌偏离平衡状态。
进行的无限缓慢的过程。
气体工质在压力差作用下实现准平衡过程的条件是：气体工质和外界压力差、温度差无限小可逆过程：完成某一过程后，有可能使工质沿相同的路径恢复到原来状态，且不留下任何改变。
可逆过程=无耗散+准静态过程。
7.系统对外界做功为正，外界对系统做功为负；系统吸热为正，放热为负。
8.可逆循环：全部由可逆过程组成的循环，构成一条封闭的曲线内可逆循环：假象工质与热源间有一物体，物体与工质温差无限小。
工质的循环可看作可逆循环。
正向循环：将热能转化为机械能，使外界得到功；热动力循环逆向循环：将热量从低温热源传到高温热源，会消耗外功。
制冷装置，热泵9.推动功：工质在开口系统中流动而传递的功。
10.流动功：推动功差p1v1-p2v2是系统维持工质流动所需的功。
(完整版)工程热力学知识总结.doc
第一章基本概念1.基本概念热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。
边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。
外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。
闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。
开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。
绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。
孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。
单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。
复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。
单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。
多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。
均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。
非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。
热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。
平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。
状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。
如温度（T）、压力（ P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（）、焓（）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。
u h基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。
温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。
热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。
压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
相对压力：相对于大气环境所测得的压力。
3、5定容过程、定压过程、定温过程和定熵过程
第4章 理想气体的热力过程主要内容： 本章基本要求：4.1定容过程1．定义：气体在状态变化过程中比体积保持不变的过程。
2．过程方程式v 为定值，dv=03．确定初终状态参数之间的关系说明：定容过程中工质的绝对压力与绝对温度成正比，已知1122,,P T P T 或中任一个即可求得另一个终态的参数。
4、求过程中的熵定比热容理想气体进行定容过程时，根据),(ln ln 310v T f C v R T c s g V =++=可知，温度和熵的变化保持如下关系：10ln C T c s V '+=或01exp V c C s T '-= 5．求过程中的,q w根据特力学第一定律解析式∵00021==⇒=⇒=⎰pdv w pdv dv v∴q du δ=或1212u u w u u q v v -=+-=6．热力过程在P —V 图，T —S 图上表示4.2定压过程1．定义：工质在状态变化过程中压力保持不变的过程。
2．过程方程式3．初终态参数之间的关系P =定值pR T v g==定值 说明：定压过程中工质的v T 与成正比 4．求过程中的熵20ln C T c s p '+=或02exp p c C s T '-= 5．求过程中的q ，w6．热力过程在P —V 图，T —S 图上的表示。
定容： 120lnT T c s V =∆ 定压： 120ln T T c s p =∆ ∴曲线是对数曲线※从上图可知，定容过程与定压过程在T —S 图上都是一条对数曲线，但定压线的斜率小，更为平坦。
证明：∵ T vdpdh T pdv du ds -=+= 定容过程 q du pdv δ=+ ∴ duds T=∴ 0V v c T s T =⎪⎭⎫⎝⎛∂∂而定压过程∴ TdTc ds p 0= ∴ 0p p c T s T =⎪⎭⎫⎝⎛∂∂∵0000V p V p c Tc T c c <⇒>∴ 从同一点出发的定压线较平坦4.3定温过程1．定义：工质在状态变化过程中温度保持不变。
热力学知识点小结
H U pV
或
h u pv
焓的物理意义： 1.对流动工质和非流动工质，焓都是状态函数 2.对流动工质，焓既是状态参数，也是工质流动时携带的取决于热力状态的 那部分能量。 3.对非流动工质，焓仅是状态参数。
第三章
1.理想气体的状态方程 状态方程： pv RgT
（只能用于同一平衡状态，不能用于过程计算，压力为绝对压力，温度为绝 对温度）
根据过程特点分别为：定容过程：n=±∞，定压过程：n=0，定温过程：n=1， 定熵过程：n=
5
复习专用
2）过程中任意两状态间 p、v、T 参数之间的关系 由克拉贝龙方程
p1v1 T1
p2v2 T2
p3v3 T3
Rg
可以很容易地推得定容、定压和定温过程中任意两状态间 p、v、T 参数之间 的关系式。而对于多变过程和定熵过程，可以利用其状态方程和过程方程联立求 出。而且多变过程与定熵过程状态参数之间的关系式结构相同，只是多变指数不 同，所以推出一个就可得出另一个。
Rg
ln
v2 v1
s c
pln
T2 T1
Rg
ln
p2 p1
另外的： s
2
cv
1
dp p
2
cp
1
dv v
上式比热容为定值时： s
cv
ln
p2 p1
cp
ln v2 v1
3.理想气体的热力过程
1）4 种基本热力过程及多变过程的特点和过程方程 过程方程描述的是过程，即整个过程遵循相应的过程方程的规律变化。 4 种基本热力过程的特点是定容、定压、定温和定熵，也就是说这 4 种过程
《工程热力学与传热学》——期末复习题(答案)_87461427093600378
中国石油大学（北京）远程教育学院《工程热力学与传热学》——复习题答案热力学部分一.判断对错1.闭口系统具有恒定的质量，但具有恒定质量的系统不一定是闭口系统；（√）2.孤立系统一定是闭口系统，反之则不然；（√）3.孤立系统就是绝热闭口系统；（×）4.孤立系统的热力状态不能发生变化；（×）5.平衡状态的系统不一定是均匀的，均匀系统则一定处于平衡状态；（√）6.摄氏温度的零度相当于热力学温度的273.15 K；（√）7.只有绝对压力才能表示工质所处的状态，才是状态参数；（√）8.不可逆过程就是工质不能回复原来状态的过程；（×）9.系统中工质经历一个可逆定温过程，由于没有温度变化，故该系统中工质不能与外界交换热量；（×）10.气体吸热后热力学能一定升高；（×）11.气体被压缩时一定消耗外功；（√）12.气体膨胀时一定对外作功；（×）13.只有加热，才能使气体的温度升高；（×）14.封闭热力系内发生可逆定容过程，系统一定不对外作容积变化功；（√）15.工质所作的膨胀功与技术功，在某种条件下，二者的数值会相等；（√）16.由理想气体组成的封闭系统吸热后其温度必然增加；（×）17.流动功的改变量仅取决于系统进出口状态，而与工质经历的过程无关；（√）18.在闭口热力系中，焓h是由热力学能u和推动功p v两部分组成；（×）19.功不是状态参数，热力学能与流动功之和也不是状态参数；（×）20.对于确定的理想气体，其定压比热容与定容比热容之比c p/c V的大小与气体的温度无关；（×）21.理想气体绝热自由膨胀过程是等热力学能的过程；（×）22.有人说：“自发过程是不可逆过程，非自发过程就是可逆过程”，这种说法对吗？（×）23.自然界中发生的一切过程都必须遵守能量守恒与转换定律；（√）24.遵守能量守恒与转换定律的一切过程都能自发进行；（×）25.热力学第二定律可否表述为：“功可以完全转变为热，而热不能完全转变为功。
热力学简答题
热力学习题A一、简要问答题1.工程热力学的研究对象主要是什么？答：工程热力学的研究对象主要是能量转换，特别是热能转化为机械能的规律和方法，以及提高转化效率的途径，以提高能源利用的经济性。
2.热能的利用有哪两种基本的利用形式，并举例说明？答：一种是热能的直接利用，如冶金，化工，食品等工业和生活上的应用，另一种是热能的间接利用，如把热能转化成机械能或电能为人们提供动力。
3.何为工质？如何采用气体而不采用液体或固体作为热机的工质？答：工质是指在热机中工作的借以实现将热能转化成机械能的媒介物质，因气体的膨胀性与压缩性远比液体、固体要好，所以热机中的工质是采用气体，而不采用液体，更不能采用固体。
4.功量与热量有何不同和相同之处？答：相同之处：（1）都是过程量，而不是状态参数；（2）都是工质与外界交换的能量；（3）可逆过程都可图示。
不同之处：（1）功量是有序能（机械能）即功量是有规则的宏观运动能量的传递，在做功过程中往往伴随着能量形态的转化，而热量是无序能（热能）即热量是大量微粒子热运动的能量传递，传热过程中不出现能量形态的转化。
（2）有功转换的动力是压差，而有热交换的动力是温差，（3）功量与热量的计算表达式不同。
（4）功量可在p-vt图上图示，而热量是在T-s图上图示。
5.写出热力系统第一定律的文字表达？答：热力学第一定律的文字表述：热可以变为功，功也可以变为热，一定量的热消失时，必产生相应量的功，消耗一定量的功时，必出现与之对应的一定量的热。
6.写出1Kg工质的焓的符号与定义式及其能量含义，并指出焓是过程量还是状态参数。
答：焓的符号是h，其定义式是h=u+pv，其能量含义是系统中因引进1kg工质而获得的总能量是热力学能u与推动功pv之和，焓是状态参数，而不是过程量。
7.何为理想气体，并举例指出什么气体可视为理想气体？什么气体不能视为理想气体？答：理想气体是指其分子是具有弹性的，而不具有体积的质点，分子间没有相互作用力的假想气体。
五理想气体的性质与过程
２单位
根据物质量的不同，比热的单位为： 质量比热ｃ J/kgK ; 容积比热ｃ’ J/ｍ3K * 摩尔比热 Mｃ J/kmolK。 换算关系 c ’ =Ｍｃ/22.4=cρ０ *（这里m３指标准立方米，即Ｎｍ３）；
３热量的计算
⑴可逆过程 ｑ＝∫21Tds J/kg; Ｑ＝∫21Tds J/kg 一般无法使用，原因一是仅适用于可逆过 程，二是Ｔ＝ｆ（ｓ）函数形式难以确 定． ⑵借助于比热 由比热的定义，可以得到： Ｑ＝ｍ∫21cdT Ｊ（ｍ kg工质） ＝Ｖ0∫21c’dT Ｊ（Ｖ0 Nm３工质） ＝ｎ∫21ＭcdT Ｊ（ｎ kmol工质）
3
p-v 图
４传递的功量及热量
w=∫21pdv=0 wt=∫21-vdp=v(p1-p2) qv=△u ５比热 ｃ v
T-s 图
定压过程（Isostatic）
1 过程方程式 p=Const dp=0 2 初终状态参数间的关 系 v2/v1=T2/T1 dv/v=dT/T p2=p1 △u=ｃv(T2-T1) △h=ｃp(T2-T1)
２实际气体作为理想气体处理的判据 实际气体分子之间的距离足够远。 参数条件：p→０或ｖ→∞； 单、双原子气体在常温条件下， p＝1-2MPa即可认为是 p→0 。 状态条件：实际气体所处状态离液态较 远。
３实际意义
理想气体是一种经过科学抽象的假想气体 模型，在这种条件下的气体分子运动规律， 尤其是状态方程式可以大为简化。其作用 有二：
从而有： q= ∫ t2t1cdt =∫t20cdt－∫t10cdt =cm│t20ｔ2－cm│t10ｔ１，
注意：
⑴适用条件为理想气体．计算既较为简单 而且精度也较高． ⑵表中数值并非某一温度下的比热值． ⑶可以利用线性插值方法 如确定空气0-820℃的平均定压质量比热:
03第三章 热力性质和过程-定容、压、温、熵、多变过程
' s c p 01nT C2
' s C2 T exp c p0
斜率
T s p
' s C2 exp c p0
c p0
T c p0
表明, 温度愈高, 定压线的斜率也愈大。由 于 c p 0 cv 0 ,在相同的温度下, 定压线的斜率小于 定容线的斜率,因而整个定压线比定容线要平坦些。
变比热容理想气体定熵过程计算－热力性质表法
(1)相对压力之比等于绝对压力之比
s
对定熵过程1→2 可得
c p0 T
dT Rg 1np C2
T2
s2 s1
T1 T0
无论有无摩擦
h1=h2,所以
qT wT wt ,T
4. 定熵过程
定熵过程是热力系在保持比熵不变的条件下进行的膨胀 或压缩的过程。
例如在蒸汽轮机和压气机进行的过程就是近似于定熵过 程。
du pdv ds 0 T
即
du pdv 0
du qs ws
qs ( pdv ws ) qs wL,s qs qg ,s 0
3. 定温过程
定温过程是热力系在温度保持不变的情况下,热力系 进行的膨胀(吸热)或压缩(放热)过程。
例如在冷凝器和蒸发器中进行的过程就是定温过程
理想气体在定温过程中,压力和比体积保持反比关系: pv = RgT = 常数
在没有摩擦的情况下，理想气体定温过程的膨胀 功和技术功可分别计算如下：
wT pdv
功的计算 (无摩擦、定比热 容理想气体)
0 1 v1 p1v1 1 1 1 0 1 Rg T1 1 0 1 0 1 v1 v v2 0 1 2 o
理想气体的热力性质及基本热力过程
中，绝热过程线比定温过程线陡；在T-S图中为一条垂
直于S轴的直线。
注意：只有可逆的绝热过程才是定熵过程，不可逆
03-理想气体的热力性质及基本热力过
程--SCH
6
1）膨胀功：
2
w 1 pdv p(v2 v1)
对理想气体可写成： w p(v2 v1) Rg (T2 T1)
2）定压过程技术功：wt
2
1 vdp
0
03-理想气体的热力性质及基本热力过
程--SCH
7
3）定压过程吸热量计算
单原子气体 k=1.66 双原子气体 k=1.4 多原子气体 k=1.33
2、基本状态参数间的关系式：
p2
( v1 )k 或 T2
( v1 )k 1或 T2
(
p2
k 1
)k
p1
v2
T1
v2
T1
p1
因此有：工质绝热膨胀时，比容增大，压力降低，温度降低
03-理想气体的热力性质及基本热力过
程--SCH
q cpT h h2 h1
可见：定压过程中加给工质的热量等于工质焓的增加。
4、过程曲线 定压过程的p-v图及T-s图
平行于v 坐标的 直线
定压线为一 条斜率为正 的指数曲线
T-s图上的斜率：
1-2为定压加热过程，气体升温膨胀；
( T s
)p
T cp
2-1为定压放热过程，气体降温压缩。
03-理想气体的热力性质及基本热力过
程--SCH
11
概念：定熵过程是可逆绝热的热力过程为定熵过程。也称 为可逆绝热过程。如电厂汽轮机中的蒸汽的膨胀过程可近似 看为定熵过程。q=0的热力过程. 1、过程方程式： pvk 常数 或p2v2 p1v1 常数 k----绝热指数或比热比, k=cp/cv
工程热力学与传热学——期末复习题
中国石油大学（北京）远程教育学院期末复习题《工程热力学与传热学》一. 选择题1. 孤立系统的热力状态不能发生变化；（×）2. 孤立系统就是绝热闭口系统；（×）3. 气体吸热后热力学能一定升高；（×）4. 只有加热，才能使气体的温度升高；（×）5. 气体被压缩时一定消耗外功；（√ ）6. 封闭热力系内发生可逆定容过程，系统一定不对外作容积变化功；（√ ）7. 流动功的改变量仅取决于系统进出口状态，而与工质经历的过程无关；（√ ）8. 在闭口热力系中，焓h是由热力学能u和推动功pv两部分组成。
（×）9. 理想气体绝热自由膨胀过程是等热力学能的过程。
（×）10. 对于确定的理想气体，其定压比热容与定容比热容之比cp/cv的大小与气体的温度无关。
（×）11. 一切可逆热机的热效率均相同；（×）12. 不可逆热机的热效率一定小于可逆热机的热效率；（×）13. 如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程的熵变等于可逆过程的熵变；（√ ）14. 如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程的熵变大于可逆过程的熵变；（×）15. 不可逆过程的熵变无法计算；（×）16. 工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小；（×）17. 封闭热力系统发生放热过程，系统的熵必然减少。
（×）18. 由理想气体组成的封闭系统吸热后其温度必然增加；（×）19. 知道了温度和压力，就可确定水蒸气的状态；（×）20. 水蒸气的定温膨胀过程满足Q=W；（×）21. 对未饱和湿空气，露点温度即是水蒸气分压力所对应的水的饱和温度。
（√）二. 问答题1. 说明什么是准平衡过程？什么是可逆过程？指出准平衡过程和可逆过程的关系。
3、5定容过程、定压过程、定温过程和定熵过程
第4章 理想气体的热力过程主要内容：本章基本要求：4.1定容过程1．定义：气体在状态变化过程中比体积保持不变的过程。
2．过程方程式 v 为定值，dv=03．确定初终状态参数之间的关系121212v v vP P R T T v===== 常数说明：定容过程中工质的绝对压力与绝对温度成正比，已知中1122,,P T P T 或任一个即可求得另一个终态的参数。
4、求过程中的熵定比热容理想气体进行定容过程时，根据可知，温度和熵的变化保持如下关系：),(ln ln 310v T f C v R T c s g V =++=或10ln C T c s V '+=01expV c C s T '-=5．求过程中的,q w根据特力学第一定律解析式q du pdvδ=+∵00021==⇒=⇒=⎰pdv w pdv dv v ∴q duδ=Tds du Tduds T pdv du ds =⇒=⇒+=1210202121t c t c cVdT Tds q t V t V v -===∴⎰⎰或1212u u w u u q v v -=+-=⎰-=-=2121,)(p p v vdp w v t 6．热力过程在P —V 图，T —S 图上表示121 2.0T P S T u -↑→↑-∆>↑∆↑加热， 吸热， q>012'-↓→↓放热,T P 120S T u '-∆<↓∆↓方热， q<04.2定压过程1．定义：工质在状态变化过程中压力保持不变的过程。
2．过程方程式P =定值3．初终态参数之间的关系=定值P =定值p R T v g=说明：定压过程中工质的成正比v T 与4．求过程中的熵或20ln C T c s p '+=02exp p c C s T '-=2expp p p pc T c c C s s T ='-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂5．求过程中的q ，wq dh vdpδ=-21q h vdp=∆-⎰h=∆21,=-=⎰vdp w p t)(1221v v p pdv w p -==⎰6．热力过程在P —V 图，T —S 图上的表示。
定容过程、定压过程、定温过程和定熵过程
定容过程、定压过程、定温过程、定熵过 程、多变过程
按热力系与外界的相互作用
不作功过程、绝热过程、混合过程、充气 过程、放气过程等
二、定容过程
定容过程
定容过程是热力系在保持比体积不变的情况下 进行的吸热或放热过程
例如：斯特林发动机，苞米花机加热
功和热量的计算
在没有摩擦的情况下,定容过程的膨胀功、技术功 和热量分别计算如下：
2
wp 1 pdv v( p2 p1)
2
wt, p 1 vdp 0
qp
2
Tds
1
2
1 cpdT c p
t2 0
t2
c
p
t1 0
t1
qp h2 h1 wt, p h2 h1
定比热容理想气体进行定容过程时，温度和熵的 变化保持如下关系：
s cv0 lnT Rg ln v C1 f3 T ,v
斜率：
温度T 愈高，定容线的斜率
功和热量的计算：
T s
v愈大
在没有摩擦的情况下,定容过程的膨胀功、技术功和热量
分别计算如下：
Rg1npr1 C
Rg 1n
p2 p1
pr 2 p2 pr1 p1
变比热容理想气体定熵过程计算
相对比体积之比等于绝对比体积之比
根据熵的表达式
s
cv0 T
dT
+Rg 1nv
C1
对定熵过程1→2可得
将迈耶公式代入
即
将 式代入
sT02
sT01
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V = 常数 V2 = V1 dV = 0
对于理想气体，根据其状态方程（pv=RgT)，在定容过 程中其压力与温度成正比，即：
过程图示 p-v 中，定容过程为一条垂直线 T-s 中，定比热容理想气体进行的定容过程是一条指数曲线
1→2 为定容吸热
1→2’ 为定容放热
定熵过程的一般条件
定熵过程的条件
即 又知
可得
即
只要过程进行时热力系向外界放出的热量始终等 于热力系内的热产，那么过程就是定熵的。
通常所说的定熵过程是指无摩擦的绝热过程，即 的情况。
定义
定熵过程是热力系在保持比熵不变的条 件下进行的膨胀或压缩的过程
例如：蒸汽轮机和压气机进行的过程
一、概述
1、研究热力过程的任务和目的
研究热力过程主要有两个任务
根据过程特点和状态方程来确定过程中状态参 数的变化规律
利用能量方程来分析计算在过程中热力系与外 界交换的能量和质量
研究热力过程的目的是分析热力过程 中影响参数变化和能质交换的因素,从 而寻找改善过程的措施
2、热力过程分类
在 p-v 图中，理想气体的定温过程是一条等边双曲线 在 T-s 图中，定温过程是一条水平线
功和热量的计算
在没有摩擦的情况下，理想气体定温过程的膨
胀功和技术功可分别计算如下：
wT
2
pdv
1
2 1
RgT vdv来自RgT1nv2 v1
wt,T
2
vdp
1
2 RgT 1p
γ0 ——定熵指数
过程图示
在压容图中，定比热容理想气体的定熵过程是一条高次 双曲线（γ0>1）；
在温熵图中， 定熵过程是一条垂直线
功的计算(无摩擦、定比热容理想气体)
膨胀功：
从式
vdp 0 pdv
技术功
wt,s
2
vdp
1
0
2 1
pdv
0ws
定比热容理想气体进行定容过程时，温度和熵的 变化保持如下关系：
s cv0 lnT Rg ln v C1 f3 T ,v
斜率：
温度T 愈高，定容线的斜率
功和热量的计算：
T s
v愈大
在没有摩擦的情况下,定容过程的膨胀功、技术功和热量
分别计算如下：
T2 T1
Rg
1n
v2 v1
令
或
则得：
即：
所以
vr 2 v2 vr1 v1
理想气体的 cp0 只是温度的函数，可知 vr 也都只是温度的函数
以及 pr 和
在附表5中列出了空气在不同温度下的 、 pr和 vr 的值，对变比热容理想气体定熵过程进行计算时可查用
表中还列出了不同温度下的热力学能（u）和焓 （h），这给定熵过程功的计算带来很大方便。
2
wv 1 pdv 0
2
wt,v 1 vdp v( p1 p2 )
qv
2
Tds
1
2
1 cvdT cv
t2 0
t2
cv
tt1
01
qv u2 u1 wv u2 u1
三、定压过程
定义
定压过程是指热力系在保持压力不变的情况下 进行的吸热或放热过程
• 变比热容定熵过程的膨胀功和技术功分 别等于过程中热力学的减少和焓的减少：
膨胀功： ws u1 u2 技术功： wh,s h1 h2
结束
工程热力学A
Engineering Thermodynamics
T
THERMODYNAMICS
第三章 气体的热力性质和热力过程
Thermodynamic Properties and Process for Gases
T
THERMODYNAMICS
3-5 定容过程、定压过程、定温过程和定熵 过程
四、定温过程
定义
定温过程是热力系在温度保持不变的情况下，热 力系进行的膨胀（吸热）或压缩（放热）过程
例如：冷凝器和蒸发器中进行的过程
过程方程和状态参数变化规律
T = 常数 T2 = T1
dT = 0
理想气体在定温过程中，压力和比体积保持反比 关系: pv = RgT = 常数
过程图示
功和热量的计算
在没有摩擦的情况下,定容过程的膨胀功、技术功 和热量分别计算如下：
2
wp 1 pdv v( p2 p1)
2
wt, p 1 vdp 0
qp
2
Tds
1
2
1 cpdT c p
t2 0
t2
c
p
t1 0
t1
qp h2 h1 wt, p h2 h1
v p p v s
将上式积分：
0
dv v
dp p
常数
如比热容（cp0 和 cv0）是定值，则热容比 γ0 也是 定值。所以，对定比热容理想气体得：
pv0 常数
Tv01 常数
T p( 0 1) / 0
常数
定比热容理想气体定熵过程的关系式
过程方程和状态参数变化规律
s = 常数
s2 = s1
ds = 0
理想气体的定熵过程
可得：
ds cpo dT Rg dp 0
T
p
cpo dT Rg dp
T
p
ds cvo dT Rg dv 0
T
v
cvo dT Rg dv
T
v
二式相除得：
cp0 cv0
0
按热力过程中热力系内部的特征
定容过程、定压过程、定温过程、定熵过 程、多变过程
按热力系与外界的相互作用
不作功过程、绝热过程、混合过程、充气 过程、放气过程等
二、定容过程
定容过程
定容过程是热力系在保持比体积不变的情况下 进行的吸热或放热过程
例如：斯特林发动机，苞米花机加热
例如：在燃烧室和锅炉进行的过程
过程方程和状态参数变化规律
p = 常数
p2= p1
dp=0
对于理想气体，根据其状态方程，在定压过程中其比体积和温 度成正比，即：
过程图示
在p – v 图中, 定压过程是一条水平线 在T – s 图中, 定比热容理想气体定压过程是一条指数曲线
定比热容理想气体进行定容过程时，根据理 想气熵的计算公式可知温度和熵的变化将保 持如下的关系：
Rg1npr1 C
Rg 1n
p2 p1
pr 2 p2 pr1 p1
变比热容理想气体定熵过程计算
相对比体积之比等于绝对比体积之比
根据熵的表达式
s
cv0 T
dT
+Rg 1nv
C1
对定熵过程1→2可得
将迈耶公式代入
即
将 式代入
sT02
sT01
Rg
1n
C2
对定熵过程1→2可得
s2 s1
T2 c p0 T1 T
dT
Rg1n
p2 p1
0
取一参考温度T0，将上式变换为
T2 cp0 dT
T0 T
T1 c p0 T0 T
dT
Rg 1n
p2 p1
令
则得
再令
或 则得
即
Rg1npr2 C
s cp0 lnT Rg ln p C2 f3 T , p
exp s C2'
它的斜率是：
T s
p
cp0 T
cp0
cp0
表明：温度愈高, 定压线的斜率也愈大；
由于 cp0 cv0 ，在相同的温度下, 定压线的斜
率小于定容线的斜率，因而整个定压线比定容 线要平坦些。
dp
RgT1n
p1 p2
v2 p1 v1 p2
wT
RgT1n
v2 v1
RgT1n
p1 p2
wt,T
在无摩擦的情况下，定温过程的热量为: 对理想气体所进行的定温过程
另外，根据热力学第一定律表达式，对定温过程 可得:
理想气体定温过程中，无论有无摩擦下列关系始 终成立:
五、定熵过程
0
0
1
RgT1
1
v1 v2
0
1
0
0
1
RgT1
1
p2 p1
01 /0
变比热容理想气体定熵过程计算（热力性质表法）
相对压力之比等于绝对压力之比
s
cp0 T
dT
Rg 1np