工程热力学第四章思考题答案

第四章思考题

4-1 容器被闸板分割为A 、B 两部分。A 中气体参数为P A 、T A ，B 为真空。现将隔板抽去，气体作绝热自由膨胀，终压将为P 2，试问终了温度T 2是否可用下式计算？为什么? 122()k k A A

p T T p -=

答：气体作绝热自由膨胀是不可逆绝热过程，因此终了温度T 2不可用上式计算。

4-2 今有任意两过程a-b ，b-c ，b 、c 两点在同一定熵线上，如图所示。试问：Δｕab 、Δｕac 哪个大？再设b 、c 两点在同一条定温线上，结果又如何？

答：由题可知，因b 、c 两点在同一定熵线上T b >T c , ｕb >ｕc . Δｕ

ab >Δｕac 。

若b 、c 两点在同一条定温线上，T b =T c , ｕb =ｕc . Δｕab =Δｕac 。

4-3将满足下列要求的多变过程表示在p-v 图和T-s 图上（工质为空气）。

（1）工质又升压、又升温、又放热； （2）工质又膨胀、又降温、又放热；

（3）n=1.6的膨胀过程，判断q ，w ，Δu 的

正负；

答：n=1.6的压缩过程在p-v 图和T-s 图上

表示为1→2过程。在此过程中q>0, w<0，

Δu>0

（4）n=1.3的压缩过程，判断q ，w ，Δu 的正负。

答：n=1.3的压缩过程在p-v 图和T-s 图上表示为1→2过程。在此过程中q<0，w<0，Δu>0

4-4将p-v 图表示的循环，如图所示，表示在T －s 图上。图中：2-3，5-1，为定容过程；1-2，4-5为定熵过程；3-4为定压过程。

答：T-s 图如图所示

4-5 以空气为工质进行的某过程中，加热量的一半转变为功，

试问过程的多变指数n 为多少？试在p-v 图和T-s 图上画出该过程的大概位置（比热容比可视为定值）。

答：多变过程中，遵循热力学第一定律q u w =∆+，由题可知12q u =∆，由于v 21()1

n -k q c T T n =--，所以()v 21v 21()()21n -k c T T c T T n -=--即：()121n -k n =-，0.6n =

4-6如果采用了有效的冷却方法后，使气体在压气机汽缸中实现了定温压缩，这时是否还需要采用多级压缩？为什么？（6分）

答：还需要采用多级压缩，由余隙效率可知，12111n v p c p λ⎡⎤⎛⎫⎢⎥=-- ⎪⎢⎥⎝⎭⎢⎥⎣⎦

，余隙使一部分气缸容积不能被有效利用，压力比越大越不利。因此，当需要获得较高压力时，必须采用多级压缩。

4-7 一个气球在太阳光下晒热，里面空气进行的是什么过程？在p-v图和T-s图上画出过程的大致位置。如不考虑气球薄膜在膨胀过程中的弹力作用，气体进行的过程又将如何表示？答：一个气球在太阳光下晒热，里面空气进行的是升温、升压和膨胀过程。

如不考虑气球薄膜在膨胀过程中的弹力作用，则里面气体所受压力为外界大气压力，所以气体进行的过程为定压过程。