工程热力学第四章思考题答案

工程热力学第四章思考题答
案
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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P2，试问终了温度T2是否可用下式
计算为什么
1
2
2
()
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T2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. Δｕab>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=的膨胀过程，判断q，w，Δu
的正负；
答：n=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=的压缩过程，判断q ，w ，
Δu 的正负。

答：n=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，
1
2
1
11
n
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。