工程热力学1-5章思考题解答总结
工程热力学课后问题详解

⼯程热⼒学课后问题详解《⼯程热⼒学》沈维道主编第四版课后思想题答案(1~5章)第1章基本概念⒈闭⼝系与外界⽆物质交换,系统内质量将保持恒定,那么,系统内质量保持恒定的热⼒系⼀定是闭⼝系统吗? 答:否。
当⼀个控制质量的质量⼊流率与质量出流率相等时(如稳态稳流系统),系统内的质量将保持恒定不变。
⒉有⼈认为,开⼝系统中系统与外界有物质交换,⽽物质⼜与能量不可分割,所以开⼝系不可能是绝热系。
这种观点对不对,为什么?答:不对。
“绝热系”指的是过程中与外界⽆热量交换的系统。
热量是指过程中系统与外界间以热的⽅式交换的能量,是过程量,过程⼀旦结束就⽆所谓“热量”。
物质并不“拥有”热量。
⼀个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放⽆关。
⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答:“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间⽽变化,这是它们的共同点;但平衡状态要求的是在没有外界作⽤下保持不变;⽽平衡状态则⼀般指在外界作⽤下保持不变,这是它们的区别所在。
⒋倘使容器中⽓体的压⼒没有改变,试问安装在该容器上的压⼒表的读数会改变吗?在绝对压⼒计算公式b e p p p =+ ()b p p >; b v p p p =- ()b p p <中,当地⼤⽓压是否必定是环境⼤⽓压?答:可能会的。
因为压⼒表上的读数为表压⼒,是⼯质真实压⼒与环境介质压⼒之差。
环境介质压⼒,譬如⼤⽓压⼒,是地⾯以上空⽓柱的重量所造成的,它随着各地的纬度、⾼度和⽓候条件不同⽽有所变化,因此,即使⼯质的绝对压⼒不变,表压⼒和真空度仍有可能变化。
“当地⼤⽓压”并⾮就是环境⼤⽓压。
准确地说,计算式中的Pb 应是“当地环境介质”的压⼒,⽽不是随便任何其它意义上的“⼤⽓压⼒”,或被视为不变的“环境⼤⽓压⼒”。
⒌温度计测温的基本原理是什么?答:温度计对温度的测量建⽴在热⼒学第零定律原理之上。
它利⽤了“温度是相互热平衡的系统所具有的⼀种同⼀热⼒性质”,这⼀性质就是“温度”的概念。
工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)

工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版第1章 基本概念及定义1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量将保持恒定,那么,系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答:否。
当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时(如稳态稳流系统),系统内的质量将保持恒定不变。
2.有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系不可能是绝热系。
这种观点对不对,为什么? 答:不对。
“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。
热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量,是过程量,过程一旦结束就无所谓“热量”。
物质并不“拥有”热量。
一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。
⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系? 答:“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化,这是它们的共同点;但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变;而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变,这是它们的区别所在。
⒋倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?在绝对压力计算公式中,当地大气压是否必定是环境大气压?答:可能会的。
因为压力表上的读数为表压力,是工质真实压力与环境介质压力之差。
环境介质压力,譬如大气压力,是地面以上空气柱的重量所造成的,它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化,因此,即使工质的绝对压力不变,表压力和真空度仍有可能变化。
“当地大气压”并非就是环境大气压。
准确地说,计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压力,而不是随便任何其它意义上的“大气压力”,或被视为不变的“环境大气压力”。
⒌温度计测温的基本原理是什么?答:温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。
它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”,这一性质就是“温度”的概念。
工程热力学课后思考题及答案

⼯程热⼒学课后思考题及答案第⼀章思考题1、如果容器中⽓体压⼒保持不变,那么压⼒表的读数⼀定也保持不变,对吗?答:不对。
因为压⼒表的读书取决于容器中⽓体的压⼒和压⼒表所处环境的⼤⽓压⼒两个因素。
因此即使容器中的⽓体压⼒保持不变,当⼤⽓压⼒变化时,压⼒表的读数也会随之变化,⽽不能保持不变。
2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系答:平衡(状态)值的是热⼒系在没有外界作⽤(意即热⼒、系与外界没有能、质交换,但不排除有恒定的外场如重⼒场作⽤)的情况下,宏观性质不随时间变化,即热⼒系在没有外界作⽤时的时间特征-与时间⽆关。
所以两者是不同的。
如对⽓-液两相平衡的状态,尽管⽓-液两相的温度,压⼒都相同,但两者的密度差别很⼤,是⾮均匀系。
反之,均匀系也不⼀定处于平衡态。
但是在某些特殊情况下,“平衡”与“均匀”⼜可能是统⼀的。
如对于处于平衡状态下的单相流体(⽓体或者液体)如果忽略重⼒的影响,⼜没有其他外场(电、磁场等)作⽤,那么内部各处的各种性质都是均匀⼀致的。
3、“平衡”和“过程”是⽭盾的还是统⼀的?答:“平衡”意味着宏观静⽌,⽆变化,⽽“过程”意味着变化运动,意味着平衡被破坏,所以⼆者是有⽭盾的。
对⼀个热⼒系来说,或是平衡,静⽌不动,或是运动,变化,⼆者必居其⼀。
但是⼆者也有结合点,内部平衡过程恰恰将这两个⽭盾的东西有条件地统⼀在⼀起了。
这个条件就是:在内部平衡过程中,当外界对热⼒系的作⽤缓慢得⾜以使热⼒系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。
4、“过程量”和“状态量”有什么不同?答:状态量是热⼒状态的单值函数,其数学特性是点函数,状态量的微分可以改成全微分,这个全微分的循环积分恒为零;⽽过程量不是热⼒状态的单值函数,即使在初、终态完全相同的情况下,过程量的⼤⼩与其中间经历的具体路径有关,过程量的微分不能写成全微分。
因此它的循环积分不是零⽽是⼀个确定的数值。
习题1-1 ⼀⽴⽅形刚性容器,每边长 1 m ,将其中⽓体的压⼒抽⾄ 1000 Pa ,问其真空度为多少毫⽶汞柱?容器每⾯受⼒多少⽜顿?已知⼤⽓压⼒为 0.1MPa 。
工程热力学-课后思考题答案(童维道、沈钧耕编)

热力学能不变。
若有一小孔,以 B 为热力系进行分析
Q
dEcv
h2
c
2 f
2
2
gz2 m2
h1
c
2 f1
2
gz1 m1
Wi
只有流体的流入没有流出,Q 0,Wi 0 ,忽略动能、势能
dECV h1m1 dU h1m1
9.答:在工程热力学里需要的是过程中热力学能、焓、熵的变化量。热力学能、焓、熵都 只是温度的单值函数,变化量的计算与基准的选取无关。热力学能或焓的参照状态通常取
0K 或 0℃时焓值为 0,热力学能值为 0。熵的基准状态取 p0 =101325Pa、T0 =0K 熵值为 0
10.答:气体热力性质表中的 u、h 及 s 0 基准是态是 T0 , p0 ,T0 0K , p0 =101325Pa
第三章 理想气体的热力学能与焓熵计算
1.答:理想气体:分子为不占体积的弹性质点,除碰撞外分子间无作用力。理想气体是实 际气体在低压高温时的抽象,是一种实际并不存在的假想气体。
判断所使用气体是否为理想气体 j 依据气体所处的状态(如:气体的密度是否足够小) 估计作为理想气体处理时可能引起的误差;
k 应考虑计算所要求的精度。若为理想气体则可使用理想气体的公式。
U h1m1
B 部分气体的热力学能增量为 U ,A 部分气体的热力学能减少量为 U
2.答:热力学第一定律能量方程式不可以写成题中所述的形式。对于 q u pv 只有在特 殊情况下,功 w 可以写成 pv 。热力学第一定律是一个针对任何情况的定律,不具有 w = pv
这样一个必需条件。对于公式 q2 q1 u2 u1 w2 w1 ,功和热量不是状态参数所以
工程热力学思考题及答案.

工程热力学思考题及答案第一章基本概念1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答:不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。
2.有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。
对不对,为什么?答:这种说法是不对的。
工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。
3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答:只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下,这是它们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4.假如容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式p = p b+p e(p >p b),p v=p b−p (p b<p)中,当地大气压是否必定是环境大气压?答:压力表的读数可能会改变,根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
5.温度计测温的基本原理是什么?答:温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6.经验温标的缺点是什么?为什么?答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.促使系统状态变化的原因是什么?答:系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化。
8.(1)将容器分成两部分,一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板。
工程热力学思考题及答案之欧阳德创编

工程热力学思考题及答案第一章基本概念1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答:不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。
2.有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。
对不对,为什么?答:这种说法是不对的。
工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。
3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答:只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下,这是它们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4.假如容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式p = pb+pe(p >pb),pv=pb−p (pb<p)中,当地大气压是否必定是环境大气压?答:压力表的读数可能会改变,根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
5.温度计测温的基本原理是什么?答:温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6.经验温标的缺点是什么?为什么?答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.促使系统状态变化的原因是什么?答:系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化。
8.(1)将容器分成两部分,一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板。
清华大学工程热力学思考题答案

可确定内能和焓。但理想气体的内能和焓只决定于温度,与压 力,比容无关,前后有否矛盾,如何理解?
答:不矛盾。
பைடு நூலகம்
理想气体内能和焓只决定于温度,这是由于理想气体本身假设决定
的。对于理想气体模型,假设其分子之间没有相互作用力,也就不存在
分子之间的内位能。再结合理想气体方程,则有:
因此,理想气体的内能和焓只决定于温度,而与压力、比容无关。
口系统热力学第一定律,,有0〈〈(吸热)。 4. 推进功与过程有无关系?
答:推进功是因工质出、入开口系统而传递的功。推进功是工质在流动 中向前方传递的功,并且只有在工质的流动过程中才出现。当系统出口 处工质状态为(,)时,1kg工质流出系统,系统所需要做出的推进功 为。推进功的大小仅与选取出口处的压力和比容数值的乘积有关,因此 是状态参数,且为广延参数。
温度的单值函数等条件出发,导得,于是他认为理想气体的熵 应是温度的单值函数。判断是否正确?为什么? 答:是不正确的。 因为得到结论的条件中有错误,理想气体的比热容不是温度的单值 函数。对于理想气体,只有定容和定压比热容才是温度的单值函数。同 时,的表述有问题,因为,因此得到的不仅是可逆过程的换热量,而是 任意过程的换热量。因此将(2)代入(1)中是不正确的。 10. 在u-v图上画出定比热容理想气体的可逆定容加热过程,可逆
工程热力学思考题

工程热力学思考题第一章基本概念与定义1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答:不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。
2.有人指出,开口系统中系统与外界存有物质互换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能将就是边界层系则。
对不对,为什么?答:这种说法是不对的。
工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。
3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答:只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下,这是他们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4.倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式bep=p+p()bp>p,bvp=p?p()bp<p中,当地大气压是否必定是环境大气压?请问:压力表的读数可能会发生改变,根据压力仪表所处的环境压力的发生改变而发生改变。
当地大气压不一定就是环境大气压。
环境大气压就是指压力仪表所处的环境的压力。
5.温度计测温的基本原理就是什么?答:温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6.经验温标的缺点是什么?为什么?答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.促使系统状态变化的原因是什么?答:系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变。
8(1)将容器分为两部分,一部分上装气体,一部分抽成真空,中间就是隔板。
工程热力学思考题答案 X页.doc

第一章基本概念与定义1.答:不一定。
稳定流动开曰系统内质量也可以保持恒定2.答:这种说法是不对的。
工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。
3.答:只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响卜,这是他们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4.答:压力表的读数可能会改变,根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
5.答:温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6.答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
山于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.答:系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。
8.答:(1)第一种情况如图IT (a),不作功(2)第二种情况如图IT (b),作功(3)第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来,第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。
9.答:经历一个不可逆过程后系统可以恢夏为原来状态。
系统和外界整个系统不能恢夏原来状态。
10.答:系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后,系统恢复到原来状态,外界没有变化; 若存在不可逆因素,系统恢夏到原状态,外界产生变化。
11.答:不一定。
主要看输出功的主要作用是什么,排斥大气功是否有用。
第二章热力学第一定律1.答:将隔板抽去,根据热力学第一定律0 =小"+巧其中g = O,w = °所以容器中空气的热力学能不变。
工程热力学课后思考题答案——第一章

第2章热力学第一定律1.热力学能就是热量吗?不是。
热力学能是工质的状态参数,是工质的性质,是工质内部储存能量,是与状态变化过程无关的物理量。
热量是工质状态发生变化时通过系统边界传递的热能,其大小与变化过程有关,热量不是状态参数。
2.若在研究飞机发动机中工质的能量转换规律时把参考坐标建在飞机上,工质的总能中是否包括外部储存能?在以氢、氧为燃料的电池系统中系统的热力学能是否应包括氢和氧的化学能?无论参考坐标建立在何处,工质的总能中始终包括外部储存能,只不过参考坐标建立合适,工质的宏观动能、宏观势能的值等于零,便于计算。
氢氧燃料电池中化学能变化是主要的能量变化,因而不可忽略。
3.能否由基本能量方程式得出功、热量和热力学能是相同性质的参数的结论?q= u+w不能。
基本能量方程式仅仅说明且充分说明功、热量和热力学能都是能量,都是能量存在的一种形式,在能量的数量上它们是有等价关系的。
而不涉及功、热量和热力学能的其他属性,也表明功、热量和热力学能的其他属性与能量本质无关。
4.一刚性容器,中间用绝热隔板B中保持真空,如图2-12所示。
若将隔板抽去,分析容器中空气的热图2-12自由膨胀力学能将如何变化?若在隔板上有一小孔,气体泄漏入B 中,分析A 、B 两部分压力相同时A 、B 两部分气体热力学能如何变化?⑴定义容器内的气体为系统,这是一个控制质量。
由于气体向真空作无阻自由膨胀,不对外界作功,过程功;容器又是绝热的,过程的热量,因此,根据热力学第一定律,应有,即容器中气体的总热力学能不变,膨胀后当气体重新回复到热力学平衡状态时,其比热力学能亦与原来一样,没有变化;若为理想气体,则其温度不变。
⑵当隔板上有一小孔,气体从A 泄漏人B 中,若隔板为良好导热体,A 、B 两部分气体时刻应有相同的温度,当A 、B 两部分气体压力相同时,A 、B 两部分气体处于热力学平衡状态,情况像上述作自由膨胀时一样,两部分气体将有相同的比热力学能,按其容积比分配气体的总热力学能;若隔板为绝热体,则过程为A 对B 的充气过程,由于A 部分气体需对进入B 的那一部分气体作推进功,充气的结果其比热力学能将比原来减少,B 部分气体的比热力学能则会比原来升高,最终两部分气体的压力会达到平衡,但A 部分气体的温度将比B 部分的低5.热力学第一定律的能量方程式是否可写成下列形式?为什么?q =∆u +pvq 2-q 1=(u 2-u 1)+(w 2-w 1)不可以。
大学工程热力学-思考题答案.docx

第一章基本概念与定义1.答:不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定2.答:这种说法是不对的。
工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。
3.答:只有在没冇外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称Z为平衡状态。
稳定状态只要其丁质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响卜,这是他们的木质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4.答:压力表的读数可能会改变,根据圧力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气圧是指压力仪表所处的环境的压力。
5.答:温度计随物体的冷热程度不同冇显苕的变化。
6.答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
山于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采川不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.答:系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。
8.答:(1)第一种情况如图IT (a),不作功(2)第二种情况如图IT (b),作功(3)第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来,第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。
9.答:经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。
系统和外界整个系统不能恢复原来状态。
10.答:系统经历一可逆正向循环及英逆向可逆循环后,系统恢复到原來状态,外界没冇变化; 若存在不可逆因索,系统恢复到原状态,外界产生变化。
11.答:不一定。
主要看输出功的主要作用是什么,排斥大气功是否冇用。
第二章热力学第一定律1.答:将隔板抽去,根据热力学第一定律9二A" + w其中q = O,w = O所以容器中空气的热力学能不变。
工程热力学思考题及答案(A4)

工程热力学思考题及答案第 一 章 基本概念与定义1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答:不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。
2.有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。
对不对,为什么?答:这种说法是不对的。
工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。
3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答:只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下,这是他们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4.倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式e b p p p += )(b p p >,v b p p p -= )(b p p <中,当地大气压是否必定是环境大气压? 答:压力表的读数可能会改变,根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
5.温度计测温的基本原理是什么?答:温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6.经验温标的缺点是什么?为什么?答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.促使系统状态变化的原因是什么? 答:系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变。
2021年工程热力学思考题及答案

工程热力学思考题及答案欧阳光明(2021.03.07)第一章基本概念1.闭口系与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答:不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。
2.有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。
对不对,为什么?答:这种说法是不对的。
工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。
3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答:只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下,这是它们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4.假如容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式p = pb+pe(p >pb),pv=pb−p (pb<p)中,当地大气压是否必定是环境大气压?答:压力表的读数可能会改变,根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
5.温度计测温的基本原理是什么?答:温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6.经验温标的缺点是什么?为什么?答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.促使系统状态变化的原因是什么?答:系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化。
工程热力学思考题及答案之欧阳理创编

率;(×)(3)可逆循环的热效率都相等;(×)
t
6. 循环热效率公式
q1 q2 q1
t
T1 T2 T1
是否完全相同?
各适用于哪些场合?
t
答:这两个公式不相同。
q1 q2 q1
适用于任何工质,任
t
何循环。
T1 T2 T1
适用于任何工质,卡诺循环
7. 与大气温度相同的压缩空气可以膨胀做功,此事实是 否违反了热力学第二定律?
, S f ,可逆
S g,不可逆 S g,可逆 是否正确?
答: 、 、 S不可逆 S可逆 S f ,不可逆 S f ,可逆 S g,不可逆 S g,可逆
(6) 不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵,S2>S1,不
可逆绝热压缩的终态熵小于初态熵S2<S1?
答:不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵S2>S1 不可逆
在闭口系能量方程式中?
答:流动功是由流进(出)系统的工质传递而由工质后
面的物质系统作出的。对于闭口系统,不存在工质的流
进(出)所以不存在这样进行传递的功。
5. 稳定流动能量方程式是否可应用于活塞式压气机这种
机械的稳定工况运行的能量分析?为什么?
答:可以。稳定流动能量方程式可应用于任何稳定流动
过程,对于连续工作的周期性动作的能量转换装置,只
欧阳阳理创编
2021.03.04
欧阳阳理创编
2021.03.04
答:不一定。主要看输出功的主要作用是什么,排斥大 气功是否有用。
第二章热力学第一定律 1. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分,A 中存有高压
空气,B 中保持真空。若将隔板抽去,分析容器中空 气的热力学能如何变化?若隔板上有一小孔,气体泄 漏入B 中,分析A、B 两部分压力相同时A、B 两部分 气体的热力学能如何变化?
工程热力学思考题及答案 第 五 章

沈维道、将智敏、童钧耕《工程热力学》课后思考题答案工程热力学思考题及答案第 五 章 热力学第二定律1.热力学第二定律能否表达为:“机械能可以全部变为热能,而热能不可能全部变为机械能。
”这种说法有什么不妥当?答:不能这样表述。
表述不正确,对于可逆的定温过程,所吸收的热量可以全部转化为机械能,但是自身状态发生了变化。
所以这种表述不正确。
2.自发过程是不可逆过程,非自发过程必为可逆过程,这一说法是否正确?答:不正确。
自发过程是不可逆过程是正确的。
非自发过程却不一定为可逆过程。
3.请给“不可逆过程”一个恰当的定义。
热力过程中有哪几种不可逆因素?答:一切非准静态过程都是不可逆过程。
不可逆因素有:摩擦、不等温传热和不等压做功。
4.试证明热力学第二定律各种说法的等效性:若克劳修斯说法不成立,则开尔文说也不成立。
答:热力学第二定律的两种说法反映的是同一客观规律——自然过程的方向性⎯→⎯是一的,只要一种表述可能,则另一种也可能。
假设热量Q2能够从温度T2的低温热源自动传给温度为T1的高温热源。
现有一循环热机在两热源间工作,并且它放给低温热源的热量恰好等于Q2。
整个系统在完成一个循环时,所产生的唯一效果是热机从单一热源(T1)取得热量Q1-Q2,并全部转变为对外输出的功W。
低温热源的自动传热Q2给高温热源,又从热机处接受Q2,故并未受任何影响。
这就成了第二类永动机。
⇒违反了克劳修斯说法,⇒必须违反了开尔文说法。
反之,承认了开尔文说法,克劳修斯说法也就必然成立。
5.(1)循环净功W net 愈大则循环效率愈高;(×) (2)不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率;( ×) (3)可逆循环的热效率都相等,121T Tt −=η(× ) 6. 循环热效率公式121q q q t −=η和121T TT t −=η是否完全相同?各适用于哪些场合? 答:这两个公式不相同。
121q q q t −=η适用于任何工质,任何循环。
工程热力学思考题及答案

⼯程热⼒学思考题及答案⼯程热⼒学思考题及答案第⼀章基本概念1.闭⼝系与外界⽆物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定得热⼒系⼀定就是闭⼝系统吗?答:不⼀定。
稳定流动开⼝系统内质量也可以保持恒定。
2.有⼈认为,开⼝系统中系统与外界有物质交换,⽽物质⼜与能量不可分割,所以开⼝系统不可能就是绝热系。
对不对,为什么?答:这种说法就是不对得。
⼯质在越过边界时,其热⼒学能也越过了边界。
但热⼒学能不就是热量,只要系统与外界没有热量得交换就就是绝热系。
3.平衡状态与稳定状态有何区别与联系,平衡状态与均匀状态有何区别与联系?答:只有在没有外界影响得条件下,⼯质得状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其⼯质得状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑就是否在外界得影响下,这就是它们得本质区别。
平衡状态并⾮稳定状态之必要条件。
物系内部各处得性质均匀⼀致得状态为均匀状态。
平衡状态不⼀定为均匀状态,均匀并⾮系统处于平衡状态之必要条件。
4.假如容器中⽓体得压⼒没有改变,试问安装在该容器上得压⼒表得读数会改变吗?绝对压⼒计算公式p= p b+pe(p>p b),p v=p b?p (p b答:压⼒表得读数可能会改变,根据压⼒仪表所处得环境压⼒得改变⽽改变。
当地⼤⽓压不⼀定就是环境⼤⽓压。
环境⼤⽓压就是指压⼒仪表所处得环境得压⼒。
5.温度计测温得基本原理就是什么?答:温度计随物体得冷热程度不同有显著得变化。
6.经验温标得缺点就是什么?为什么?答:任何⼀种经验温标不能作为度量温度得标准。
由于经验温标依赖于测温物质得性质,当选⽤不同测温物质得温度计、采⽤不同得物理量作为温度得标志来测量温度时,除选定为基准点得温度,其她温度得测定值可能有微⼩得差异。
7.促使系统状态变化得原因就是什么?答:系统内部各部分之间得传热与位移或系统与外界之间得热量得交换与功得交换都就是促使系统状态变化。
8.(1)将容器分成两部分,⼀部分装⽓体,⼀部分抽成真空,中间就是隔板。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
工程热力学1-5章思考题解答总结————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:2思考题解答第一章基本概念⒈闭口系与外界无物质交换,系统内质量将保持恒定,那么,系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答:否。
当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时(如稳态稳流系统),系统内的质量将保持恒定不变。
⒉有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系不可能是绝热系。
这种观点对不对,为什么?答:不对。
“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。
热量是过程量,是过程中系统与外界间以热的方式交换的能量,过程一旦结束就无所谓“热量”。
物质并不“拥有”热量。
一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。
⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系,衡状态与均匀状态有何区别和联系?答:“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化,这是它们的共同点;但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变;而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变,这是它们的区别所在。
⒋倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式p = p b + p e(p > p b);p = p b p v(p < p b)中,当地大气压是否必定是环境大气压?答:可能会的。
因为压力表上的读数为表压力,是工质真实压力与环境介质压力之差。
环境介质压力,譬如大气压力,是地面以上空气柱的重量所造成的,它随着3各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化,因此,即使工质的绝对压力不变,表压力和真空度仍有可能变化。
准确地说,计算式中的p b应是“环境介质”的压力,是“当地”的,而不是随便的,任何别的意义上的“大气压力”,或被视作不变的“环境大气压力”。
⒌温度计测温的基本原理是什么?答:温度计对温度的测量建立在热力学第三定律原理之上。
它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”,这一性质就是“温度”的概念。
⒍经验温标的缺点是什么?为什么?答:由选定的任意一种测温物质的某种物理性质,采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。
由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时,除选定的基准点外,在其它温度上,不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值(尽管差值可能是微小的),因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。
这便是经验温标的根本缺点。
⒎促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。
答:分两种不同情况:⑴若系统原本不处于平衡状态,系统内各部分间存在着不平衡势差,则在不平衡势差的作用下,各个部分发生相互作用,系统的状态将发生变化。
例如,将一块烧热了的铁扔进一盆水中,对于水和该铁块构成的系统说来,由于水和铁块之间存在着温度差别,起初系统45处于热不平衡的状态。
这种情况下,无需外界给予系统任何作用,系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化:铁块的温度逐渐降低,水的温度逐渐升高,最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状态;⑵ 若系统原处于平衡状态,则只有在外界的作用下(作功或传热)系统的状态才会发生变。
⒏ 图1-16a 、b 所示容器为刚性容器:(1)将容器分成两部分。
一部分装气体,一部分抽成真空,中间是隔板。
若突然抽去隔板,气体(系统)是否作功?(2)设真空部分装有许多隔板,每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块,问气体(系统)是否作功?(3)上述两种情况从初态变化到终态,其过程是否都可在P -v 图上表示?答:(1);受刚性容器的约束,气体与外界间无任何力的作用,气体(系统)不对外界作功;(2),b 情况下系统也与外界无力的作用,因此系统不对外界作功; (3) a 中所示的情况为气体向真空膨胀(自由膨胀)的过程,是典型的不可逆过程。
过程中气体不可能处于平衡状态,因此该过程不能在P-v 图上示出;b 中的情况与a 有所不同,若隔板数量足够多,每当抽去一块隔板时,气体只作极微小的膨胀,因而可认为过程中气体始终处在一种无限接近平衡的状态中,即气体经历的是一种准静过程,这种过程可以在P-v 图上用实线表示出来。
⒐ 经历一个不可逆过程后,系统能否恢复原来状态?包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态?答:所谓过程不可逆,是指一并完成该过程的逆过程后,系统和它的外界不可能同(a ) (b ) 图1-16思考题8附图时恢复到他们的原来状态,并非简单地指系统不可能回复到原态。
同理,系统经历正、逆过程后恢复到了原态也并不就意味着过程是可逆的;过程是否可逆,还得看与之发生过相互作用的所有外界是否也全都回复到了原来的状态,没有遗留下任何变化。
原则上说来经历一个不可逆过程后系统是可能恢复到原来状态的,只是包括系统和外界在内的整个系统则一定不能恢复原来状态。
⒑系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后,系统和外界有什么变化?若上述正向及逆向循环中有不可逆因素,则系统及外界有什么变化?答:系统完成一个循环后接着又完成其逆向循环时,无论循环可逆与否,系统的状态都不会有什么变化。
根据可逆的概念,当系统完成可逆过程(包括循环)后接着又完成其逆向过程时,与之发生相互作用的外界也应一一回复到原来的状态,不遗留下任何变化;若循环中存在着不可逆因素,系统完成的是不可逆循环时,虽然系统可以回复到原来的状态,但在外界一定会遗留下某种变化,使外界无法复原。
⒒工质及气缸、活塞组成的系统经循环后,系统输出的功中是否要减去活塞排斥大气功才是有用功?答:不需要。
由于活塞也包含在系统内,既然系统完成的是循环过程,从总的结果看来活塞并未改变其位置,实际上不存在排斥大气的作用。
第二章热力学第一定律⒈刚性绝热容器中间用隔板分为两部分,A中存有高压空气,B中保持真空,如图2--11所示。
若将隔板抽去,分析容器中空气的热力学能如何变化?若隔板上有一小孔,气体泄漏人B中,分析A、B两部分压力相同时A、B两部分气体的热力学能如何变化?答: ⑴定义容器内的气体为系统,这是一个控制质量。
B隔板A自由膨胀67由于气体向真空作无阻自由膨胀,不对外界作功,过程功W = 0;容器又是绝热的,过程的热量Q = 0因此,根据热力学第一定律Q = ∆U + W应有∆U = 0即容器中气体的总热力学能不变,膨胀后当气体重新回复到热力学平衡状态时,其比热力学能亦与原来一样,没有变化,若为理想气体,则其温度不变。
⑵ 当隔板上有一小孔,气体从A 泄漏人B 中,若隔板为良好导热体,A 、B 两部分气体时刻应有相同的温度,当A 、B 两部分气体压力相同时,A 、B 两部分气体处于热力学平衡状态,情况像上述作自由膨胀时一样,两部分气体将有相同的比热力学能,按其容积比分配气体的总热力学能;若隔板为绝热体,则过程为A 对B 的充气过程,由于A 部分气体需对进入B 的那一部分气体作推进功,充气的结果其比热力学能将比原来减少,B 部分气体的比热力学能则会比原来升高,最终两部分气体的压力会达到平衡,但A 部分气体的温度将比B 部分的低。
⒉ 热力学第一定律的能量方程式是否可写成Pv u q +∆=)()(121212w w u u q q -+-=-的形式,为什么?答:⑴热力学第一定律的基本表达式是:过程热量=工质的热力学能变化+过程功。
第一个公式中的Pv 并非过程功的正确表达,因此该式是不成立的;⑵热量和功过程功都是过程的函数,并非状态的函数,对应于状态1和2并不存在什么q 1、q 2和w 1、w2;对于过程1-2并不存在过程热量q= q2-q1和过程功w=w2-w1,因此第二个公式也是不成立的。
⒊.热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式:q=∆u +w⎰+∆=21Pdvuq分别讨论上述两式的适用范围。
答:第一个公式为热力学第一定律的最普遍表达,原则上适用于不作宏观运动的一切系统的所有过程;第二个表达式中由于将过程功表达成⎰21d vP,这只是对简单可压缩物质的可逆过程才正确,因此该公式仅适用于简单可压缩物质的可逆过程。
⒋.为什么推动功出现在开口系能量方程式中,而不出现在闭口系能量方程式中?答:当流体流动时,上游流体为了在下游占有一个位置,必须将相应的下游流体推挤开去,当有流体流进或流出系统时,上、下游流体间的这种推挤关系,就会在系统与外界之间形成一种特有的推动功(推进功或推出功)相互作用。
反之,闭口系统由于不存在流体的宏观流动现象,不存在上游流体推挤下游流体的作用,也就没有系统与外间的推动功作用,所以在闭口系统的能量方程式中不会出现推动共项。
⒌.稳定流动能量方程式(2-16)是否可应用于活塞式压气机这种机械的稳定工况运行的能量分析?为什么?答:可以。
就活塞式压气机这种机械的一个工作周期而言,其工作过程虽是不连续的,但就一段足够长的时间而言(机器的每一工作周期所占的时间相对很短),机器是在不断地进气和排气,因此,对于这种机器的稳定工作情况,稳态稳流的能量89方程是适用的。
⒍ .开口系实施稳定流动过程,是否同时满足下列三式:W U Q δd δ+=t δd δW H Q += i 2f δd d 2d δW z mg c m H Q +++= 上述三式中W 、W t 和W i 的相互关系是什么?答:是的。
第一个公式中d U 指的是流体流过系统时的热力学能变化,δW 是流体流过系统过程中的对外所作的过程功;第二个公式中的δW t 指的是系统的技术功;第三个公式中的δW i 指的是流体流过系统时在系统内部对机器所作的内部功。
内部功与机器轴功的区别在于前者不考虑机器的各种机械摩擦,当为可逆机器设备时,两者是相等的。
从根本上说来,技术功、内部功均来源于过程功。
过程功是技术功与流动功(推出功与推进功之差)的总和;而内部功则是从技术功中扣除了流体的流动动能和重力位能增量之后所剩余的部分。
⒎ 几股流体汇合成一股流体称为合流,如图2-12所示。
工程上几台压气机同时向主气道送气,以及混合式换热器等都有合流的问题。
通常合流过程都是绝热的。
取1-1、2-2和3-3截面之间的空间为控制体积,列出能量方程式,并导出出口截面上焓值h 3的计算式。
答:认为合流过程是绝热、设备不作功的稳态稳流过程,并忽略流体的宏观动能和重力位能。
对所定义的系统,由式 ∑∑==+++-+++=m 1i ,shaft i in,2n 1i i out,2CV ])21[(])21[(d d i W m gz c h m gz c h E Q τ 应有能量平衡332211n m in out 0)()(h m h m h m mh h m=+=-∑∑ 图2-12. 合流10 322113m h m h mh +=第三章 理想气体的热力性质⒈ 怎样正确看待"理想气体"这个概念?在进行实际计算时如何决定是否可采用理想气体的一些公式?答:理想气体并非是实际存在的一种气体,它只是针对通常存在的多数气体热力性质的一种抽象产物,是实际气体压力趋于零,比容趋于无限大时的极限。