热工学原理期末复习

2013~2014学年度第二学期期末复习

热工学原理

第一章：基本概念

一、名词解释

1、热力系统（P9~10）

（1）闭口系统（控制质量系统）：与外界无物质交换的系统。 （2）开口系统（控制容积系统）：与外界有物质交换的系统。 （3）绝热系统：与外界无热量交换的系统。

（4）孤立系统：与外界既无能量（功、热）交换又无物质交换的系统。 2、状态参数（P10~12）

（1）状态参数：用于描述工质所处状态的宏观物理量。 （2）压力：单位面积上所受到的垂直作用力（即压强），A

F

p =

。 （3）温度：宏观上，温度是用来标志物体冷热程度的物理量；微观上，气体的温度是组成气体的大量分子平均移动动能的量度。t =T ﹣273.15K 。 （4）比体积：单位质量的工质所占有的体积，m

V v =，单位：m 3

/kg 。 （5）密度：单位体积工质的质量，V

m =

ρ，1=v ρ，单位：kg/m 3

。 3、热力过程（P13）

系统由一个状态到达另一个状态的变化过程称为热力过程，简称过程。 4、可逆过程（P14）

如果系统完成了某一过程之后，再沿着原路径逆行而回到原来的状态，外界也随之回复到原来的状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 二、问答题 1、（1﹣2）表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？

答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。 2、（1﹣3）当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 3、（1﹣4）准平衡过程与可逆过程有何区别？

答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。

第二章：热力学第一定律

一、名词解释

热力学第一定律的实质（P21）

（1）热力学第一定律的实质就是热力过程中的能量守恒和转换定律。 （2）热力学第一定律的表述

①在热能与其他形式能的互相转换过程中，能的总量始终不变。 ②不花费能量就可以产生功的第一类永动机是不可能造成功的。 二、计算题

（2﹣8）空气在某压气机中被压缩，压缩前空气的参数为p 1=0.1MPa ，v 1=0.845m 3

/kg ；压缩后为p 2=0.8MPa ，v 2=0.175m 3/kg 。若在压缩过程中每千克空气的热力学能增加为146.5J ，同时向外界放热50kJ ，压气机每分钟生产压缩气体10kg 。 试求：（1）压缩过程中对每千克空气所作的压缩功； （2）生产1kg 压缩空气所需的轴功；

（3）带动此压气机所需功率至少为多少（kW ）？

解：（1）()kg kJ kg kJ u q w /5.196/5.14650-=--=∆-=。

（2）忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功。

kg kJ kg kJ h q w s /252/100.845)0.10.175(0.8146.550Δ3-=⨯⨯-⨯---=-=。

（3）kW kW w P s 4260

10

2526010=⨯=⨯-

=。 第三章：理想气体的性质与热力过程

一、名词解释

1、理想气体状态方程式（P33）

nRT T M

R

m

T mR pV g ===，R =8.314J/(mol ·K)。 2、热容（P35~37）

（1）热容：物体温度升高1K （或1℃）所需要的热量称为该物体的热容量，简称热容。

dt

Q

dT

Q

C δδ=

=

。

（2）比热容：单位质量物质的热容量称为该物质的比热容（质量热容），单位为J/(kg ·K)或kJ/(kg ·K)，dt

q

dT q

c δδ=

=

。

（3）比定容热容v

V V T u dT q c ⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂==δ。比定容热容是在体积不变的情况下比热力学能对温度

的偏导数，其数值等于在体积不变的情况下物质温度变化1K 时比热力学能的变化量。 （4）比定压热容p

p

p T h dT q c ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂==

δ。比定容热容是在压力不变的情况下比晗对温度的偏导数，其数值等于在压力不变的情况下物质温度变化1K 时比晗的变化量。

（5） 迈耶公式：g V p R c c =-，R C C m V m p =-,,（m p C ,、m V C ,分别为摩尔定压热容、摩尔定容热容） （6）比热容比V

p c c =

γ，g p R c 1

-=

γγ，g V R c 1

1

-=

γ。 3、混合气体的成分（P45）

（1）质量分数：如果混合气体由k 种组元气体组成，其中第i 种组元的质量m i 与混合气体

总质量m 的比值称为该组元的质量分数，m m w i

i =，∑==k i i m m 1

，11=∑=k

i i w 。

（2）摩尔分数：如果混合气体由k 种组元气体组成，其中第i 种组元的物质的量n i 与混合

气体的物质的量n 的比值称为该组元的摩尔分数，n n x i

i =，∑==k

i i n n 1

，11=∑=k i i x 。

（3）体积分数：如果混合气体由k 种组元气体组成，其中第i 种组元的分体积V i 与混合气

体总体积V 的比值称为该组元的体积分数，V V i

i =ϕ，∑==k i i V V 1，11

=∑=k

i i ϕ。

4、理想气体的基本热力过程（P50~61）

（1）定容过程：气体比体积保持不变的过程称为定容过程。 （2）定压过程：气体压力保持不变的过程称为定压过程。 （3）定温过程：气体温度保持不变的过程称为定温过程。

（4）绝热过程：气体与外界没有热量交换的状态变化过程称为绝热过程。可逆绝热过程称为定熵过程。