热力学复习缩印综述

思考题

2.5． 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 +pv q 2-q 1=(u 2-u 1)+(w 2-w 1)

不可以。w 不可能等于pv ，w 是过程量，pv 则是状态参数。q 和w 都是过程量，所以不会有q 2-q 1和w 2-w 1。

3.5．对于确定的一种理想气体，c p –c v 是否等于定值？c p /c v 是否为定值？c p –c v 、c p /c v 是否随温度变化？

c p –c v =R g ，等于定值，不随温度变化。c p /c v 不是定值，将随温度发生变化。

3.12．熵的数学定义式为ds=dq/T ，又dq=cdT ，故ds=(cdT)/T 。因理想气体的比热容是温度的单值函数，所以理想气体的熵也是温度的单值函数，这一结论是否正确？若不正确，错在何处？

不正确。错在c 不是状态参数，与过程有关。是温度单值函数的是定过程比热。

3.13．试判断下列各说法是否正确：

（1）气体吸热后熵一定增大；（2）气体吸热后温度一定升高；（3）气体吸热后热力学能一定增加；（4）气体膨胀时一定对外作功；（5）气体压缩时一定耗功。

（1）正确；（2）不正确；（3）不正确；（4）正确；（5）正确。

6．绝热过程的过程功w 和技术功w t 的计算式

w =u 1–u 2，w t =h 1–h 2

是否只适用于理想气体？是否只限于可逆绝热过程？为什么？

两式来源于热力学第一定律的第一表达式和第二表达式，唯一条件就是绝热q =0，与是否理想气体无关，且与过程是否可逆也无关，只是必须为绝热过程。

7．试判断下列各种说法是否正确？

(1) 定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程；对

(2) 绝热过程即定熵过程； 错

(3) 多变过程即任意过程。错

9．如图4-18所示，今有两个任意过程a –b 及a –c ，b 点及c 点在同一条绝热线上，(1) 试问∆u ab 与∆u ac 哪个大？(2) 若b 点及c 点在同一条定温线上，结果又如何？

依题意，T b >T c ，所以∆u ab >∆u ac 。若b 点及c 点在同一条定温线上，则∆u ab =∆u ac 。

图4-18题解

p b

a c

O v

图4-18

12．T –s 图上如何表示绝热过程的技术功w t 和膨胀功w ？

5-1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：热能不是不可能全部变成机械能，如定温过程就可以。但想要连续地将热能转变为机械能则是不可能的。

5-2理想气体进行定温膨胀时，可从单一恒温热源吸入的热量，将之全部转变为功对外输出，是否与热力学第二定律的开尔文叙述有矛盾？提示：考虑气体本身是否有变化。

答：理想气体进行定温膨胀时，压力不断降低，体积越来越大。当压力低到外界压力时，就不能再继续降低了，过程也就停止了。热力学第二定律的开尔文叙述的内容是：不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化为功而不留下其他任何变化的热力发动机（第二类永动机是不可能制造成功的。） 一方面压力降低，体积增大就是变化；另一方面，热力发动机要求连续工作，而定温过程做不到。所以，这个过程与热力学第二定律无矛盾。 5-4请给“不可逆过程”一个恰当的定义。请归纳热力过程中有哪几种不可逆因素？

答：各种不可逆因素总可以表示为将机械能耗散为热能，例如温差传热，卡诺说：凡是有温度差的地方都可以产生动力。因此，温差传热使得本可以作出的功没有作出，这就相当于将机械能耗散为热能。凡是最终效果都可以归结为使机械能耗散为热能的过程都是不可逆过程。热力过程中的不可逆因素有功热转换、有限温差传热、自由膨胀、混合过程、电阻等等。

5-8下述说法是否正确：（1）熵增大的过程必定为吸热过程；（2）熵减小的过程必为放热过程；（3）定熵过程必为可逆绝热过程；（4）熵增大的过程必为不可逆过程；（5）使系统熵增大的过程必为不可逆过程；（6）熵产S g >0的过程必为不可逆过程。对，其余全错

5-12孤立系统中进行了（1）可逆过程；（2）不可逆过程，问孤立系统的总能、总熵、总火用各如何变化？

答：（1）孤立系统中进行了可逆过程后，总能、总熵、总火用都不变。

（2）孤立系统中进行了不可逆过程后，总能不变，总熵、总火用都发生变化。

略看2−13 某蒸汽动力厂中锅炉以40t/h 的蒸汽供入蒸汽轮机。进口处压力表上读数是9MPa ，蒸汽的焓是3441kJ/kg。蒸汽轮机出口处真空表上的读数是0.0974M Pa ，

出口蒸汽的焓是2248kJ/kg，汽轮机对环境散热为6.81×105 kJ/h。求：

（1）进、出口处蒸汽的绝对压力，（当场大气压是101325Pa）；

（2）不计进、出口动能差和位能差时汽轮机的功率；

（3）进口处蒸汽为70m/s，出口处速度为140m/s 时对汽轮机的功率有多大的影响；

（4）蒸汽进出、口高度并差是1.6m 时，对汽轮机的功率又有多大影响？

5-6 如图5-5 所示，在恒温热源1 T 和0 T 之间工作的热机作出的循环净功net W 正好带动工作于H T 和0 T 之间的热泵，热泵的供热量H Q 用于谷物烘干。已知1 T = 1 000 K、

H T = 360 K、0 T = 290 K、1 Q =

100 kJ。

（1）若热机效率t η= 40%，热泵供暖系数ε′

= 3.5，求H Q；

（2）设E 和P 都以可逆机代替，求此时的H

Q；

（3）计算结果H 1 Q > Q ，表示冷源中有部分热

量传入温度为H T 的

热源，此复合系统并未消耗机械功，将热量由0 T 传给了H T ，是否违背图5-5 题5-6 附图

了第二定律？为什么？