工程热力学概念复习题(供参考)

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.分别以图参加公路的自行车赛车运动员、运动手枪中的压缩空气、 杯子内的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这是什么系统。 答：赛车运动员因为有呼吸有物质交换，运动员对自行车作功，因此 有能量交换，因此赛车运动员是开口系统。压缩空气只有对子弹作功， 因此为闭口系统。杯子内的热水对外既有能量交换又有物质交换，因 此为开口系统，正在运行的电视机有能量交换无物质交换，因此为闭

S g，可逆 是否正确？
答： ， ， S不可逆 S可逆
Sf，不可逆 S f，可逆 Sg，不可逆 S g，可逆
（3）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 不可逆绝热压缩的
3 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。
4 请归纳热力过程中有哪几类不可逆因素？
答：。不可逆因素有：摩擦、不等温传热和不等压做功。
5.7
t
循环热效率公式

q1 q2 q1
t
和
T1 T2
2 过程热量 q 和过程功 w 都是过程量，都和过程的途径有关。由理
q
想气体可逆定温过程热量公式

p1v1In
v2 v1
可知，故只要状态参数
p1
、v1
和 v2 确定了， q 的数值也确定了，是否 q 与途径无关？
答：对于一个定温过程，过程途径就已经确定了。所以说理想气体可逆过程 q 是 与途径有关的。
2.理想气体混合物中各组成气体究竟处于什么样的状态？ 答：若各组成气体全部处在理想气体状态，遵循状态方程 pV nRT 。
3.道尔顿分压定律和阿密盖特分容积定律是否适用于实际气体混合 物？ 答：否。只有当各组成气体的分子不具有体积，分子间不存在作用力 时，处于混合状态的各组成气体对容器壁面的撞击效果如同单独存在 于容器时的一样，这时道尔顿分压力定律和阿密盖特分容积定律才成 立，所以道尔顿分压定律和阿密盖特分容积定律只适用于理想气体混 合物。 4.刚性容器内湿空气温度保持不变而充入干空气，问容器内湿空气的 φ、 d、 pv 如何变化？ 答：φ 不变，d 减小，pv不变。
3．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，只要在平均单位时间 所作的轴功、吸热量以及工质的平均流量为常量，虽然它内部工 质的状态及流动情况是变化的，但这种周期性的变化规律不随时 间而变，所以仍然可以利用稳定流动能量方程式分析其能量转换 关系 4. 热 力 学 第 一 定 律 能 量 方 程 式 是 否 可 以 写 成 下 列 两 种 形 式 ： q2 q1 (u2 u1) (w2 w1) ， q u w 的形式，为什么？ 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 w 只有在特殊情况下，功 w 可以写成 pv。热力学第一定律
1. 热力学能就是热量吗? 答：不是，热是能量的一种，而热力学能包括内位能，内动能， 化学能，原子能，电磁能，热力学能是状态参数，与过程无关， 热与过程有关。
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能？在以氢氧为燃料的电池 系统中系统的热力学能是否包括氢氧的化学能？ 答：不包括，相对飞机坐标系，外部储能为 0； 以氢氧为燃料的电池系统的热力学能要包括化学能，因为系统中 有化学反应
3 下列说法是否正确：
（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 （×, 如果是开口系,会有随流体代入的熵,这时熵
）； 减小与系统的质量流有关,所以不一定.如果是闭口系,熵减小就必定是放热过程
（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（×）
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不能 写成该式的形式。
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?
终态熵也大于初态熵 S2 S1。
（4）工质经过不可逆循环有

ds

o，
q Tr

o
？
答：工质经过不可逆循环有

ds

o，
q Tr

o
。
1 对改变气流速度起主要作用的是通道的形状还是气流本身的状态变
化？
答：改变气流速度主要是气流本身状态变化，主要是压力变化直接导致流速的变 化。
2 如何用连续性方程解释日常生活的经验：水的流通截面积增大，流
速就降低？
答：日常生活中水的流动一般都为稳定流动情况 qm1

qm 2

qm
Hale Waihona Puke Baidu
A1c f 1 v1

A2c f 2 v2
，
对于不可压缩流体水 v1 = v2 ，故有流速和流通截面积成反比关系。
3 在高空飞行可达到高超音速的飞机在海平面上是否能达到相同的高
马赫数？
1.处于平衡状态的理想气体混合气体中，各种组成气体可以各自互不 影响地充满整个体积，他们的行为可以与它们各自单独存在时一样， 为什么？ 答：混合气体的热力学性质取决于各组成气体的热力学性质及成分， 若各组成气体全部处在理想气体状态，则其混合物也处在理想气体状 态，具有理想气体的一切特性。
5.若封闭汽缸内的湿空气定压升温，问湿空气的 φ、d、h 如何变化？
答：φ 减小，d 不变，h 变大。
6.有人说热水流经冷却塔后，温度可以降到低于冷却塔的进气温度 （即环境大气温度）对不对？为什么？ 答：对。热水的冷却实质是蒸发散热，接触传热和辐射传热三个过程 的共同作用。在某些条件下，热水的冷却主要靠蒸发散热，所以热水 流经冷却塔后，温度可以降到低于冷却塔的进气温度（即环境大气温 度）。
口系统 5.分析汽车发动机与外界的质能交换情况？ 答：汽车发动机有吸气，压缩，作功，排气四个过程，因此吸气过程 吸收外界的空气，过程中既有物质的进入，也有随物质进入带入的能 量。压缩后喷油点火，这个过程中压缩点火为能量交换，喷油为物质 交换。作功过程为向外输出功，能量交换。排气过程排除了较高温度 的烟气，因此既有能量交换又有物质交换。 6.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：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。 7．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环中有不可逆因素，则系统及外界有 什么变化？ 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，系统恢复到原状态，外界 产生变化。
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 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
部转变功对外输出，是否与热力学第二定律的开尔文叙述矛盾？提示：
考虑气体本身是否有变化。
答：不矛盾，因为定温膨胀气体本身状态发生了改变。
（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（√）
4 下列说法是否有错误：
（1）不可逆过程的熵变 S 无法计算（×）
（2）如果从同一初始态到同一终态有两条途径，一为可逆，另一为
不可逆，则 S不可逆 S可逆
，Sf，不可逆

， S S f，可逆
g，不可逆
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，任何循环。
t

T1 T2 T1
适用于任何工质，卡诺循环。
1 实际过程都不可逆，那么本章讨论的理想可逆过程有什么意义？
答：意义在与实际过程是很复杂的不可逆过程，我们可以借助理想可逆过程分析、 寻找出过程中状态参数变化及能量转化的规律，抓住过程的主要特征。对于不可 逆实际过程，再借助实验和一些经验系数进行修正，及可得到实际气体的规律。