工程热力学思考题答案__第四版_沈维道_童钧耕主编_高等教育出版社

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？
不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。

2．有人认为开口系统内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？
不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。

3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？
平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。

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
p=p b+p g(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？
当地大气压
p b改变，压力表
读数就会改变。

当地大气压p b不一定是环境大气压。

p2=p g2+p1 p b
p g2
p g1
p1=p g1+p b
4题图
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。

8．焓是工质流入（或流出）开口系时传递入（或传递出）系统的总能量，那么闭口系工质有没有焓值？
比较正规的答案是，作为工质的状态参数，闭口系工质也有焓值，但是由于工质不流动，所以其焓值没有什么意义。

焓=热力学能+占位能
9．气体流入真空容器，是否需要推动功？
推动功的定义为，工质在流动时，推动它下游工质时所作的功。

下游无工质，故不需要推动功。

利用开口系统的一般能量方程式推导的最终结果也是如此。

1．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？
第一个问题很含混，关于―理想气体‖可以说很多。

可以说理想气体的定义：理想气体，是一种假想的实际上不存在的气体，其分子是一些弹性的、不占体积的质点，分子间无相互作用力。

也可以说，理想气体是实际气体的压力趋近于零时极限状况。

还可以讨论什么情况下，把气体按照理想气体处理，这已经是后一个问题了。

后一个问题，当气体距离液态比较远时（此时分子间的距离相对于分子的大小非常大），气体的性质与理想气体相去不远，可以当作理想气体。

理想气体是实际气体在低压高温时的抽象。

2．气体的摩尔体积V m是否因气体的种类而异？是否因所处状态不同而异？任何气体在任意状态下摩尔体积是否都是0.022414m3/mol？
气体的摩尔体积V m不因气体的种类而异。

所处状态发生变化，气体的摩尔体积也随之发生变化。

任何气体在标准状态（p=101325Pa，T=273.15K）下摩尔体积是0.022414m3/mol。

在其它状态下，摩尔体积将发生变化。

3．摩尔气体常数R值是否随气体的种类而不同或状态不同而异？
摩尔气体常数R是基本物理常数，它与气体的种类、状态等均无关。

4．如果某种工质的状态方程式为pv=R g T，这种工质的比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数吗？
是的。

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。

6．迈耶公式c p –c v =R g 是否适用于动力工程中应用的高压水蒸气？是否适用于地球大气中的水蒸气？
不适用于前者，一定条件下近似地适用于后者。

2．对于理想气体的任何一种过程，下列两组公式是否都适用？
∆u =c v (t 2–t 1)，∆h =c p (t 2–t 1)；q =∆u =c v (t 2–t 1)，q =∆h =c p (t 2–t 1)
第一组都适用，第二组不适用。

第二组第一式只适用于定容过程，第二式只适用于定压过程。

3．在定容过程和定压过程中，气体的热量可根据过程中气体的比热容乘以温差来计算。

定温过程气体的温度不变，在定温膨胀过程中是否需要对气体加入热量？如果加入的话应如何计算？
需要加入热量。

q =∆u +w , 对于理想气体，q =w =1
21ln v v RT 或q =∆h +w t ,
对于理想气体，q =w t =12
1ln v v RT 。

4．过程热量q 和过程功w 都是过程量，都和过程的途径有关。

由理想气体可逆定温过程热量公式q =1
211ln v v v p 可知，只要状态参数p 1、v 1和v 2确定了，q 的数值也确定了，是否可逆定温过程的热量q 与途径无关？
―可逆定温过程‖已经把途径规定好了，此时谈与途径的关系没有意义。

再强调一遍，过程热量q 和过程功w 都是过程量，都和过程的途径有关。

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；
(2) 绝热过程即定熵过程；
(3) 多变过程即任意过程。

答：(1) 定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程； ——
正确。

(2) 绝热过程即定熵过程； ——错误，可逆绝热过
7题图
程是定熵过程，不可逆绝热过程不是定熵过程。

(3) 多变过程即任意过程。

——错误，右图中的过程就不是多变过程。

4-15 实际过程都是不可逆的，那么本章讨论的理想可逆过程有什么意义？
理想可逆过程是对实际过程的近似和抽象，实际过程过于复杂不易于分析，通过理想可逆过程的分析以及根据实际过程进行适当修正，可以了解实际过程能量转换变化情况，以及如何向理想可逆过程靠近以提高相应的技术指标。

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。

5-3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：错。

―非自发过程必为可逆过程。

‖的说法完全错误，非自发过程需付出代价（更强的自发过程）才能实现，可逆过程则是一种实际上不存在的理想过程，两者之间没有什么关系。

1．利用人工打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部，会发现打气时轻松了一点，工程上压气机气缸常以水冷却或气缸上有肋片，为什么？
答：湿布使打气筒散热增强，气缸水冷或加装肋片也是为了增强散热，从而使压缩过程离开绝热靠近定温，压缩耗功减少。

p.s.，打气筒包裹湿布后耗功减少，人能感觉出来？值得怀疑。

2．既然余隙容积具有不利影响，是否可能完全消除它？
答：对于往复式压气机，余隙容积不可能完全消除；对于旋转式压气机，则有可能完全消除。

4．压气机按定温压缩时，气体对外放出热量，而按绝热压缩时，不向外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？
答：压气机耗功中有意义的部分是技术功，不考虑宏观动能和势能的变化，就是轴上输入的功（由设备直接加诸气体的机械功），而同样进出口压力定温过程消耗的技术功比绝热过程少，绝热过程消耗的技术功有一部分用于提高气体温度。

6．活塞式压气机生产高压气体为什么要采用多级压缩及级间冷却的工艺？。