习题课

第一章第二章习题课中国石油大学能源与动力工程系China University of Petroleum Dept. of Energy and Power Engineering

第一章基本概念及定义

重点

热力系统的选取，对工质状态的描述，状态与状态参数的关系，状态参数(p,T,V/v,U,H,S)，平衡状态，状态方程，可逆过程。

注意

1.孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换

2.状态参数：描述工质状态特性的各种状态的宏观物理量。状态参数的数学特性:12

1

2d x x x -=⎰表明：状态的路径积分仅与初、终状态有

关，而与状态变化的途径无关。

0d =⎰x 表明：状态参数的循环积分为零

3. 正向循环热效率：12101q q q w t -==η

4. 制冷循环：制冷系数：2

12

02q q q w q -=

=ε5. 热泵循环：热泵系数（供热系数）：

2

11

01

q q q w q -=='ε注意：(1) 以上三式，适用于可逆循环和不可逆循环；

(2) 式中q 1、q 2、w 0取绝对值。

第一章基本概念及定义第二章热力学第一定律重点

热力学能U、焓H(U+pV)、热力学第一定律的实质、熟练应用热力学第一定律解决具体问题

闭口系统能量方程

W U Q +∆=适用于mkg 质量工质

w u q +∆=适用于单位质量工质

注意:该方程适用于闭口系统、任何工质、任何过程。W U Q δd δ+=w u q δd δ+=微元过程可逆过程有δd δd w p v q T s

==v

p u s T v p u q d d d d d δ+=+=

第二章热力学第一定律循环过程第一定律表达式⎰⎰=w q δδ结论:第一类永动机不可能制造出来

对于理想气体：T

c u v

d d =理想气体可逆过程：

v

p T c s T v p T c q v v d d d d d δ+=+=第二章热力学第一定律开口系统能量方程

质量守恒原理：

进入控制体的质量一离开控制体的质量=控制体中质量的增量能量守恒原理：

进入控制体的能量一控制体输出的能量=控制体中储存能的增量i

cv W m gz c h m gz c h E Q δδ)21

(δ)21(d δ112

1122222+++-+++=注意:本方程适用于任何工质，稳态稳流、不稳定流动的一切过程

第二章热力学第一定律稳定流动能量方程i w z g c h q δd d 21

d δ2+++=适用于任何工质，稳定流动热力过程引入技术功：i

t w z g c w δd d 21

δ2++=t t w h q w h q δd δ+=+∆=上式变为：可逆过程：p v w t d δ-=p v h s T p v h q d d d d d δ-=-=理想气体可逆过程p

v T c s T p v T c q p p d d d d d δ-=-=第二章热力学第一定律功和技术功在p-V图上的表示

思考题

1、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。

2、不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种

说法是否正确？

答：不正确。不可逆过程是指不论用任何方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。

思考题

3、系统内部各种参数均匀的必定平衡，平衡时各种参数必定均匀。以上说法是否正确？

答：前半句是正确的，后半句是错误的。

刚性绝热容器里，水和水蒸气的压力

相同、温度相等、均不随时间变化，且

不受外界影响，该汽水混合物已处于平

衡态。

但汽相与液相的密度显然不同，该平衡态系统内各参数不均匀。

均匀必平衡，平衡未必均匀！

思考题

4、给理想气体加热，其热力学能总是增加的。这种说法是否正确？

答：此种说法是错误的。根据热力学第一定律

Q=△U+W，气体吸热可能使热力学能增加，也可能对外作功；或者二者同时进行。如果加入的热量和对外所做的膨胀功相等，理想气体的热力学能将不发生变化。

理想气体的热力学能只是温度的函数，初终态温度相同，则热力学能相等。

思考题

5、试比较下图所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各量的大小：

⑴W12与W1a2；(2)△U12与△U1a2；(3)Q12与Q1a2

答：（1）W

大。

1a2

（2）一样。

（3）Q1a2大。

思考题

6、热力系经过不可逆循环后，其熵变必然大于

零。是否正确？

答：不正确。熵是状态参数，变化量只与其起点

和终点有关，与路径无关。

7、“任何没有体积变化的过程就一定不对外作功”

的说法是否正确？

答：不正确，因为外功的含义很广，比如电磁功、表面张力功等等，如果只考虑容积功的话，那

么没有容积变化的过程就一定不对外作功。

思考题

8.下列说法是否正确？

⑴气体膨胀时一定对外作功。

答：错，一般情况下，气体膨胀要对外作功，但当

气体向真空中的绝热自由膨胀时，对外不作功。

⑵气体被压缩时一定消耗外功。

答：对，因为根据热力学第二定律，气体是不可能自压缩的，要想压缩体积，必须借助于外功。

⑶气体膨胀时必须对其加热。

答：错，比如气体向真空中绝热自由膨胀，不用对其加热。