1、思考題第一章1 .平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何區(qū)別？熱力學(xué)中為什幺要引入平衡態(tài)的概念？答：平衡狀態(tài)是在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時間而變化的狀態(tài)。而穩(wěn)定狀態(tài)則是不論有無外界影響，系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時間而變化的狀態(tài)?？梢娖胶獗胤€(wěn)定，而穩(wěn)定未必平衡。熱力學(xué)中引入平衡態(tài)的概念，是為了能對系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)用狀態(tài)參數(shù)來進行描述。2 .表壓力或真空度能否作為狀態(tài)參數(shù)進行熱力計算？若工質(zhì)的壓力不變，問測量其壓力的壓力表或真空計的讀數(shù)是否可能變化？答：不能，因為表壓力或真空度只是一個相對壓力。若工質(zhì)的壓力不變，測量其壓力的壓力表或真空計的讀數(shù)可能變化，因為測量所處的環(huán)境壓力可能發(fā)生變化。3 .當(dāng)真空表指

2、示數(shù)值愈大時，表明被測對象的實際壓力愈大還是愈??？答：真空表指示數(shù)值愈大時，表明被測對象的實際壓力愈小。4,準(zhǔn)平衡過程與可逆過程有何區(qū)別？答：無耗散的準(zhǔn)平衡過程才是可逆過程，所以可逆過程一定是準(zhǔn)平衡過程，而準(zhǔn)平衡過程不一定是可逆過程。5.不可逆過程是無法回復(fù)到初態(tài)的過程，這種說法是否正確？答：不正確。不可逆過程是指不論用任何曲折復(fù)雜的方法都不能在外界不遺留任何變化的情況下使系統(tǒng)回復(fù)到初態(tài)，并不是不能回復(fù)到初態(tài)。6,沒有盛滿水的熱水瓶，其瓶塞有時被自動頂開，有時被自動吸緊，這是什幺原因？答：水溫較高時，水對熱水瓶中的空氣進行加熱，空氣壓力升高，大于環(huán)境壓力，瓶塞被自動頂開。而水溫較低時，熱水瓶中

3、的空氣受冷，壓力降低，小于環(huán)境壓力，瓶塞被自動吸緊7,用U形管壓力表測定工質(zhì)的壓力時，壓力表液柱直徑的大小對讀數(shù)有無影響？答：嚴(yán)格說來，是有影響的，因為U型管越粗，就有越多的被測工質(zhì)進入U型管中，這部分工質(zhì)越多，它對讀數(shù)的準(zhǔn)確性影響越大。第二章絕熱剛性容器，中間用隔板分為兩部分，左邊盛有空氣，右邊為真空，抽掉隔板，空氣將充滿整個容器。問：空氣的熱力學(xué)能如何變化？空氣是否作由了功？能否在坐標(biāo)圖上表示此過程？為什么？答：(1)空氣向真空的絕熱自由膨脹過程的熱力學(xué)能不變。(2)空氣對外不做功。(3)不能在坐標(biāo)圖上表示此過程，因為不是準(zhǔn)靜態(tài)過程。3.下列說法是否正確？氣體膨脹時一定對外作功。錯，比如氣

4、體向真空中的絕熱自由膨脹，對外不作功。氣體被壓縮時一定消耗外功。對，因為根據(jù)熱力學(xué)第二定律，氣體是不可能自壓縮的，要想壓縮體積，必須借助于外功。氣體膨脹時必須對其加熱。錯，比如氣體向真空中的絕熱自由膨脹，不用對其加熱。氣體邊膨脹邊放熱是可能的。對，比如多變過程，當(dāng)n大于k時，可以實現(xiàn)邊膨脹邊放熱。氣體邊被壓縮邊吸入熱量是不可能的。錯，比如多變過程，當(dāng)n大于k時，可以實現(xiàn)邊壓縮邊吸熱。對工質(zhì)加熱，其溫度反而降低，這種情況不可能。錯，比如多變過程，當(dāng)n大于1,小于k時，可實現(xiàn)對工質(zhì)加熱，其溫度反而降低。8 .“任何沒有體積變化的過程就一定不對外作功”的說法是否正確？答：不正確，因為外功的含義很廣，

5、比如電磁功、表面張力功等等，如果只考慮體積功的話,那么沒有體積變化的過程就一定不對外作功。9 .試比較圖2-6所示的過程1-2與過程1-a-2中下列各量的大小：W2與WL；(2)U12與U1a2；(3)Q12與Q1a2答：(1)WU大。2 2)一樣大。3 3)Qa2大。4 .說明下列各式的應(yīng)用條件：quw閉口系的一切過程qupdv閉口系統(tǒng)的準(zhǔn)靜態(tài)過程qu(p2V2P1V1)開口系統(tǒng)的穩(wěn)定流動過程，并且軸功為零qup(v2V1)開口系統(tǒng)的穩(wěn)定定壓流動過程，并且軸功為零；或者閉口系統(tǒng)的定壓過程。5 .膨脹功、軸功、技術(shù)功、流動功之間有何區(qū)別與聯(lián)系？流動功的大小與過程特性有無關(guān)系？答：膨脹功是系統(tǒng)由

6、于體積變化對外所作的功；軸功是指工質(zhì)流經(jīng)熱力設(shè)備(開口系統(tǒng))時，熱力設(shè)備與外界交換的機械功，由于這個機械工通常是通過轉(zhuǎn)動的軸輸入、輸由，所以工程上習(xí)慣成為軸功；而技術(shù)功不僅包括軸功，還包括工質(zhì)在流動過程中機械能(宏觀動能和勢能)的變化；流動功又稱為推進功，1kg工質(zhì)的流動功等于其壓力和比容的乘積，它是工質(zhì)在流動中向前方傳遞的功，只有在工質(zhì)的流動過程中才由現(xiàn)。對于有工質(zhì)組成的簡單可壓縮系統(tǒng)，工質(zhì)在穩(wěn)定流動過程中所作的膨脹功包括三部分，一部分消耗于維持工質(zhì)進生開口系統(tǒng)時的流動功的代數(shù)和，一部分用于增加工質(zhì)的宏觀動能和勢能，最后一部分是作為熱力設(shè)備的軸功。對于穩(wěn)定流動，工質(zhì)的技術(shù)功等于膨脹功與流動功

7、差值的代數(shù)和。如果工質(zhì)進、由熱力設(shè)備的宏觀動能和勢能變化很小，可忽略不計，則技術(shù)功等于軸功。第三章10 .理想氣體的Cp和Cv之差及Cp和Cv之比是否在任何溫度下都等于一個常數(shù)？答：理想氣體的Cp和Cv之差在任何溫度下都等于一個常數(shù)，而Cp和Cv之比不是。個最大？哪一個最小?答：由3c10tc12011 .如果比熱容是溫度t的單調(diào)增函數(shù)，當(dāng)t2t1時，平均比熱容a：c|2、c12t中哪一tc|的2義可知t1)，其中0t1cdtt因為比熱容是溫度t2),其中0t2ct2c(t0cdtt22工cdt1t2t1t的單調(diào)增函數(shù),所以可知t2ic(t),其中titttc|>c|,又因為ti0ctc

8、t2tt唆2121召tt0tt(cctcct1cc110110tt21tc|最大，故可知t1又因為:ct10t2cdtt0t10(tt)1cdtt120112cdt(t1t10tt12t1(t2喈t2t10tt12tt12小。tBM1Oa以所6.如果某種工質(zhì)的狀態(tài)方程式遵循pvRT,這種物質(zhì)的比熱容一定是常數(shù)嗎？這種物質(zhì)的比熱容僅是溫度的函數(shù)嗎？答：不一定，比如理想氣體遵循此方程，但是比熱容不是常數(shù)，是溫度的單值函數(shù)。這種物質(zhì)的比熱容不一定僅是溫度的函數(shù)。由比熱容的定義，并考慮到工質(zhì)的物態(tài)方程可得到：dqd(uw)duddudvdudTdTdTwdTdTdTg由此可以看由，如果工質(zhì)的內(nèi)能不僅僅

9、是溫度的函數(shù)時，則此工質(zhì)的比熱容也就不僅僅是溫度的函數(shù)了。12.在uv圖上畫由定比熱容理想氣體的可逆定容加熱過程、可逆定壓加熱過程、可逆定溫加熱過程和可逆絕熱膨脹過程。2v答：圖中曲線1為可逆定容加熱過程；2為可逆定壓加熱過程；3為可逆定溫加熱過程；4為可逆絕熱膨脹過程。因為可逆定容加熱過程容積v不變，過程中系統(tǒng)內(nèi)能增加，所以為曲線1,從下向上。可逆定壓加熱過程有:duTc-PPdvPvcc為常數(shù)，且考慮到和21c一P1dvcdv1Rv0時，u0,所以ucvcucv1所以此過程為過原點的射線2,且向上。理想氣體的可逆定溫加熱過程有:uqwOqwO氣體對外做功，體積增加,所以為曲線3,從左到右。

10、可逆絕熱膨脹過程有:dupdvc1c111c2dvukkvk1vcc、為常數(shù)12所以為圖中的雙曲線4,且方向朝右（膨脹過程）。7.將滿足空氣下列要求的多變過程表示在pv圖Ts圖上空氣升壓，升溫，又放熱；空氣膨脹，升溫，又放熱；（此過程不可能）n1.6的膨脹過程，并判斷q、w、u的正負(fù)；n1.3的壓縮過程，判斷q、w、u的正負(fù)。答：n=0An=1n=11<n<k1<n<kn=十$n=kn=十nnn=k.vs(1)空氣升溫、升壓、又放熱有:所以:n1cVn11nk0,且A向上，即沿壓力和溫on=0A此多變過程如圖所示，在pv圖上，此過程為沿著幾條曲線的交點度增加的方向；在T

11、-s圖上此過程為沿著幾條曲線的交點A向上pTn=0n=1n=11<n<k1<n<kn=±oon=kn=±°°n=k(2)空氣膨脹，升溫，又放熱有:0,n1旦,2T1vs此多變過程如圖所示，然而要想是過程同時滿足膨脹過程是不可能的Pn=1.6n=1.6n=±oon=1.6n=1.6n=kvs(3) n1.6的膨脹過程，在pv圖上，膨脹過程體積增大，過程從幾條曲線的交點A向下；在Ts圖上，過程從幾條曲線的交點A向下。此過程為放熱，對外做功，內(nèi)能減少n=1.3n=1n=1.3n=±°°n=kn=&

12、#177;00n=kvs(4) n1.3的壓縮過程，在pv圖上，壓縮過程體積減小，過程從幾條曲線的交點A向上；在Ts圖上，過程從幾條曲線的交點A向上。此過程為放熱，外界對空氣做功，內(nèi)能增加。8 .在Ts圖上，如何將理想氣體任意兩狀態(tài)間的熱力學(xué)能和給的變化表示由來。答：理想氣體的內(nèi)能和給都是溫度的單值函數(shù)，因此在Ts圖上，定內(nèi)能和定焰線為一條平行于T軸的直線，只要知道初態(tài)和終態(tài)的溫度，分別在Ts圖上找到對應(yīng)溫度下的定內(nèi)能和定給直線，就可以確定內(nèi)能和給的變化值。9 .凡質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的組元氣體，其摩爾分?jǐn)?shù)是否也一定較大？試舉例說明之答：根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系，有：wiixMiwiMi從上式可以

13、看由，對成分一定的混合氣體，分母為常數(shù)，因此摩爾分?jǐn)?shù)取決于其質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾質(zhì)量的比值，對于質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的組元，如果摩爾質(zhì)量也很大，那么它的摩爾分?jǐn)?shù)可能并不大。10 .理想混合氣體的比熱力學(xué)能是否是溫度的單值函數(shù)？其CpCv是否仍遵循邁耶公式？答：不是。因為理想混合氣體的比熱力學(xué)能為：UnXUimii其中Xi是摩爾組分，而Ui是溫度的單值函數(shù)，所以理想混合氣體的比熱力學(xué)能不僅是溫度的函數(shù)，還是成分的函數(shù)，或者說對于成分固定的混合理想氣體，其內(nèi)能僅是溫度的單值函數(shù)。其CpC仍遵循邁耶公式，因為：VCp,C（xCxC）xRRmvmipmiivmiimmii11 .有人認(rèn)為由理想氣體組成的封閉系統(tǒng)吸熱

14、后，其溫度必定增加，這是否完全正確？你認(rèn)為哪一種狀態(tài)參數(shù)必定增加？答：不正確，因為對于成分固定的混合理想氣體，其內(nèi)能是僅是溫度的單值函數(shù)，如果在過程中吸熱的同時對外作正功，當(dāng)作的正功大于吸熱量，其內(nèi)能必然減少，溫度必然降低。只有嫡值必定增加，因為根據(jù)克勞休斯不等式有：dQdsdT其中等號適用于可逆過程，不等號適用于不可逆過程，對于不可逆過程，T為熱源的溫度,由于溫度T恒大于零，所以當(dāng)過程為吸熱過程（dQ0）時，系統(tǒng)的嫡必然增加。12 .圖317所示的庫氏|一淬年么覃兄閃落作噴售金在肝次桔疝;話*隹擴壓管?圖3-17思考題11附圖答：當(dāng)Ma1時，要想使氣流的速度增加，要求噴管的截面積沿氣流方向逐

15、漸減小，即漸縮噴管；而當(dāng)Ma1時，要想使氣流的速度增加，要求噴管的截面積沿氣流方向逐漸增加，即漸擴噴；而對于先縮后擴的縮放噴管（也稱拉戈爾噴管），在最小截面處氣流的流速恰好等于當(dāng)?shù)芈曀佟Ｋ詫τ趤喡曀贇饬鳎瑵u縮管適用于做噴管，漸擴管適用于做擴壓管，縮放管適用于做噴管；對于超聲速氣流，漸縮管適用于做擴壓管，漸擴管適用于做噴管。第四章T21tT13 .循環(huán)的熱效率公式t1q2ql和1有何區(qū)別？各適用什么場合？答：前式適用于各種可逆和不可逆的循環(huán)，后式只適用于可逆的卡諾循環(huán)。14 .循環(huán)輸由凈功愈大，則熱效率愈高；可逆循環(huán)的熱效率都相等；不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率，這些說法是否正確？

16、為什么？答：不正確，熱效率為輸由凈功和吸熱量的比，因此在相同吸熱量的條件下，循環(huán)輸由的由凈功愈大，則熱效率愈高。不是所有的可逆循環(huán)的熱效率都相等，必須保證相同的條件下。在相同的初態(tài)和終態(tài)下，不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率。15 .熱力學(xué)第二定律可否表述為“機械能可以全部變?yōu)闊崮?，而熱能不可能全部變?yōu)闄C械能”？答：不對，必須保證過程結(jié)束后對系統(tǒng)和外界沒有造成任何影響這一條件。否則熱能可以全部變?yōu)闄C械能，比如理想氣體的定溫膨脹過程，系統(tǒng)把從外界吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為機械能，外界雖然沒有任何任何變化，但是系統(tǒng)的體積發(fā)生改變了。16 .下列說法是否正確？為什么？嫡增大的過程為不可逆過程；不可

17、逆過程的嫡變S無法計算；若工質(zhì)從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆途徑到達同一終態(tài)，則不可逆途徑的S必大于可逆途徑的S;工質(zhì)經(jīng)歷不可逆循環(huán)后S0;自然界的過程都是朝著嫡增的方向進行的，因此嫡減小的過程不可能實現(xiàn)；工質(zhì)被加熱嫡一定增大，工質(zhì)放熱嫡一定減小。答：(1)不正確，只有孤立系統(tǒng)才可以這樣說；(2)不正確，S為狀態(tài)參數(shù)，和過程無關(guān)，知道初態(tài)和終態(tài)就可以計算；(3)不對，S為狀態(tài)參數(shù)，和過程無關(guān)，S相等；(4)不對，工質(zhì)經(jīng)歷可逆和不可逆循環(huán)后都回到初態(tài)，所以嫡變?yōu)榱恪?5)不對，比如系統(tǒng)的理想氣體的可逆定溫壓縮過程，系統(tǒng)對外放熱，嫡減小。(6)工質(zhì)被加熱嫡一定增大，但是系統(tǒng)放熱，嫡不一定減小。如果是可逆

18、過程，嫡才一定減小。17 .若工質(zhì)從同一初態(tài)由發(fā)，分別經(jīng)歷可逆絕熱過程與不可逆絕熱過程膨脹到相同的終壓力，兩過程終態(tài)的嫡哪個大？對外作的功哪個大？試用坐標(biāo)圖進行分析答：不可逆過程嫡大，可逆過程作功大18 .如果工質(zhì)從同一初態(tài)由發(fā)，分別經(jīng)歷可逆定壓過程與不可逆定壓過程，從同一熱源吸收了相同的熱量，工質(zhì)終態(tài)的嫡是否相同？為什么？答：不相同，因為二者對外所作的功不同，而它們從同一熱源吸收了相同的熱量，所以最終二者內(nèi)能的變化不同，故此二者的終態(tài)不同，由于嫡是狀態(tài)參數(shù)，它們從同一初態(tài)由發(fā)，故終態(tài)的嫡不同。19 .工質(zhì)由初態(tài)經(jīng)過一不可逆絕熱過程膨脹到終態(tài)，問能否通過一個絕熱過程使工質(zhì)回到初態(tài)？答：不能，工

19、質(zhì)由初態(tài)經(jīng)過一不可逆絕熱過程膨脹到終態(tài)，其嫡增加，要想使其回到初態(tài)，過程的嫡必須減少，而絕熱過程是不能使其嫡減少的，故不能通過一個絕熱過程使其回到初態(tài)。20 .系統(tǒng)在某過程中從熱源吸熱20kJ,對外作功25kJ,請問能否通過可逆絕過程使系統(tǒng)回到初態(tài)？為什么？能否通過不可逆絕熱過程使系統(tǒng)回到初態(tài)？答：根據(jù)克勞休斯不等式，我們知道系統(tǒng)在過程中的嫡變滿足：SQ20(kJ)°TT(K)即：系統(tǒng)的嫡增加，要想使系統(tǒng)回到初態(tài)，新的過程必須使系統(tǒng)嫡減少，而可逆絕熱過程嫡不變，不可逆絕熱過程嫡增加，因而不可能通過一個可逆過程或者一個不可逆過程使系統(tǒng)回到初態(tài)。21 .閉口系統(tǒng)經(jīng)歷了一不可逆過程對外作功

20、10kJ,同時放生熱量5kJ,問系統(tǒng)的嫡變是正、是負(fù)還是不能確定？答：嫡是狀態(tài)參數(shù)，功和熱量都是過程量，所以不能確定系統(tǒng)的嫡變。第五章13 .熱水泵必須安裝在熱水容器下面距容器有一定高度的地方，而不能安裝在熱水容器上面，為什么？答：保證其壓力。14 .鍋爐產(chǎn)生的水蒸氣在定溫過程中是否滿足qw的關(guān)系?為什么？答：不對，因為水蒸氣不能看作是理想氣體，其內(nèi)能不僅是溫度的函數(shù)，還是壓力的函數(shù)，故此定溫過程內(nèi)能是改變的，U不等于0。22 .有無0c或低于0c的蒸汽存在？有無低于0c的水存在？為什么？答：有0c或低于0c的蒸汽存在，只要壓力足夠低就可能，但是沒有低于0c的水存在，因為水的三相點溫度為0.0

21、1C,低于三相點溫度，只可能是固態(tài)或是氣O23 .25MPa的水，是否也象1MPa的水那樣經(jīng)歷汽化過程？為什么？答：不可以，因為水的臨界點壓力為22.12MPa,故此，當(dāng)壓力高于臨界壓力時，它的汽化不經(jīng)過氣液兩相區(qū)，而是由液相連續(xù)的到達氣相。24 .dhcdTp適用于任何工質(zhì)的定壓過程。水蒸氣定壓汽化過程中dT=0,由此得由結(jié)論，水定壓汽化時dhcdT0p,此結(jié)論是否正確？為什么？答：不正確，因為定壓汽化過程中發(fā)生了相變，上式只適用于不發(fā)生相變的過程。25 .試解釋濕空氣、濕蒸汽、飽和濕空氣。答：濕空氣：含水蒸汽的空氣；濕蒸汽：含有液態(tài)水的水蒸氣；飽和濕空氣：相對濕度為100%的濕空氣。26

22、.對未飽和濕空氣與飽和濕空氣分別判斷干球溫度、濕球溫度、露點溫度三者的大小。答：未飽和濕空氣：干球溫度濕球溫度露點溫度飽和濕空氣：干球溫度濕球溫度=露點溫度27 .在相同的溫度及壓力下，濕空氣與干空氣相比，那個密度大？答：干空氣的密度大。28 .同一地區(qū)陰雨天的大氣壓力為什么比晴朗天氣的大氣壓力低？答：陰雨天相對濕度高，水蒸氣分壓力大。29 .若兩種濕空氣的總壓力和相對濕度相同，問：溫度高的濕空氣含濕量大還是溫度低的濕空氣含濕量大？為什么？1口.由d0.662,在相同相對濕度的情況下，溫度局，Ps大，所以，溫度P1Ps高含濕量大。30.早晨有霧，為什么往往是好天氣？答：早晨有霧，說明濕空氣中含有許多小水滴，濕空氣為飽和濕空氣，當(dāng)溫度逐漸上升后，小水滴逐漸汽化，所以往往是好天氣。第六章15 .試畫由簡單蒸汽動力裝置的系統(tǒng)圖、簡單蒸汽動力循環(huán)的p-v圖與T-s圖。專業(yè)資料整理16 .既然利用抽氣回?zé)峥梢蕴岣哒羝麆恿ρb置循環(huán)的熱效率，能否將全部蒸汽抽由來用于回?zé)?？為什么回?zé)崮芴岣邿嵝剩看穑翰捎没責(zé)岽胧?，雖然對每kg蒸汽來說做功量減少，但抽汽在凝結(jié)時所放生的潛熱卻全部得到的利用，進入鍋爐給水溫度提高了，使每kg工質(zhì)在鍋爐中吸收的熱量大為減少，因此，提高了循環(huán)效率。但抽汽量不是越多越好，是根據(jù)質(zhì)量守恒和能量守恒的原則確定的。31 .蒸汽動力裝置循環(huán)熱效率不高的原因是冷凝器放熱損失