【正文】 工程熱力學(xué)答案 一、填空題 第一章 １．功和熱量都是與 過(guò)程 有關(guān)的量。 2．熱量的負(fù)值代表 工質(zhì)向外放熱 。 3．功的正值代表 工質(zhì)膨脹對(duì)外作功 。 4．循環(huán)中各個(gè)過(guò)程功的代數(shù)和等于 循環(huán)凈功 。 5．循環(huán)中作功與耗功的絕對(duì)值之差等于 循環(huán)凈功 。 熱效率η t定義為 循環(huán)凈功與消耗熱量的比值 。 7．如果工質(zhì)的某一熱力學(xué)量的變化量與過(guò)程路徑無(wú)關(guān)，而只與過(guò)程的初態(tài)和終態(tài)有關(guān)，則該熱 力學(xué)量必是一個(gè) 狀態(tài) 參數(shù)。 8．如果可使工質(zhì)沿某一過(guò)程相同的途徑逆行回復(fù)到原態(tài)，并且 與之相關(guān)的外界也回復(fù)到原態(tài)、不留下任何變化 ，則該過(guò)程為可逆過(guò)程。 9．不存在任何能量的不可逆損耗的準(zhǔn)平衡過(guò)程是 可逆 過(guò)程。 10．可逆過(guò)程是指 工質(zhì)能經(jīng)原過(guò)程路徑逆向進(jìn)行恢復(fù)到初態(tài)，并在外界不留下任何改變的過(guò)程 。 11．平衡過(guò)程是 整個(gè)過(guò)程中始終保持熱和力的平衡的過(guò)程 。 １ 2．熱力系統(tǒng)的平衡狀態(tài)是指在 不受外界影響 的條件下，系統(tǒng)的狀態(tài)能夠 始終保持不變 。 13．系統(tǒng)處于平衡態(tài)通常是指同時(shí)具備了 熱和力 的平衡。 14． 被人為分割出來(lái)作為熱力學(xué)分析對(duì)象的有限物質(zhì)系統(tǒng) 叫做熱力系統(tǒng)。 15．熱力系統(tǒng)中稱 與外界有質(zhì)量交換 為開口系統(tǒng)。 １ 6．熱力系統(tǒng)中稱 與外界無(wú)熱交換 為絕熱系統(tǒng)。 １ 7．熱力系統(tǒng)中稱 既無(wú)能量交換又無(wú)質(zhì)量交換 為孤立系統(tǒng)。 18．熱力系統(tǒng)中稱 僅與外界有能量交換而無(wú)質(zhì)量交換 為閉口系統(tǒng)。 19．大氣壓力為 Pb，真空度為 Pv，系統(tǒng)絕對(duì)壓力 P 應(yīng)該是 P= PbPv 。 20．大氣壓力為 Pb，表壓力為 Pg則系統(tǒng)的絕對(duì)壓力 P= 、 P=Pb+Pg 。 2１．在大氣壓力為 1bar 的實(shí)驗(yàn)室里測(cè)量空氣的壓力時(shí)， 若真空表的讀數(shù)為 30000Pa，則空氣的絕對(duì)壓力為 7 104Pa 。 22．制冷系數(shù)ε定義為 在逆向循環(huán)中，低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃颗c循環(huán)消耗的凈功之比 。 23．供暖系數(shù)ε 39。定義為 在逆向循環(huán)中，高溫?zé)嵩吹玫降臒崃颗c循環(huán)消耗 的凈功之比 。 24．循環(huán)的凈功 等于 循環(huán)的凈熱量。 25．熱動(dòng)力循環(huán)是將熱能轉(zhuǎn)化為 機(jī)械能 的循環(huán)。 26．衡量熱動(dòng)力循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)是 循環(huán)熱效率η t=W/Q1 。 第二章 1．當(dāng) 1 千克工質(zhì)不可逆絕熱地流經(jīng)壓氣機(jī)時(shí) ,若進(jìn)出口的焓分別為 h1和 h2， 則機(jī)器對(duì)工質(zhì)作功為 h h2 1? 。 ２．工質(zhì)穩(wěn)定絕熱流經(jīng)噴管時(shí)進(jìn)、出口的焓為 h1 和 h2，若進(jìn)、出口的位能差可忽略不計(jì)，則 1 千克工質(zhì)的動(dòng)能增量為 h1h2 。 3．在一個(gè)閉口熱力系統(tǒng)中，若工質(zhì)向外放熱 5KJ 且對(duì)外作功 5KJ， 則內(nèi)能變化量為 10KJ 。 4．用焓變化量和技術(shù)功表示的穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式為 q=? h+ +wt 。 5．穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式為 q=? h+12 (C22 C12 )+g(Z2Z1)+Wi 。 6．熱力系統(tǒng)的總儲(chǔ)存能包括 內(nèi)能 、 宏觀動(dòng)能 和 重力位能 。 7．熱力學(xué)第一定律是 能量守恒與轉(zhuǎn)化定律 在熱現(xiàn)象上的應(yīng)用。 8．技術(shù)功 Wt與膨脹功 W 的關(guān)系是 Wt=W+P1V1P2V2 。 9．工質(zhì)流經(jīng)汽輪機(jī)和燃汽輪機(jī)時(shí)，位能差、動(dòng)能差和散熱量均可忽略不計(jì)，若進(jìn)出口的比焓分別為 1h 和 2h ，則一千克工質(zhì)對(duì)機(jī)器作功為 h1h2 。 10．工質(zhì)穩(wěn)定流經(jīng)鍋爐、回?zé)崞鞯葻峤粨Q器時(shí)，與外界無(wú)功的作用，略去動(dòng)能差、位能差，1 千克工質(zhì)吸熱量 q= q=h2h1 。 11．在熱力設(shè)備中，隨工質(zhì)流動(dòng)而轉(zhuǎn)移的能量等于 h=u+pv 。 12．焓的定義式 h=u+pv 。 13． 1Kg 工質(zhì)通過(guò)一定的界面流入熱力系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)獲得的總能量是 焓 。 14．工質(zhì)進(jìn)行穩(wěn)定絕熱流動(dòng)過(guò)程時(shí)，進(jìn)出口的比焓分別為 1h 和 2h ，若進(jìn)出口的動(dòng)能差和位能差可忽略不計(jì)，則 1kg 工質(zhì)對(duì)外作的技術(shù)功為 h1h2 。 15．在可逆過(guò)程中，技術(shù)功的計(jì)算式為 ??? 21 vdpwt 。 16 ．只適用于可逆過(guò)程的熱力學(xué)第一定律解析式為 q u pdv12? ???或q h vdp? ??? 12 。 17．推動(dòng)功只有在工質(zhì) 移動(dòng)位置 時(shí)才起作用。 18．功的數(shù)值不僅決定于工質(zhì)的初態(tài)和終態(tài)，而且還和 進(jìn)行的過(guò)程 有關(guān)。 第三章 1 ． 某 雙 原 子 理 想 氣 體 的 定 容 比 熱 為 (Kg K) ， 其 氣 體 常 數(shù) 為 () 。 ２．在溫度為Ｔ、體積為Ｖ的理想氣體混合物中，若第 i 種組成氣體的分壓力為 Pi，則其質(zhì)量可表示為 mi=PiV/(RiT) 。 3．若雙原子理想氣體的氣體常數(shù) R=288J/(Kg K)，則其定壓比熱 Cp= 1008J/(Kg K) 。 4．在壓力為 P、溫度為 T 的理想氣體混合物中，若第 i 種組成氣體的分容積為 Vi，則其質(zhì)量可表示為 mi=PVi/(RiT) 。 5．理想氣體實(shí)質(zhì)上是實(shí)際氣體壓力 趨近于零 、比容 趨近于 無(wú)窮大時(shí) 的極限狀態(tài)。 6．質(zhì)量熱容 c、摩爾熱容 Cm和體積熱容 C39。 三者之間的數(shù)量關(guān)系是 Cm=M c=‘ 。 7．阿佛加德羅定律指出：在 同溫同壓 條件下，各種氣體的 摩爾容積 都相同。 8．在無(wú)化 學(xué)反應(yīng)及原子核反應(yīng)的過(guò)程中，熱力學(xué)能的變化只是 內(nèi)動(dòng)能 和 內(nèi)勢(shì)能 的變化。 9．道爾頓分壓定律可表述為 混合氣體的總壓力等于各組成氣體的分壓力之和 。 10．已知空氣的定壓摩爾比熱為 7Kcal/()，則其定壓質(zhì)量比熱應(yīng)為 KJ/()。 11．理想氣體由某一初態(tài)１，不可逆變化至狀態(tài)２，其焓變量Δ h12= Cpm(T2T1) 。 12．理想氣體狀態(tài)方程為 pv=RgT 或 PV=mRgT 。 13．已知理想氣體在兩個(gè)狀態(tài)下的溫度和比容值 (T1,T2,v1,v2) 則狀態(tài)１至狀態(tài)２的比熵變化Δ S12= ? S C ln TT Rl n vv12 v 21 21? ? 。 14．理想氣體的兩個(gè)假設(shè)是 分子有質(zhì)量無(wú)體積，分子間無(wú)作用力 。 15．理想氣體由狀態(tài)１不可逆變化至狀態(tài)２，其內(nèi)能變化量為 Δ u12=Cvm(T2T1) 。 16．理想氣體定壓比熱和定容比熱的關(guān)系為 Cp=Cv+Rg 。 17．通用氣體常數(shù) R= (Kmol K) 。 18．已知理想氣體在兩個(gè)狀態(tài)下的溫度和壓力值 T1,T2,P1,P2，則由狀態(tài) 1 變化至狀態(tài) 2，其熵變量Δ S12= ? S C ln TT R ln PP12 p 21 21? ? 。 19 ．若已知某一理想氣體的摩爾質(zhì)量為 M ，則其氣體常數(shù) Rg= [KJ/(Kg K)] 。 20．理想氣體的熱力學(xué)能僅是 溫度 的函數(shù)。 21 比熱容比γ和氣體常數(shù) Rg 及定容比熱 Cv 三者之間關(guān) 系為 Cv=Rg/(γ 1) 。 22．熱力學(xué)中標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)定義為：壓力 P0= 105 Pa，溫度 T0= K 23．氮?dú)獾臍怏w常數(shù) R= J/()。 24．理想氣體進(jìn)行一個(gè)定壓過(guò)程后，其比熱力學(xué)能的變化量可用 Δ u=CvmΔ T 計(jì)算。 25．對(duì)于理想氣體，當(dāng)過(guò)程的初溫和終溫相同時(shí)，任何一個(gè)過(guò)程的焓變化量都等于 零 。 26．氣體常數(shù) Rg與摩爾氣體常數(shù) R 的關(guān)系為 Rg= MR/ 。 27．理想氣體進(jìn)行一可逆定壓過(guò)程，其吸熱量等于 CpΔ T 。 28． n 千摩爾理想氣體狀態(tài)方程式為 PV= 。 29．不同熱力過(guò)程的比熱容是不相同的，所以比熱容是與 過(guò)程 有關(guān)的量。 30．適用于理想氣體可逆過(guò)程的熱力學(xué)第一定律解析式為 dq=CvdT+pdv 。 31．理想氣體的熱力學(xué)能與焓只是 溫度 的函數(shù)。 第 四章 1． TS 圖上可逆定容過(guò)程線下方的面積可代表 絕熱 過(guò)程的容積變化功。 2．Ｔ－Ｓ圖上 可逆定壓 過(guò)程線下方的面積可代表焓的變化量。 3．Ｔ－Ｓ圖上可逆定壓線下方的面積可代表 絕熱 過(guò)程的技術(shù)功。 4．在Ｔ－Ｓ圖上，定壓線的斜率 小于 定容線的斜率。 5．理想氣體自 p v1 可逆膨脹至 p v2，技術(shù)功 wt= )(12211 vpvpn n ??，膨脹功 w= )(11 2211 vpvpn ?? 。 若為可逆絕熱膨脹，則 wt是 w 的 k 倍。 6．理想氣體多變指數(shù)為 n 的多變過(guò)程，其技術(shù)功 Wt 和過(guò)程功 W 之間有關(guān)系式 Wt=nw 。 7．定容過(guò)程的熱力學(xué)能增加等于 吸熱量 ，定壓過(guò)程的焓增等于 吸熱量 。 8．在 Pv 圖上， 定容 過(guò)程線斜率最大， 定壓 過(guò)程線斜率絕對(duì)值最小。 9．在 Ts 圖上， 定溫 過(guò)程線斜率最小， 絕熱 過(guò)程線斜率最大。 10．理想氣體進(jìn)行一個(gè)吸熱、降溫過(guò)程，其多變指數(shù) n 的范圍是 1nK 。 11 ． 多 變 過(guò) 程 是 指 整 個(gè) 過(guò) 程 的 每 個(gè) 狀 態(tài) 均 滿 足 PVn=C( 常數(shù) ) 的過(guò)程。 第五章 1．熱力學(xué)第二定律的克勞修斯說(shuō)法為 熱不可能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳至高溫物體 。 2．熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式可寫為 ds≥ dq/T 或 ∮ dq/T≤ 0。 ３．某熱機(jī)Ｅ從 600K 的高溫?zé)嵩?TH吸熱 1000KJ，向 300K 的低溫?zé)嵩?TL放熱，熱效率為 40%，由計(jì)算可得∮ dQ/T= 1/3 KJ/K， 由 E、 TH、 TL 組成孤立系統(tǒng)的熵變化量為 1/3 KJ/K。 ４．某熱機(jī)從 600K 的熱源吸熱 1000KJ，向 300K 的環(huán)境放熱，熱效率為 40%， 作功能力損失為 100 KJ。 5．卡諾定理說(shuō)明：在相同溫度的高溫?zé)嵩春拖嗤瑴囟鹊牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆循環(huán)，其熱效率 都相等 ， 與可逆循環(huán)的種類 無(wú)關(guān)，與 采用哪一種工質(zhì) 也無(wú)關(guān)。 6．不可能制造出從單一熱源吸熱，使之全部轉(zhuǎn)化為功 而不留下其它任何變化 的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。 7．熱不可能 自發(fā)地 、 不付代價(jià)地 從低溫物體傳至高溫物體。 8．理想氣體從相同的初態(tài)絕熱膨脹到某一溫度， 不可逆過(guò)程所作的功 等于 可逆過(guò)程所作的功。 9．工質(zhì)從溫度為 T1的熱源吸熱 Q， 該熱量的作功能力（或稱最大可用能）為 Q(1T0/T1) （設(shè)環(huán)境溫度為 T0）。 10．當(dāng)孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生不可逆變化時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)作功能力的損失 I 和系統(tǒng)熵增Δ S0間的關(guān)系為 I=T0Δ S 孤 。 11．卡諾循環(huán)熱效率僅與 吸熱溫度 和 放熱溫度 有關(guān)。 12．若吸熱溫度 提高 ，放熱溫度 降低 則卡諾循環(huán)的熱效率提高。 13．若可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程有相同的初、終態(tài)，則前者的熵變 等于 后者的熵變。 14．卡諾循環(huán)是由 兩個(gè)可逆等溫過(guò)程和兩個(gè)可逆絕熱