【正文】 汽過熱器外面是高溫燃氣里面是蒸汽，所以過熱器壁面溫度必定高于蒸汽溫度，這與柴油機是不同的，蒸汽循環(huán)的最高蒸汽溫度很少超過600K.。而實際循環(huán)中存在各種不可逆損失，由于工質(zhì)性質(zhì)不同，不可逆因素和不可逆程度是各不相同的，因此其熱效率與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)?？傻茫?a()()(=a 圖1013 所示回熱系統(tǒng)中采用的是混合式回熱器，靠蒸氣與水的混合達到換熱的目的。在本世紀二三十年代，材料的耐熱性較差，通過提高蒸汽的溫度而提高熱機的效率比較困難，因此采用再熱循環(huán)來提高蒸汽初壓。其后，耐熱合金材料有進展，加之其他一些原因，在很長一段時期內(nèi)不再設(shè)計制造按再熱循環(huán)工作的設(shè)備。設(shè)氣體工質(zhì)進入讓汽輪機Ⅰ和Ⅱ時狀態(tài)相同，兩臺燃氣輪機的效率也相同，試問這樣的方案和圖91圖917所示的方案相比較（壓氣機的sC,h和燃氣輪機的Th都相同）在熱力學效果上有何差別？裝置的熱效率有何區(qū)別？其理論循環(huán)1236781（如圖83）的熱效率比定壓燃燒噴氣式發(fā)動機循環(huán)12341的熱效率提高還是降低？為什么？答：因為燃氣輪機是一種旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動機，沒有往復運動部件以及由此引起的不平衡慣性力，故可以設(shè)計成很高的轉(zhuǎn)速，并且工作是連續(xù)的，因此，它可以在重量和尺寸都很小的情況下發(fā)出很大的功率。如果采用極限回熱，可以提高熱效率但所需的回熱器換熱面積趨于無窮大，無法實現(xiàn)若兩者初態(tài)相同，壓縮比相同，他們的熱效率是否相同？為什么？若卡諾循環(huán)的壓縮比與他們相同，則熱效率如何？為什么？答：提高循環(huán)增溫比，可以有效的提高循環(huán)的平均吸熱溫度，但同時也提高了循環(huán)的平均放熱溫度，吸熱和放熱均為定壓過程，這兩方面的作用相互抵消，因此熱效率與循環(huán)增溫比無關(guān)。同時加入大量二次空氣，大大增加了燃氣的流量，這可以增加燃氣輪機的做功量。由這兩條定理知，在兩個恒溫熱源間，卡諾循環(huán)比一切不可逆循環(huán)的效率都高，但是斯特林循環(huán)也可以做到可逆循環(huán)，因此斯特林循環(huán)的熱效率可以和卡諾循環(huán)一樣高。氣體動力循環(huán)因為 　T p2 2 p1 1 O s圖8–13思考題8–8附圖為圖72上面積17nm所示。5．壓氣機所需的功可從熱力學第一定律能量方程式導出，試導出定溫、多變、絕熱壓縮壓氣機所需要的功并用T–s圖上面積表示其值。3．如果由于應(yīng)用氣缸冷卻水套以及其他冷卻方法，氣體在壓氣機氣缸中已經(jīng)能夠按定溫過程進行壓縮，這時是否還需要采用分級壓縮？為什么？答：還需要分級壓縮。11．多股氣流匯合成一股混合氣流稱作合流，請導出各股支流都是理想氣體的混合氣流溫度表達式。節(jié)流過程的起迄點落在等焓線上，但過程不沿著定焓線進行。–239。切去一段后，臨界狀態(tài)前移到239。 2 (a) (b)圖7–17 思考題7–8附圖答：（1）兩噴管最小截面積相等，則兩噴管的流量相等，出口截面流速和壓力不相等。切去一段，將產(chǎn)生哪些后果？出口截面上的壓力、流速和流量將起什么變化？ 1 239。8．如圖7–17所示，（a）為漸縮噴管，（b）為縮放噴管。6．考慮摩擦損耗時，為什么修正出口截面上速度后還要修正溫度？答：如上。此外，高空空氣比海平面稀薄得多，飛行阻力也小得多，所以飛行速度上也會有差異。但在某些特殊的、局部的場合，矛盾的主次雙方發(fā)生轉(zhuǎn)化，通道的形狀可能成為主要作用方面。孤立系統(tǒng)中過程進行的方向是使熵增大的方向，當熵達到最大值時，過程不能再進行下去，孤立系統(tǒng)達到熱力學平衡狀態(tài)。= J/(kgK)15. 水的相圖和一般物質(zhì)的相圖區(qū)別在哪里？為什么？答： 一般物質(zhì)的相圖中，液固平衡曲線的斜率為正值，壓力越高，平衡溫度（相變溫度）越高。13. 本章導出的關(guān)于熱力學能、焓、熵的一般關(guān)系式是否可用于不可逆過程？答：由于熱力學能、焓、熵都是狀態(tài)參數(shù)，其變化與過程無關(guān)，所以其結(jié)果也可以用于不可逆過程。兩種簡單的組合示于圖(5)中。11. 如何利用狀態(tài)方程和熱力學一般關(guān)系式求取實際氣體的Du、Dh、Ds？答：根據(jù)熱力學一般關(guān)系式和狀態(tài)方程式以及補充數(shù)據(jù)，可以利用已知性質(zhì)推出未知性質(zhì)，并求出能量轉(zhuǎn)換關(guān)系?；蛘撸篸h–du= d(pv)=09. 什么是特性函數(shù)？試說明u=u(s, p)是否是特性函數(shù)。進而可以認為g、f是系統(tǒng)內(nèi)部變化的能力和標志，所以分別稱為自由焓、自由能，相應(yīng)地，TS可稱為束縛能。例如系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生化學反應(yīng)，化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)熱能（都是熱力學能），必要條件是dg0，否則過程不能發(fā)生。dg =dh–d(Ts) =dh–Tds–sdT，簡單可壓縮系統(tǒng)在可逆等溫等壓條件下，處于平衡狀態(tài)：dg =–Tds，ds=0222。6. 什么叫對應(yīng)態(tài)定律？為什么要引入對應(yīng)態(tài)定律？什么是對比參數(shù)？答：在相同的對比態(tài)壓力和對比態(tài)溫度下，不同氣體的對比態(tài)比體積必定相同。3. 范德瓦爾方程的精度不高，但是在實際氣體狀態(tài)方程的研究中范德瓦爾方程的地位卻很高，為什么？答：范德瓦爾方程是第一個實際氣體狀態(tài)方程，在各種實際氣體狀態(tài)方程中它的形式最簡單；它較好地定性地描述了實際氣體的基本特征；其它半理論半經(jīng)驗的狀態(tài)方程都是沿范德瓦爾方程前進的。實際情況是當實際氣體距離其液態(tài)較遠時，分子體積與分子間作用力的影響很小，可以把實際氣體當作理想氣體處理。515 閉口系統(tǒng)絕熱過程中，系統(tǒng)由初態(tài)1變化到終態(tài)2，則w=u1–u2。（2）在水壺中燒水，必有熱量散發(fā)到環(huán)境大氣中，這就是火無，而使水升溫的那部分稱之為火用。（2）孤立系統(tǒng)中進行了不可逆過程后，總能不變，總熵、總火用都發(fā)生變化。圖中，qab為absbsaa圍成的面積，qac為acsbsaa圍成的面積。189。因為熵是狀態(tài)參數(shù)。因為熵是狀態(tài)參數(shù)，同一初始狀態(tài)和同一終了狀態(tài)之間的熵差保持同一數(shù)值，與路徑無關(guān)。答：（1）錯?？梢哉f：“使孤立系統(tǒng)熵增大的過程必為不可逆過程。（4）錯。（2） 錯，不準確。它是依賴于壓力差作功的。否則沒有比較基礎(chǔ)。應(yīng)當是在同樣的高溫熱源和低溫熱源之間。所以，違反克勞修斯說法必然違反開爾文說法，類似地，違反開爾文說法也必然違反克勞修斯說法，兩種說法完全等價（圖42）。熱力過程中的不可逆因素有功熱轉(zhuǎn)換、有限溫差傳熱、自由膨脹、混合過程、電阻等等。54請給“不可逆過程”一個恰當?shù)亩x。所以，這個過程與熱力學第二定律無矛盾。答：理想氣體進行定溫膨脹時，壓力不斷降低，體積越來越大。第5章 熱力學第二定律51熱力學第二定律能否表達為：“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?！?AApT，說明水蒸氣的熱力過程與理想氣體的熱力過程的分析計算有什么異同？相同點：都是首先確定起始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)，然后在計算過程的作功量等數(shù)據(jù)。通過過程的起點劃等溫線（定溫線），過程指向定溫線下側(cè)，Du0、Dh0；過程指向定溫線上側(cè)，Du0、Dh0。11．下列三式的使用條件是什么？p2v2k=p1v1k，T1v1k1=T2v2k1，T1=T2使用條件是：理想氣體，可逆絕熱過程。 q143，證畢。 q143。(2) 絕熱過程即定熵過程； ——錯誤，可逆絕熱過程是定熵過程，不可逆絕熱過程不是定熵過程。dQ是通過邊界傳遞的熱能，不包括機械能。由理想氣體可逆定溫過程熱量公式q=可知，只要狀態(tài)參數(shù)pv1和v2確定了，q的數(shù)值也確定了，是否可逆定溫過程的熱量q與途徑無關(guān)？“可逆定溫過程”已經(jīng)把途徑規(guī)定好了，此時談與途徑的關(guān)系沒有意義。3．在定容過程和定壓過程中，氣體的熱量可根據(jù)過程中氣體的比熱容乘以溫差來計算。分析理想氣體的定值的可逆過程，即過程進行時限定某一參數(shù)不發(fā)生變化。第四章氣體和蒸汽的基本熱力過程1．試以理想氣體的定溫過程為例，歸納氣體的熱力過程要解決的問題及使用方法。水既不是理想氣體，汽化又不是單相變化，所以q=w的結(jié)論是錯的。三相點容易實現(xiàn)，臨界點不容易實現(xiàn)。三相點是三相共存點，在該點發(fā)生的相變都具有相變潛熱。幾乎所有的純物質(zhì)（非混合物）都有飽和狀態(tài)的概念，也存在臨界狀態(tài)。是溫度單值函數(shù)的是定過程比熱。熵是狀態(tài)參數(shù)，其變化與過程路徑無關(guān)。dQ=TdS沿過程的積分。（熱力學第三定律可以表述為，絕對零度可以無限接近，但永遠不可能達到。熱力學能（或焓）與溫度已經(jīng)相當于一個狀態(tài)參數(shù)，他們都可以表示為獨立參數(shù)p和v的函數(shù)。6．邁耶公式cp–cv=Rg是否適用于動力工程中應(yīng)用的高壓水蒸氣？是否適用于地球大氣中的水蒸氣？不適用于前者，一定條件下近似地適用于后者。3．摩爾氣體常數(shù)R值是否隨氣體的種類而不同或狀態(tài)不同而異？摩爾氣體常數(shù)R是基本物理常數(shù)，它與氣體的種類、狀態(tài)等均無關(guān)。2．氣體的摩爾體積Vm是否因氣體的種類而異？是否因所處狀態(tài)不同而異？？氣體的摩爾體積Vm不因氣體的種類而異。也可以說，理想氣體是實際氣體的壓力趨近于零時極限狀況。qm1（h1+cf12/2+gz1）+ qm2（h2+cf22/2+gz2）離開系統(tǒng)的能量：qm3帶出的，沒有機械能（軸功）輸出。取122和33截面之間的空間為控制體積，列出能量方程式并導出出口截面上焓值h3的計算式。12．開口系實施穩(wěn)定流動過程，是否同時滿足下列三式：dQ=dU+dW dQ=dH+dWt dQ=dH++mgdz+dWi上述三式中，W、Wt和Wi的相互關(guān)系是什么？答：都滿足。一般把活塞式壓氣機取為閉口系統(tǒng)，是考察其一個沖程內(nèi)的熱力變化過程。下游無工質(zhì)，故不需要推動功。我個人認為推動功應(yīng)該定義為由于工質(zhì)在一定狀態(tài)下占有一定空間所具有的能量，它是工質(zhì)本身所固有的性質(zhì)，是一個狀態(tài)參數(shù)。前者適用于任意系統(tǒng)、任意工質(zhì)和任意過程。5． 熱力學第一定律的能量方程式是否可寫成下列形式？為什么？q=Du+pvq2q1=(u2u1)+(w2w1)不可以?；灸芰糠匠淌絻H僅說明且充分說明功、熱量和熱力學能都是能量，都是能量存在的一種形式，在能量的數(shù)量上它們是有等價關(guān)系的。熱量是工質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化時通過系統(tǒng)邊界傳遞的熱能，其大小與變化過程有關(guān)，熱量不是狀態(tài)參數(shù)。⒒工質(zhì)及氣缸、活塞組成的系統(tǒng)經(jīng)循環(huán)后，系統(tǒng)輸出的功中是否要減去活塞排斥大氣功才是有用功？答：不需要。同理，系統(tǒng)經(jīng)歷正、逆過程后恢復到了原態(tài)也并不就意味著過程是可逆的；過程是否可逆，還得看與之發(fā)生過相互作用的所有外界是否也全都回復到了原來的狀態(tài)，沒有遺留下任何變化。一部分裝氣體，一部分抽成真空，中間是隔板。答：分兩種不同情況：⑴ 若系統(tǒng)原本不處于平衡狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)各部分間存在著不平衡勢差，則在不平衡勢差的作用下，各個部分發(fā)生相互作用，系統(tǒng)的狀態(tài)將發(fā)生變化。⒍經(jīng)驗溫標的缺點是什么?為什么?答：由選定的任意一種測溫物質(zhì)的某種物理性質(zhì)，采用任意一種溫度標定規(guī)則所得到的溫標稱為經(jīng)驗溫標?！爱?shù)卮髿鈮骸辈⒎蔷褪黔h(huán)境大氣壓。⒊平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何區(qū)別和聯(lián)系，平衡狀態(tài)與均勻狀態(tài)有何區(qū)別和聯(lián)系?答：“平衡狀態(tài)”與“穩(wěn)定狀態(tài)”的概念均指系統(tǒng)的狀態(tài)不隨時間而變化，這是它們的共同點；但平衡狀態(tài)要求的是在沒有外界作用下保持不變；而平衡狀態(tài)則一般指在外界作用下保持不變，這是它們的區(qū)別所在?！敖^熱系”指的是過程中與外界無熱量交換的系統(tǒng)?！豆こ虩崃W》思考題第1章 基本概念，系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量將保持恒定，那么，系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量保持恒定的熱力系一定是閉口系統(tǒng)嗎?答：否。這種觀點對不對，為什么?答：不對。一個系統(tǒng)能否絕熱與其邊界是否對物質(zhì)流開放無關(guān)。環(huán)境介質(zhì)壓力，譬如大氣壓力，是地面以上空氣柱的重量所造成的，它隨著各地的緯度、高度和氣候條件不同而有所變化，因此，即使工質(zhì)的絕對壓力不變，表壓力和真空度仍有可能變化。它利用了“溫度是相互熱平衡的系統(tǒng)所具有的一種同一熱力性質(zhì)”，這一性質(zhì)就是“溫度”的概念。⒎　促使系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因是什么?舉例說明。(a)(b)圖116 思考題8附圖⒏　圖116a、b所示容器為剛性容器：⑴將容器分成兩部分。，系統(tǒng)能否恢復原來狀態(tài)？包括系統(tǒng)和外界的整個系統(tǒng)能否恢復原來狀態(tài)？答：所謂過程不可逆，是指一并完成該過程的逆過程后，系統(tǒng)和它的外界不可能同時恢復到他們的原來狀態(tài)，并非簡單地指系統(tǒng)不可能回復到原態(tài)。根據(jù)可逆的概念，當系統(tǒng)完成可逆過程（包括循環(huán)）后接著又完成其逆向過程時，與之發(fā)生相互作用的外界也應(yīng)一一回復到原來的狀態(tài)，不遺留下任何變化；若循環(huán)中存在著不可逆因素，系統(tǒng)完成的是不可逆循環(huán)時，雖然系統(tǒng)回復到原來狀態(tài)，但在外界一定會遺留下某種永遠無法復原的變化。熱力學能是工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，是工質(zhì)的性質(zhì)，是工質(zhì)內(nèi)部儲存能量，是與狀態(tài)變化過程無關(guān)的物理量。3．能否由基本能量方程式得出功、熱量和熱力學能是相同性質(zhì)的參數(shù)的結(jié)論？q=Du＋w不能。若將隔板抽去，分析容器中空氣的熱力學能將如何變化？若在隔板上有一小孔，氣體泄漏入B中，分析A、B兩部分壓力相同時A、B兩部分氣體熱力學能如何變化？答：q=Du＋w ， q=0，Du為負值（u減少），轉(zhuǎn)化為氣體的動能，動能在B中經(jīng)內(nèi)部摩擦耗散為熱能被氣體重新吸收，熱力學能增加，最終Du =0。6． 熱力學第一定律解析式有時寫成下列兩者形式：q=Du＋w q=Du＋pdv分別討論上述兩式的適用范圍。開口系工質(zhì)流動，而閉口系工質(zhì)不流動，所以推動功出現(xiàn)在開口系能量方程中，而不出現(xiàn)在閉口系能量方程式中。焓=熱力學能+占位能9．氣體流入真空容器，是否需要推動功？推動功的定義為，工質(zhì)在流動時，推動它下游工質(zhì)時所作的功。熱力系統(tǒng)的選取有很大的自由度。穩(wěn)定流動開口系內(nèi)不同部分工質(zhì)的比熱力學能、比焓、比熵等的改變僅僅是依坐標的改變。通常合流過程都是絕熱的。沒有熱量輸入?？梢哉f理想氣體的定義：理想氣體，是一種假想的實際上不存在的氣體，