【正文】 汽過(guò)熱器外面是高溫燃?xì)饫锩媸钦羝?，所以過(guò)熱器壁面溫度必定高于蒸汽溫度，這與柴油機(jī)是不同的，蒸汽循環(huán)的最高蒸汽溫度很少超過(guò)600K.。而實(shí)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?zé)嵯到y(tǒng)中采用的是混合式回?zé)崞?，靠蒸氣與水的混合達(dá)到換熱的目的。在本世紀(jì)二三十年代，材料的耐熱性較差，通過(guò)提高蒸汽的溫度而提高熱機(jī)的效率比較困難，因此采用再熱循環(huán)來(lái)提高蒸汽初壓。其后，耐熱合金材料有進(jìn)展，加之其他一些原因，在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)不再設(shè)計(jì)制造按再熱循環(huán)工作的設(shè)備。設(shè)氣體工質(zhì)進(jìn)入讓汽輪機(jī)Ⅰ和Ⅱ時(shí)狀態(tài)相同，兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的效率也相同，試問(wèn)這樣的方案和圖91圖917所示的方案相比較（壓氣機(jī)的sC,h和燃?xì)廨啓C(jī)的Th都相同）在熱力學(xué)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(dòng)機(jī)循環(huán)12341的熱效率提高還是降低？為什么？答：因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，沒(méi)有往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件以及由此引起的不平衡慣性力，故可以設(shè)計(jì)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?zé)幔梢蕴岣邿嵝实璧幕責(zé)崞鲹Q熱面積趨于無(wú)窮大，無(wú)法實(shí)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(shí)也提高了循環(huán)的平均放熱溫度，吸熱和放熱均為定壓過(guò)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(wú)關(guān)。同時(shí)加入大量二次空氣，大大增加了燃?xì)獾牧髁浚@可以增加燃?xì)廨啓C(jī)的做功量。由這兩條定理知，在兩個(gè)恒溫?zé)嵩撮g，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(dòng)力循環(huán)因?yàn)?　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(jī)所需的功可從熱力學(xué)第一定律能量方程式導(dǎo)出，試導(dǎo)出定溫、多變、絕熱壓縮壓氣機(jī)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(jī)氣缸中已經(jīng)能夠按定溫過(guò)程進(jìn)行壓縮，這時(shí)是否還需要采用分級(jí)壓縮？為什么？答：還需要分級(jí)壓縮。11．多股氣流匯合成一股混合氣流稱作合流，請(qǐng)導(dǎo)出各股支流都是理想氣體的混合氣流溫度表達(dá)式。節(jié)流過(guò)程的起迄點(diǎn)落在等焓線上，但過(guò)程不沿著定焓線進(jìn)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(shí)，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(huì)有差異。但在某些特殊的、局部的場(chǎng)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(guò)程進(jìn)行的方向是使熵增大的方向，當(dāng)熵達(dá)到最大值時(shí)，過(guò)程不能再進(jìn)行下去，孤立系統(tǒng)達(dá)到熱力學(xué)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(dǎo)出的關(guān)于熱力學(xué)能、焓、熵的一般關(guān)系式是否可用于不可逆過(guò)程？答：由于熱力學(xué)能、焓、熵都是狀態(tài)參數(shù)，其變化與過(guò)程無(wú)關(guān)，所以其結(jié)果也可以用于不可逆過(guò)程。兩種簡(jiǎn)單的組合示于圖(5)中。11. 如何利用狀態(tài)方程和熱力學(xué)一般關(guān)系式求取實(shí)際氣體的Du、Dh、Ds？答：根據(jù)熱力學(xué)一般關(guān)系式和狀態(tài)方程式以及補(bǔ)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。或者：dh–du= d(pv)=09. 什么是特性函數(shù)？試說(shuō)明u=u(s, p)是否是特性函數(shù)。進(jìn)而可以認(rèn)為g、f是系統(tǒng)內(nèi)部變化的能力和標(biāo)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(xué)反應(yīng)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)熱能（都是熱力學(xué)能），必要條件是dg0，否則過(guò)程不能發(fā)生。dg =dh–d(Ts) =dh–Tds–sdT，簡(jiǎn)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(duì)應(yīng)態(tài)定律？為什么要引入對(duì)應(yīng)態(tài)定律？什么是對(duì)比參數(shù)？答：在相同的對(duì)比態(tài)壓力和對(duì)比態(tài)溫度下，不同氣體的對(duì)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(shí)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(gè)實(shí)際氣體狀態(tài)方程，在各種實(shí)際氣體狀態(tài)方程中它的形式最簡(jiǎn)單；它較好地定性地描述了實(shí)際氣體的基本特征；其它半理論半經(jīng)驗(yàn)的狀態(tài)方程都是沿范德瓦爾方程前進(jìn)的。實(shí)際情況是當(dāng)實(shí)際氣體距離其液態(tài)較遠(yuǎn)時(shí)，分子體積與分子間作用力的影響很小，可以把實(shí)際氣體當(dāng)作理想氣體處理。515 閉口系統(tǒng)絕熱過(guò)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(wú)，而使水升溫的那部分稱之為火用。（2）孤立系統(tǒng)中進(jìn)行了不可逆過(guò)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?yàn)殪厥菭顟B(tài)參數(shù)。因?yàn)殪厥菭顟B(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(wú)關(guān)。答：（1）錯(cuò)?？梢哉f(shuō)：“使孤立系統(tǒng)熵增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程。（4）錯(cuò)。（2） 錯(cuò)，不準(zhǔn)確。它是依賴于壓力差作功的。否則沒(méi)有比較基礎(chǔ)。應(yīng)當(dāng)是在同樣的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g。所以，違反克勞修斯說(shuō)法必然違反開(kāi)爾文說(shuō)法，類似地，違反開(kāi)爾文說(shuō)法也必然違反克勞修斯說(shuō)法，兩種說(shuō)法完全等價(jià)（圖42）。熱力過(guò)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(guò)程、電阻等等。54請(qǐng)給“不可逆過(guò)程”一個(gè)恰當(dāng)?shù)亩x。所以，這個(gè)過(guò)程與熱力學(xué)第二定律無(wú)矛盾。答：理想氣體進(jìn)行定溫膨脹時(shí)，壓力不斷降低，體積越來(lái)越大。第5章 熱力學(xué)第二定律51熱力學(xué)第二定律能否表達(dá)為：“機(jī)械能可以全部變?yōu)闊崮?，而熱能不可能全部變?yōu)闄C(jī)械能。∞ AApT，說(shuō)明水蒸氣的熱力過(guò)程與理想氣體的熱力過(guò)程的分析計(jì)算有什么異同？相同點(diǎn)：都是首先確定起始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)，然后在計(jì)算過(guò)程的作功量等數(shù)據(jù)。通過(guò)過(guò)程的起點(diǎn)劃等溫線（定溫線），過(guò)程指向定溫線下側(cè)，Du0、Dh0；過(guò)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(guò)程。 q143，證畢。 q143。(2) 絕熱過(guò)程即定熵過(guò)程； ——錯(cuò)誤，可逆絕熱過(guò)程是定熵過(guò)程，不可逆絕熱過(guò)程不是定熵過(guò)程。dQ是通過(guò)邊界傳遞的熱能，不包括機(jī)械能。由理想氣體可逆定溫過(guò)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(guò)程的熱量q與途徑無(wú)關(guān)？“可逆定溫過(guò)程”已經(jīng)把途徑規(guī)定好了，此時(shí)談與途徑的關(guān)系沒(méi)有意義。3．在定容過(guò)程和定壓過(guò)程中，氣體的熱量可根據(jù)過(guò)程中氣體的比熱容乘以溫差來(lái)計(jì)算。分析理想氣體的定值的可逆過(guò)程，即過(guò)程進(jìn)行時(shí)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(guò)程1．試以理想氣體的定溫過(guò)程為例，歸納氣體的熱力過(guò)程要解決的問(wèn)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(cuò)的。三相點(diǎn)容易實(shí)現(xiàn)，臨界點(diǎn)不容易實(shí)現(xiàn)。三相點(diǎn)是三相共存點(diǎn)，在該點(diǎn)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(guò)程比熱。熵是狀態(tài)參數(shù)，其變化與過(guò)程路徑無(wú)關(guān)。dQ=TdS沿過(guò)程的積分。（熱力學(xué)第三定律可以表述為，絕對(duì)零度可以無(wú)限接近，但永遠(yuǎn)不可能達(dá)到。熱力學(xué)能（或焓）與溫度已經(jīng)相當(dāng)于一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，他們都可以表示為獨(dú)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(dòng)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(wú)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(shuō)，理想氣體是實(shí)際氣體的壓力趨近于零時(shí)極限狀況。qm1（h1+cf12/2+gz1）+ qm2（h2+cf22/2+gz2）離開(kāi)系統(tǒng)的能量：qm3帶出的，沒(méi)有機(jī)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(dǎo)出出口截面上焓值h3的計(jì)算式。12．開(kāi)口系實(shí)施穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，是否同時(shí)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(jī)取為閉口系統(tǒng)，是考察其一個(gè)沖程內(nèi)的熱力變化過(guò)程。下游無(wú)工質(zhì)，故不需要推動(dòng)功。我個(gè)人認(rèn)為推動(dòng)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(gè)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(guò)程。5． 熱力學(xué)第一定律的能量方程式是否可寫(xiě)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(shuō)明且充分說(shuō)明功、熱量和熱力學(xué)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(jià)關(guān)系的。熱量是工質(zhì)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)通過(guò)系統(tǒng)邊界傳遞的熱能，其大小與變化過(guò)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(guò)程后恢復(fù)到了原態(tài)也并不就意味著過(guò)程是可逆的；過(guò)程是否可逆，還得看與之發(fā)生過(guò)相互作用的所有外界是否也全都回復(fù)到了原來(lái)的狀態(tài)，沒(méi)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(shì)差，則在不平衡勢(shì)差的作用下，各個(gè)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(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)是什么?為什么?答：由選定的任意一種測(cè)溫物質(zhì)的某種物理性質(zhì)，采用任意一種溫度標(biāo)定規(guī)則所得到的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)?！爱?dāng)?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(shí)間而變化，這是它們的共同點(diǎn)；但平衡狀態(tài)要求的是在沒(méi)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(guò)程中與外界無(wú)熱量交換的系統(tǒng)?！豆こ虩崃W(xué)》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(diǎn)對(duì)不對(duì)，為什么?答：不對(duì)。一個(gè)系統(tǒng)能否絕熱與其邊界是否對(duì)物質(zhì)流開(kāi)放無(wú)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(duì)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(shuō)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(fù)原來(lái)狀態(tài)？包括系統(tǒng)和外界的整個(gè)系統(tǒng)能否恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)？答：所謂過(guò)程不可逆，是指一并完成該過(guò)程的逆過(guò)程后，系統(tǒng)和它的外界不可能同時(shí)恢復(fù)到他們的原來(lái)狀態(tài)，并非簡(jiǎn)單地指系統(tǒng)不可能回復(fù)到原態(tài)。根據(jù)可逆的概念，當(dāng)系統(tǒng)完成可逆過(guò)程（包括循環(huán)）后接著又完成其逆向過(guò)程時(shí)，與之發(fā)生相互作用的外界也應(yīng)一一回復(fù)到原來(lái)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(shí)，雖然系統(tǒng)回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，但在外界一定會(huì)遺留下某種永遠(yuǎn)無(wú)法復(fù)原的變化。熱力學(xué)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?jī)?chǔ)存能量，是與狀態(tài)變化過(guò)程無(wú)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(xué)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(xué)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(shí)A、B兩部分氣體熱力學(xué)能如何變化？答：q=Du＋w ， q=0，Du為負(fù)值（u減少），轉(zhuǎn)化為氣體的動(dòng)能，動(dòng)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(xué)能增加，最終Du =0。6． 熱力學(xué)第一定律解析式有時(shí)寫(xiě)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(kāi)口系工質(zhì)流動(dòng)，而閉口系工質(zhì)不流動(dòng)，所以推動(dòng)功出現(xiàn)在開(kāi)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(xué)能+占位能9．氣體流入真空容器，是否需要推動(dòng)功？推動(dòng)功的定義為，工質(zhì)在流動(dòng)時(shí)，推動(dòng)它下游工質(zhì)時(shí)所作的功。熱力系統(tǒng)的選取有很大的自由度。穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口系內(nèi)不同部分工質(zhì)的比熱力學(xué)能、比焓、比熵等的改變僅僅是依坐標(biāo)的改變。通常合流過(guò)程都是絕熱的。沒(méi)有熱量輸入。可以說(shuō)理想氣體的定義：理想氣體，是一種假想的實(shí)際上不存在的氣體，