【正文】 5．壓氣機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、絕熱壓縮壓氣機所需要的功并用T–s圖上面積表示其值。氣體動力循環(huán)同時加入大量二次空氣，大大增加了燃?xì)獾牧髁?，這可以增加燃?xì)廨啓C的做功量。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？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?xì)廨啓C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?xì)廨啓C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？在本世紀(jì)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。()()(=a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)。這樣的想法在理論上是否正確?答：這種想法是不正確的。能量分為可用能與不可用能，能量的品位是不同的。答：為了維持冰箱的低溫，需要將熱量不斷地傳輸?shù)礁邷責(zé)嵩矗ōh(huán)境大氣），如果冰箱傳輸?shù)江h(huán)境大氣中的熱量不能及時散去，會使高溫?zé)嵩礈囟壬撸瑥亩怪评湎禂?shù)降低，所以為了維持較低的穩(wěn)定的高溫?zé)嵩礈囟?，?yīng)將冰箱放置在通風(fēng)處，并距墻壁適當(dāng)距離。4. 壓縮空氣制冷循環(huán)的制冷系數(shù)、循環(huán)壓縮比、循環(huán)制冷量三者之間的關(guān)系如何？代入制冷系數(shù)表達(dá)式可得：由此式可知，制冷系數(shù)與增壓比有關(guān)。答：壓縮蒸氣制冷循環(huán)中，濕飽和蒸氣在絕熱膨脹過程中，因工質(zhì)中液體的含量很大，故膨脹機的工作條件很差。點工質(zhì)溫度為環(huán)境溫度T0，要想放熱達(dá)到溫度Tc（8點），必須有溫度低于Tc的冷源，這是不存在的。？答：若各組成氣體全部處在理想氣體狀態(tài)，遵循狀態(tài)方程。 mol氮氣熵的和，對嗎？為什么？答：不對。，而晴天則容易干？答：陰雨天空氣的濕度大，吸取水蒸氣的能力差，所以曬衣服不易干。放一壺水的目的就是使水加熱變成水蒸氣散發(fā)到空氣中增加空氣的含濕量。但是到了夜間，地面溫度較低，空氣把自身的熱量傳給地面，空氣溫度下降，這時濕空氣隨溫度降低呈現(xiàn)出過飽和狀態(tài)，就會發(fā)生凝結(jié)，當(dāng)足夠多的水分子與空氣中微小的灰塵顆粒結(jié)合在一起，同時水分子本身也會相互粘結(jié)，就變成小水滴或冰晶，這就形成了霧。霜的形成有兩個基本條件，一是空氣中含有較多的水蒸氣，二是有冷(O176。，問容器內(nèi)濕空氣的 φ、 d、 pv 如何變化？答：φ 減小，d 減小，pv 減小。測得露點為50176。所以我國缺水地區(qū)，甚至像地處江南水鄉(xiāng)的上海地區(qū)也在火力發(fā)電廠建設(shè)冷卻塔達(dá)到節(jié)水和降低熱污染的目的。對于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物系，參與反應(yīng)的物質(zhì)的成分或濃度也可變化，故確定其平衡狀態(tài)往往需要兩個以上的獨立參數(shù)。、燃燒焓、生成焓、標(biāo)準(zhǔn)生成焓、標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓相互間是什么關(guān)系？它們與熱效應(yīng)有何聯(lián)系？答：定溫定壓反應(yīng)的熱效應(yīng)等于反應(yīng)前后物系的焓差（），這個焓差叫做“反應(yīng)焓”。，你能否嘗試從熱力學(xué)第一定律推出赫斯定律？答：若反應(yīng)在定溫定容或定溫定壓下不可逆地進行，且沒有作出有用功（這時反應(yīng)的不可逆程度最大），則這時的反應(yīng)熱稱為反應(yīng)熱效應(yīng)。而碳作為燃料其燃燒產(chǎn)物只能是氣態(tài)。否。第十三章 化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)，如果有兩個獨立的狀態(tài)參數(shù)各保持不變，則過程就不可能進行。，嚴(yán)重制約我國經(jīng)濟發(fā)展和人民生活提高。，為防止因雜質(zhì)水蒸氣凍結(jié)而堵塞管道，176。相對濕度是濕空氣中實際包含的水蒸氣量與同溫度下最多能包含的水蒸氣量的百分比。當(dāng)溫度低于露點溫度時就有水珠析出，這就形成露。a)霧是近地面空氣中的水蒸氣發(fā)生的凝結(jié)現(xiàn)象。冬季室內(nèi)有供暖裝置時，溫度較高，使空氣含濕量減小。所以混合氣體的比熱容以及熱力學(xué)能、焓和熵可由各組成氣體的性質(zhì)及其在混合氣體中的混合比例來決定。 MPa、20176。熱泵循環(huán)和制冷循環(huán)的熱力學(xué)原理相同。答：過程48熵減小，必須放熱才能實現(xiàn)。248。而增加一臺膨脹機，既增加了系統(tǒng)的投資，又降低了系統(tǒng)工作的可靠性。答：由于空氣定溫加熱和定溫放熱不易實現(xiàn)，故不能按逆向卡諾循環(huán)運行。制冷循環(huán)，水蒸氣熱力學(xué)能的一部分轉(zhuǎn)變?yōu)楣敵?，其余部分在冷凝器中釋放，也就是wu。(例如100℃上下)的熱量是比直接利用高溫?zé)嵩吹臒崃縼淼脻?，因此有人設(shè)想將乏汽在冷凝器中放出熱量的一部分用熱泵提高溫度，用以加熱低溫段(100℃以下)的鍋爐給水，這樣雖然需要增添熱泵設(shè)備。，燃?xì)廨啓C循環(huán)，或是蒸汽循環(huán)都肯定地與工質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，這些事實是否與卡諾定理相矛盾？答：這與卡諾定理并不矛盾。試分析這種系統(tǒng)在熱力學(xué)分析上與混合式系統(tǒng)有否不同？答：回?zé)嵫h(huán)的計算最重要的是計算抽氣量：請分析其原因。所示，它由一臺壓氣機產(chǎn)生壓縮空氣，而后分兩路進入兩個燃燒室燃燒。因為對于定壓加熱理想循環(huán)來說k，將其帶入定壓理循環(huán)熱效率的公式可知，二者的效率相等。，熱源溫度越高，循環(huán)熱效率越大，燃?xì)廨啓C裝置工作為什么要用二次冷卻空氣與高溫燃?xì)饣旌?，使混合氣體降低溫度，再進入燃?xì)廨啓C？答：不是必然的，例如斯特林循環(huán)就沒有絕熱壓縮過程。它與不可逆絕熱壓縮過程的區(qū)別是：該過程沒有不可逆因素的影響，所消耗的功是最小的，且可以在Ts 圖上把該過程的吸熱量表示出來。但不需要中間冷卻。10．既然絕熱節(jié)流前后焓值不變，為什么作功能力有損失？答：絕熱節(jié)流后氣體的壓力降低，可逆絕熱膨脹過程焓降所能作出的功沒有作出，導(dǎo)致節(jié)流后焓仍然等于節(jié)流前。截面，出口速度為當(dāng)?shù)匾羲?，出口截面壓力等于臨界壓力（），由于出口面積變大，噴管流量增大。 2p1=1MPa pb=p1=1MPa pb= 1 239。動能損失就是5題圖中的焓差。3．在高空飛行可達(dá)到高超音速的飛機在海平面上是否能達(dá)到相同的高馬赫數(shù)？答：不能。16. 平衡的一般判據(jù)是什么？討論自由能判據(jù)、自由焓判據(jù)和熵判據(jù)的關(guān)系。由于比熱的測量相對地在低壓下更易進行，所以選式(547)更為合適。熱力學(xué)能函數(shù)僅在表示成熵及比體積的函數(shù)時才是特性函數(shù)，換成其它獨立參數(shù)，如u=u(s, p)，則不能由它全部確定其它平衡性質(zhì)，也就不是特性函數(shù)了。引申：系統(tǒng)的g、f沒有時，dg=0，df=0。某氣體狀態(tài)參數(shù)與其臨界參數(shù)的比值稱為熱力對比參數(shù)。變化的比例就是壓縮因子。（4）系統(tǒng)的火用只能減少不能增加。vs2s1p1sTp2T1不可逆可逆11題圖T1p1pp2不可逆可逆答：見圖。sbsacTsba10題圖答：可逆定容過程ab和可逆定壓過程ac的逆過程ca以及可逆絕熱線即定熵線上過程bc構(gòu)成一可逆循環(huán)，它們圍成的面積代表了對外作功量，過程ab吸熱，過程ca放熱，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，必然有189。（2）錯。（5）錯。答：（1） 錯。（3） 錯。答：熱力學(xué)第二定律的各種說法都是等效的，可以證明它們之間的等效性。“非自發(fā)過程必為可逆過程。但想要連續(xù)地將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能則是不可能的。vsv, n→177。若b點及c點在同一條定溫線上，則Duab=Duac。 ——錯誤，右圖中的過程就不是多變過程。5．閉口系在定容過程中外界對系統(tǒng)施以攪拌功dw，問這時dQ=mcvdT是否成立？不成立。2．對于理想氣體的任何一種過程，下列兩組公式是否都適用？Du=cv(t2–t1)，Dh=cp(t2–t1)；q=Du=cv(t2–t1)，q=Dh=cp(t2–t1)第一組都適用，第二組不適用。進而推論得出水定壓汽化時，溫度不變，因此其焓變量=0。三相點各相保持各自的物性參數(shù)沒有巨大的變化，臨界點的物性參數(shù)會產(chǎn)生巨大的峰值變化。（1）正確；（2）不正確；（3）不正確；（4）正確；（5）正確。不可逆過程傳熱量不能用曲邊梯形面積表達(dá)，但是熱力學(xué)能和焓還可以用原方式表達(dá)，因為熱力學(xué)能和焓都是狀態(tài)參數(shù)，其變化與過程路徑無關(guān)。所有情況下工質(zhì)的熱力學(xué)能、焓和熵為零的基準(zhǔn)都可以任選？不那么絕對，但是在工程熱力學(xué)范圍內(nèi)，可以這么說。5．對于確定的一種理想氣體，cp–cv是否等于定值？cp/cv是否為定值？cp–cv、cp/cv是否隨溫度變化？cp–cv=Rg，等于定值，不隨溫度變化。后一個問題，當(dāng)氣體距離液態(tài)比較遠(yuǎn)時（此時分子間的距離相對于分子的大小非常大），氣體的性質(zhì)與理想氣體相去不遠(yuǎn)，可以當(dāng)作理想氣體。進入系統(tǒng)的能量：qm1帶入的和qm2帶入的。11．為什么穩(wěn)定流動開口系內(nèi)不同部分工質(zhì)的比熱力學(xué)能、比焓、比熵等都會改變，而整個系統(tǒng)的DUCV=0、DHCV=0、DSCV=0?控制體的DUCV=0、DHCV=0、DSCV=0是指過程進行時間前后的變化值，穩(wěn)定流動系統(tǒng)在不同時間內(nèi)各點的狀態(tài)參數(shù)都不發(fā)生變化，所以DUCV=0、DHCV=0、DSCV=0?！嘉荒?．焓是工質(zhì)流入（或流出）開口系時傳遞入（或傳遞出）系統(tǒng)的總能量，那么閉口系工質(zhì)有沒有焓值？比較正規(guī)的答案是，作為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)，閉口系工質(zhì)也有焓值，但是由于工質(zhì)不流動，所以其焓值沒有什么意義。q和w都是過程量，所以不會有q2q1和w2w1。氫氧燃料電池中化學(xué)能變化是主要的能量變化，因而不可忽略。⒑系統(tǒng)經(jīng)歷一可逆正向循環(huán)及其逆向可逆循環(huán)后，系統(tǒng)和外界有什么變化？若上述正向及逆向循環(huán)中有不可逆因素，則系統(tǒng)及外界有什么變化？答：系統(tǒng)完成一個循環(huán)后接著又完成其逆向循環(huán)時，無論循環(huán)可逆與否，系統(tǒng)的狀態(tài)都不會有什么變化。這種情況下，無需外界給予系統(tǒng)任何作用，系統(tǒng)也會因鐵塊對水放出熱量而發(fā)生狀態(tài)變化：鐵塊的溫度逐漸降低，水的溫度逐漸升高，最終系統(tǒng)從熱不平衡的狀態(tài)過渡到一種新的熱平衡狀態(tài)；⑵ 若系統(tǒng)原處于平衡狀態(tài)，則只有在外界的作用下（作功或傳熱）系統(tǒng)的狀態(tài)才會發(fā)生變。⒌溫度計測溫的基本原理是什么?答：溫度計對溫度的測量建立在熱力學(xué)第零定律原理之上。物質(zhì)并不“擁有”熱量。當(dāng)一個控制質(zhì)量的質(zhì)量入流率與質(zhì)量出流率相等時（如穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng)），系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)量將保持恒定不變。⒋倘使容器中氣體的壓力沒有改變，試問安裝在該容器上的壓力表的讀數(shù)會改變嗎？在絕對壓力計算公式中，當(dāng)?shù)卮髿鈮菏欠癖囟ㄊ黔h(huán)境大氣壓?答：可能會的。由于經(jīng)驗溫標(biāo)依賴于測溫物質(zhì)的性質(zhì)，當(dāng)選用不同測溫物質(zhì)制作溫度計、采用不同的物理性質(zhì)作為溫度的標(biāo)志來測量溫度時，除選定的基準(zhǔn)點外，在其它溫度上，不同的溫度計對同一溫度可能會給出不同測定值（盡管差值可能是微小的），因而任何一種經(jīng)驗溫標(biāo)都不能作為度量溫度的標(biāo)準(zhǔn)。若突然抽去隔板，氣體(系統(tǒng))是否作功？⑵設(shè)真空部分裝有許多隔板，每抽去一塊隔板讓氣體先恢復(fù)平衡再抽去一塊，問氣體(系統(tǒng))是否作功？⑶上述兩種情況從初態(tài)變化到終態(tài)，其過程是否都可在Pv圖上表示？　答：⑴；受剛性容器的約束，氣體與外界間無任何力的作用，氣體（系統(tǒng)）不對外界作功；⑵ b情況下系統(tǒng)也與外界無力的作用，因此系統(tǒng)不對外界作功； ⑶ a中所示的情況為氣體向真空膨脹(自由膨脹)的過程，是典型的不可逆過程。由于活塞也包含在系統(tǒng)內(nèi)，既然系統(tǒng)完成的是循環(huán)過程，從總的結(jié)果看來活塞并未改變其位置，實際上不存在排斥大氣的作用。而不涉及功、熱量和熱力學(xué)能的其他屬性，也表明功、熱量和熱力學(xué)能的其他屬性與能量本質(zhì)無關(guān)。后者適用于任意系統(tǒng)、任意工質(zhì)和可逆過程。利用開口系統(tǒng)的一般能量方程式推導(dǎo)的最終結(jié)果也是如此。 dW=d(pV)+ dWt= d(pV)++mgdz+dWidWt= +mgdz+dWiqm1 1 p1, T1 3 1 qm3 p3, T3 2 3 qm2 p2, T2 2圖213 合流13. 幾股流體匯合成一股流體稱為合流，如圖213所示。qm3（h3+cf32/2+gz3）qm3 3 p3, T3 1 3 qm1 p1, T1 2 1 qm2 p2, T2 2圖214 分流如果合流前后流速變化不太大，且勢能變化一般可以忽略，則能量方程為：qm1h1+qm2h2=qm3h3出口截面上焓值h3的計算式h3=（qm1h1+qm2h2）/ qm3本題中，如果流體反向流動就是分流問題，分流與合流問題的能量方程式是一樣的，一般習(xí)慣前后反過來寫。所處狀態(tài)發(fā)生變化，氣體的摩爾體積也隨之發(fā)生變化。7．氣體有兩個獨立的參數(shù)，u（或h）可以表示為p和v的函數(shù)，即u=f(p, v)。）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（p=101325Pa，T=）。12．熵的數(shù)學(xué)定義式為ds=dq/T，又dq=cdT，故ds=(cdT)/T。此外的物質(zhì)性質(zhì)更為復(fù)雜。16．水的汽化潛熱是否是常數(shù)？有什么變化規(guī)律？水的汽化潛熱不是常數(shù)，三相點汽化潛熱最大，隨著溫度和壓力的提高汽化潛熱逐漸縮小，臨界點處汽化潛熱等于零。要解決的問題：揭示過程中狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律，揭示熱能與機械能之間的轉(zhuǎn)換情況，找出其內(nèi)在規(guī)律及影響轉(zhuǎn)化的因素。定溫過程氣體的溫度不變，在定溫膨脹過程中是否需要對氣體加入熱量？如果加入的話應(yīng)如何計算？需要加入熱量。6．絕熱過程的過程功w和技術(shù)功wt的計算式w=u1–u2，wt=h1–h2是否只適用于理想氣體？是否只限于可逆絕熱過程？為什么？兩式來源于熱力學(xué)第一定律的第一表達(dá)式和第二表達(dá)式，唯一條件就是絕熱q=0，與是否理想氣體無關(guān)，且與過程是否可逆也無關(guān)，只是必須為絕熱過程。圖中1–4–3各為定容過程，1–2–3各為定壓過程。