【正文】 ）為縮放噴管。動(dòng)能損失就是5題圖中的焓差。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。有摩擦?xí)r，過(guò)程為不可逆，如虛線所表示。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。3．在高空飛行可達(dá)到高超音速的飛機(jī)在海平面上是否能達(dá)到相同的高馬赫數(shù)？答：不能。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。第7章 氣體與蒸汽流動(dòng)1．對(duì)改變氣流速度起主要作用的是通道的形狀還是氣流本身的狀態(tài)變化？答：對(duì)改變氣流速度起主要作用的是氣流本身的狀態(tài)變化，即力學(xué)條件。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)。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。= 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。答： ，100℃水的比體積v=；，110℃時(shí)v= m3/kg；1Mpa，100℃時(shí)v=。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。由于比熱的測(cè)量相對(duì)地在低壓下更易進(jìn)行，所以選式(547)更為合適。兩種簡(jiǎn)單的組合示于圖(5)中。由于焓是一種狀態(tài)參數(shù)，所以dH為全微分，因而dH的線積分只是端態(tài)的函數(shù)，與路徑無(wú)關(guān)。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。熱力學(xué)能函數(shù)僅在表示成熵及比體積的函數(shù)時(shí)才是特性函數(shù)，換成其它獨(dú)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。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)?！憷碚摕崃W(xué)的人（物理學(xué)家們）根本不拿火用當(dāng)回事。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。引申：系統(tǒng)的g、f沒(méi)有時(shí)，dg=0，df=0。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。若此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生不可逆變化（外部條件不變），則ds0，222。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。某氣體狀態(tài)參數(shù)與其臨界參數(shù)的比值稱為熱力對(duì)比參數(shù)。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。5. 如何看待維里方程？一定條件下維里系數(shù)可以通過(guò)理論計(jì)算，為什么維里方程沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用？答：維里方程具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，各個(gè)維里系數(shù)具有明確的物理意義，并且原則上都可以通過(guò)理論計(jì)算。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。變化的比例就是壓縮因子。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。為什么系統(tǒng)由初態(tài)1可逆變化到終態(tài)2得到的最大有用功反而小于系統(tǒng)由初態(tài)1不可逆變化到終態(tài)2得到的有用功小？?jī)烧邽槭裁床灰恢?？第六章?shí)際氣體的性質(zhì)及熱力學(xué)一般關(guān)系式1. 實(shí)際氣體性質(zhì)與理想氣體性質(zhì)差異產(chǎn)生的原因是什么？在什么條件下才可以把實(shí)際氣體作理想氣體處理？答：差異產(chǎn)生的原因就是理想氣體忽略了分子體積與分子間作用力。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。（4）系統(tǒng)的火用只能減少不能增加。（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。514 下列命題是否正確？若正確，說(shuō)明理由；若錯(cuò)誤，請(qǐng)改正。（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。vs2s1p1sTp2T1不可逆可逆11題圖T1p1pp2不可逆可逆答：見圖。圖中，qab為absbsaa圍成的面積，qac為acsbsaa圍成的面積。才能對(duì)外輸出凈功。189。sbsacTsba10題圖答：可逆定容過(guò)程ab和可逆定壓過(guò)程ac的逆過(guò)程ca以及可逆絕熱線即定熵線上過(guò)程bc構(gòu)成一可逆循環(huán)，它們圍成的面積代表了對(duì)外作功量，過(guò)程ab吸熱，過(guò)程ca放熱，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，必然有189。因?yàn)殪厥菭顟B(tài)參數(shù)。不可逆絕熱壓縮過(guò)程的終態(tài)熵也大于初態(tài)熵，S2S1。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)。（2）錯(cuò)。答：（1）錯(cuò)。59下述說(shuō)法是否有錯(cuò)誤：（1）不可逆過(guò)程的熵變DS無(wú)法計(jì)算；（2）如果從同一初始態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑，一為可逆，另一為不可逆，則DS不可逆DS可逆，DSf，不可逆DSf，可逆，DSg，不可逆DSg，可逆；（3）不可逆絕熱膨脹終態(tài)熵大于初態(tài)熵S2S1，不可逆絕熱壓縮終態(tài)熵小于初態(tài)熵S2S1。可以說(shuō)：“使孤立系統(tǒng)熵增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程。（5）錯(cuò)。（4）錯(cuò)。（3） 錯(cuò)。（2） 錯(cuò)，不準(zhǔn)確。答：（1） 錯(cuò)。它是依賴于壓力差作功的。前者適用于一般的循環(huán)（可逆和不可逆循環(huán)），后者僅適用于在兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g工作的可逆循環(huán)。否則沒(méi)有比較基礎(chǔ)。（3） 錯(cuò)。應(yīng)當(dāng)是在同樣的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g。（1） 錯(cuò)。所以，違反克勞修斯說(shuō)法必然違反開爾文說(shuō)法，類似地，違反開爾文說(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）。答：熱力學(xué)第二定律的各種說(shuō)法都是等效的，可以證明它們之間的等效性。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。因此，溫差傳熱使得本可以作出的功沒(méi)有作出，這就相當(dāng)于將機(jī)械能耗散為熱能。54請(qǐng)給“不可逆過(guò)程”一個(gè)恰當(dāng)?shù)亩x?！胺亲园l(fā)過(guò)程必為可逆過(guò)程。所以，這個(gè)過(guò)程與熱力學(xué)第二定律無(wú)矛盾。熱力學(xué)第二定律的開爾文敘述的內(nèi)容是：不可能制造出從單一熱源吸熱，使之全部轉(zhuǎn)化為功而不留下其他任何變化的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)（第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制造成功的。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。但想要連續(xù)地將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能則是不可能的。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。不同點(diǎn)：理想氣體的計(jì)算是依靠理想氣體狀態(tài)方程以及功和熱量的積分計(jì)算式進(jìn)行計(jì)算，而水蒸氣是依靠查圖查表進(jìn)行計(jì)算?！?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)。vsv, n→177。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。通過(guò)過(guò)程的起點(diǎn)劃等容線（定容線），過(guò)程指向定容線右側(cè)，系統(tǒng)對(duì)外作功，w0；過(guò)程指向定容線左側(cè)，系統(tǒng)接收外功，w0。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。若b點(diǎn)及c點(diǎn)在同一條定溫線上，則Duab=Duac。 q143，證畢。證明：q123=q12+q23，q143= q14+ q43q12= cv(T2–T1)，q23= cp(T3–T2)= cv(T3–T2)+R(T3–T2)，p 2 3 1 4O v圖417q43= cv(T3–T4)，q14= cp(T4–T1) = cv(T4–T1)+R(T4–T1)。 q143。 ——錯(cuò)誤，右圖中的過(guò)程就不是多變過(guò)程。(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。7題圖7．試判斷下列各種說(shuō)法是否正確？(1) 定容過(guò)程即無(wú)膨脹（或壓縮）功的過(guò)程；(2) 絕熱過(guò)程即定熵過(guò)程；(3) 多變過(guò)程即任意過(guò)程。dQ是通過(guò)邊界傳遞的熱能，不包括機(jī)械能。5．閉口系在定容過(guò)程中外界對(duì)系統(tǒng)施以攪拌功dw，問(wèn)這時(shí)dQ=mcvdT是否成立？不成立。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。q=Du+w, 對(duì)于理想氣體，q=w=或q=Dh+wt, 對(duì)于理想氣體，q =wt=。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。2．對(duì)于理想氣體的任何一種過(guò)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。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。在一定工質(zhì)熱力性質(zhì)的基本條件下，研究外界條件對(duì)能量轉(zhuǎn)換的影響，從而加以利用。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。進(jìn)而推論得出水定壓汽化時(shí)，溫度不變，因此其焓變量=0。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。17．水在定壓汽化過(guò)程中，溫度保持不變，因此，根據(jù)q=Du+w，有人認(rèn)為過(guò)程中的熱量等于膨脹功，即q=w，對(duì)不對(duì)？為什么？不對(duì)。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)各相保持各自的物性參數(shù)沒(méi)有巨大的變化，臨界點(diǎn)的物性參數(shù)會(huì)產(chǎn)生巨大的峰值變化。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。15．水的三相點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)是不是唯一確定的？三相點(diǎn)與臨界點(diǎn)有什么差異？水的三相點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)是唯一確定的，這一點(diǎn)由吉布斯相律確認(rèn)：對(duì)于多元（如k個(gè)組元）多相（如f個(gè)相）無(wú)化學(xué)反應(yīng)的熱力系，其獨(dú)立參數(shù)，即自由度n = k–f + 2。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)。（1）正確；（2）不正確；（3）不正確；（4）正確；（5）正確。是溫度單值函數(shù)的是定過(guò)程比熱。因理想氣體的比熱容是溫度的單值函數(shù)，所以理想氣體的熵也是溫度的單值函數(shù)，這一結(jié)論是否正確？若不正確，錯(cuò)在何處？不正確。熵是狀態(tài)參數(shù)，其變化與過(guò)程路徑無(wú)關(guān)。不可逆過(guò)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?yàn)闊崃W(xué)能和焓都是狀態(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。（p=101325Pa，T=）、（p=101325Pa，T=），水的三相點(diǎn)，等等。（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。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(duì)，但是在工程熱力學(xué)范圍內(nèi)，可以這么說(shuō)。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)。但又曾得出結(jié)論，理想氣體的熱力學(xué)能（或焓）只取決于溫度，這兩點(diǎn)是否矛盾？為什么？不矛盾。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。5．對(duì)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。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)。任何氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（p=101325Pa，T=）。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。后一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)氣體距離液態(tài)比較遠(yuǎn)時(shí)（此時(shí)分子間的距離相對(duì)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。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。qm1h1 =qm2h2+qm3h3第3章 氣體和蒸汽的性質(zhì)1．怎樣正確看待“理想氣體”這個(gè)概念？在進(jìn)行實(shí)際計(jì)算時(shí)如何決定是否可采用理想氣體的一些公式？第一個(gè)問(wèn)題很含混，關(guān)于“理想氣體”可以說(shuō)很多。qm1（h1+cf12/2+gz1）+ qm2（h2+cf22/2+gz2）離開系統(tǒng)的能量：qm3帶出的，沒(méi)有機(jī)械能（軸功）輸出。進(jìn)入系統(tǒng)的能量：qm1帶入的和qm2帶入的。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。工程上幾臺(tái)壓氣機(jī)同時(shí)向主氣道送氣以及混合式換熱器等都有合流的問(wèn)題。12．開口系實(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。11．為什么穩(wěn)定流動(dòng)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(huì)改變，而整個(gè)系統(tǒng)的DUCV=0、DHCV=0、DSCV=0?控制體的DUCV=0、DHCV=0、DSCV=0是指過(guò)程進(jìn)行時(shí)間前后的變化值，穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)在不同時(shí)間內(nèi)各點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)都不發(fā)生變化，所以DUCV=0、DHCV=0、DSCV=0。一般把活塞式壓氣機(jī)取為閉口系統(tǒng)，