王修彦版课后简答题答案（一）

1、第一章第一章 1.什么是热力系统？闭口系统与开口系统的区别在哪里？ 人为的分割开来作为热力学研究的对象称为热力系统。 闭口系统：与外界无物质的交换 开口系统：与外界有物质的交换 2.表压力(或真空度)与绝对压力有何区别与联系？为什么表压力或真空度不能作为状态参 数？ )( )( bvbbeb PPPPPPPPPP； 因为表压力或真空度与当地大气压有关，因此不能作为状态参数。 3.状态参数有哪些特性？ 4.平衡和稳定有什么区别？平衡和均匀有什么区别？ “平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点； 但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变； 而平衡状态则一般指在外界作用下保持不 变，这是它们的区别所在。 均匀则是指热力系统所处空间各处的宏观性质相同。 5.工质经历一不可逆过程后，能否恢复至初态？ 能，但是不可逆过程中与工质发生相互作用的外界不可能恢复到初态。 6使系统实现可逆过程的条件是什么？ 无耗散的准静态过程 7.实际上可逆过程是不存在的，那么为什么还要研究可逆过程呢？ 首先，可逆过程使问题简化，便于抓住主要矛盾 其次，提供了一个标杆，虽然不能达到

2、，但是提供了一个奋斗目标 最后，对理想可逆过程进行修正即可得到实际结果。 8.为什么说s 的正负可以表示吸热还是放热？温度的变化T 不可以吗？ q s T ，因此熵的变化可以吸热还是放热。 温度的变化与过程吸热还是放热无必然联系。 9.气体膨胀一定对外做功吗？ 不一定。自由膨胀。 10.“工质吸热温度升高，放热温度降低”这种说法对吗？ 不对，同第八题。 11.经过一个不可逆循环后，工质又恢复到起点状态，那么它的不可逆性表现在什么地方？ 系统完成一个循环后接着又完成其逆向循环时，无论循环可逆与否，系统的状态都不会 有什么变化。根据可逆的概念，当系统完成可逆过程（包括循环）后接着又完成其逆向过程 时，与之发生相互作用的外界也应一一回复到原来的状态，不遗留下任何变化；若循环中存 在着不可逆因素，系统完成的是不可逆循环时，虽然系统回复到原来状态，但在外界一定会 遗留下某种永远无法复原的变化。 （注意：系统完成任何一个循环后都恢复到原来的状态，但并没有完成其“逆过程”，因此 不存在其外界是否“也恢复到原来状态”的问题。一般说来，系统进行任何一种循环后都必 然会在外界产生某种效应，如热变功，制冷等

3、，从而使外界有了变化。） 12.“高温物体所含热量多，低温物体所含热量少”这种说法对吗？ 不对，热量 Q 是过程量，而不是状态参数。因此无法进行比较。 第二章第二章 1.制冷系数或供热系数均可大于 1，这是否违反热力学第一定律？ 不违反，由供热系数与制冷系数的表达式： 1 12 2 12 Q QQ c Q QQ 只要 Q2W 那么制冷系数与供热系数就会大于一，而这完全是可以的。因此不违反热力学第 一定律。 2.某绝热的静止气缸内有无摩擦不可压缩流体。试问： （1）汽缸中的活塞能否对流体做功？ 不能 （2）流体的压力可以改变吗？ 可以 （3）假定气体压力从 0.2MPa 提高到 4MPa,那么流体的热力学能和焓值有无变化？ 热力学能不变，因为热力学能与温度和比体积有关。 焓值上升，因为焓值不仅与温度和比体积有关，还有压力有关 3.微分形式的热力学第一定律解析式和焓的定义式 q () dupdv dhdud pv 两者形式十分相像，为什么 q 是过程量，h 却是状态量。 因为 2 1 pdv 是与过程有关的，所以 q 是过程量，而 221 1 ()pvp vp v ，则是两个状态量 的差值

4、，因此焓是状态参数。 4.略。 5.汽车配有发电机，有人认为可以让汽车边行驶边发电，发出的电带动汽车，汽车就不用消 耗燃料。这种说法对吗？ 不对，违反了热力学第一定律。汽车行驶势必损耗外功。 6.略 7.有人认为，既然冰箱可以制冷，那么在夏天使门窗紧闭而把冰箱门打开，就可以使屋内温 度降低，这种说法对吗？ 不对，去屋内空气作为热力系统，那么空气的平均温度必与环境温度相同，关闭门窗后， 由于冰箱本身还要散热。温度不仅不会降低而且会上升。 第三章第三章 1.理想气体的热力学能和焓是温度的单值函数，理想气体的熵也是温度的单值函数吗？ 不是， ev qupdv ds TT ，因此由该式易知熵不是温度的单值函数。 2.气体的比热容 cp,cv，究竟是过程量还是状态量？ 过程量，热容 dq c T ，因 q 是过程量，所以热容也是过程量， 3.理想气体经绝热经绝热节流后， 其温度、 压力、 比体积、 热力过程、 焓、 熵分别如何变化？ 由于焓值不变，理想气体焓值是温度的单值函数，因此温度不变。 压力降低 比体积增大（由理想气体状态方程式可得） 热力学能不变，因为热力学能也是温度的单值函数。 熵增大

5、，可由熵的方程式判断。 4.理想气体熵变化s 公式有三个，他们都是从可逆过程推导出来的，这些公式在不可逆过 程也可以用吗？ 可以，因为熵是状态参数，只要过程起点和终点的状态确定，那么熵变也就是确定的！ 5.热力学第一定律可以写成 wuq 2 1 Pdvuq 两式有何不同？ 第一个公式为热力学第一定律的最普遍表达， 原则上适用于不作宏观运动的一切系统的 所有过程；第二个表达式中由于将过程功表达成 2 1 dvP，这只是对简单可压缩物质的可逆 过程才正确，因此该公式仅适用于简单可压缩物质的可逆过程。 将热力学能表达为 cT,则将适用范围进一步缩小到理想气体。 6.理想气体的 cp，和 cv，之差及 cp与 cv的比值是否在任何温度下都是一个常数？ Cp-Cv=Rg，因为物质确定，那么 Rg 也就确定，因此之差为定值。 注意， 二者之比只是在温度的变化范围不大， 或对计算要求不十分精确时可把气体的比热 容看成与温度无关的常数。 7.理想气体的热力学能和焓为零的起点是他的温度值还是压力和温度一起来确定的？ 对于理想气体的热力学能和焓值是温度的单值函数， 与压力无关， 因此是一温度确定起点。 8

6、.理想气体混合物的热力学能是否是温度的单值函数？是否仍遵守迈耶公式。 遵守 9.为什么冬天我们要给房间供暖？甲说： 为了使房间温暖。 乙说： 为了输入缺少的热力学能。 热力学能是温度的单值函数，因此可以认为二者的回答的意义其实是相同的。 10.一般说来，T-s 图是表示热量的，想办法在 T-S 图上表示出理想气体从某一状态经过一 系列过程达到终态的气体的热力学能和焓值的变化。 在 T-S 图上。在以初终状态的温度之差为限，做一条定压线，下面阴影部分面积即为 焓值的变化。 做一条定容线，下面阴影部分面积即为 热力学能的变化。 第四章第四章 1. “理想气体在绝热过程中的技术工， 无论可逆与否均可由 12 () 1 t k wRg TT k 表示吗？ 对，因为在绝热过程中 1212tp whhhcTT 与过程无关。 2.试根据 p-v 图上四种基本热力过程曲线的位置， 画出自点 1 出发的曲线。 指出其变化范围。 1)热力学增大级热力学减小的过程。 画出等温线，判断即可。 2)吸热过程及放热过程 画出等熵线判断即可。 3.如图所示 Ts 图上理想气体任意可逆过程 12 的热量如何表示？热力

7、学能变化量、焓 变化量如何表示？若过程 12 是不可逆的，上述各量是否相同？(请写出简明的作图方法。) 对可逆过程，热量为面积 1-m-k-2-1，热力学能变化量为面积 1-m-n-2v-1，焓变化量为 1-m-g-2p-1。 对不可逆过程，热量无法表示，热力学能和焓变化量相同 4.压气机按定温压缩时，气体对外放出热量，而按绝热压缩时，不向外放热，为什么定温压 缩反较绝热压缩更为经济？ 答：压气机耗功中有意义的部分是技术功，不考虑宏观动能和势能的变化，就是轴上输 入的功（由设备直接加诸气体的机械功），而同样进出口压力定温过程消耗的技术功比绝热 过程少，绝热过程消耗的技术功有一部分用于提高气体温度。 5.如果由于应用气缸冷却水套以及其他冷却方法，气体在压气机气缸中已经能够按定温过程 进行压缩，这时是否还需要采用分级压缩？为什么？ 答：还需要分级压缩。是为了减小余隙容积的影响。但不需要中间冷却。 第五章第五章 1.制冷系数或供热系数均可大于 1，是否违反热力学第一定律？ 不违反 2.根据热力学第一定律，q=u+w，以及理想气体热力学能是温度的单值函数，那么发生一 个等温过程后 q=w 这表

8、明加入的热量完全变为功，是否违反热力学第二定律？ 不违反，扥问吸热过程，虽然热量完全变为了功，但是气体发生了膨胀，压力降低，也即 气体的状态发生了变化。 3.某一工质在相同的初态 1 和终态 2 之间分别经历 2 个热力过程，一为可逆过程，二为不 可逆过程，试比较这两个过程中相应外界熵的变化量哪一个大？ 一样大，因为初中状态确定，熵是状态参数。 4.孤立系统熵增原理是否可以表述为“过程进行的结果是系统内各部分的熵都增大？ 不可以，热力系统是一个整体，整体熵增表示系统内各部分熵变之和是正值，而不表示每 一部分都增大。 5.闭口系进行一个放热过程其熵是否一定减小？为什么？闭口系统内进行一个放热过程， 其 做工能力是否一定降低?为什么？ 不对，熵变为熵流和熵产之和。熵产必定大于零，闭口系发生一个放热过程，虽然熵流 小于零，但是熵产是大于零的，二者之和的符号并不确定。 不一定。 6.平均吸热温度和平均放热温度的计算可以在不可逆循循环中进行吗？ 不可以，因为qTs 只适应于可逆过程。 7.正想循环热效率的两个计算式为 1 21 t q qq 1 21 t T TT 这两个公式有何区别？各适用什么

9、场合？ 不完全相同。前者是循环热效率的普遍表达，适用于任何循环；后者是卡诺循环热效 率的表达，仅适用于卡诺循环，或同样工作于温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源 间的一切可逆循环。 8.下列说法是否正确，为什么？ 1)熵增大的过程必为不可逆过程 不对，吸热可逆过程熵也增大 2)熵增大的过程必为吸热过程 不对，绝热过程中，熵产大于零 3)不可逆过程的熵变s 无法计算 不对，熵是状态参数。 4）系统的熵只能增大不能减小 不对，这只是对孤立系统而言。放热过程的熵就很有可能减小。 5)若从某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的熵变s 大于可逆 的熵变。 不对，状态参数。 6）工质经不可逆循环，熵变大于零。 对 7)工质经过不可逆循环由于 0 Q T 所以 0dS 。 不对，循环的熵变为 0. 8）可逆绝热过程为等熵过程，等熵过程就是可逆绝热过程。 不对，只要保持熵流与熵产之和为 0 即可。 下述说法是否有错误： 熵增大的过程必为不可逆过程； 使系统熵增大的过程必为不可逆过程； 熵产Sg 0 的过程必为不可逆过程； 不可逆过程的熵变S无法计算； 如果从同一初始态到同一终态有两条途径，一为可逆，另一为不可逆，则 可逆不可逆 SS、 f,f,可逆不可逆 SS、 g,g,可逆不可逆 SS； 不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵，S2S1，不可逆绝热压缩的终态熵小于初态熵 S2S1； 工质经过不可逆循环有 0ds；0 d r T q 。 答： 说法不正确。 系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分， 其中熵产必定是正值 （含零） ， 热熵流则可为正值， 亦可为负值。 当系统吸热时热熵流为正值， 即便是可逆过程 （熵产为零） 系统的熵也增大； 此说法与是一样的。如果所说的“系统”指的是孤立系统则说法是正确的。不过实 在不应该这样含糊“系统”这一概念！ 根据熵产原理，这一说法是正确的。 此说法完全错误。熵是状态参数，只要过程的初、终状态确定了，系统的熵变就完全 确定，与过程无关。因

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