工程热力学第四版课后思考题问题详解.pdf

实用标准文案文档大全1闭口系与外界无物质交换，系统质量保持恒定，那么系统质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？不一定，稳定流动系统质量也保持恒定2有人认为开口系统系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系对不对，为什么？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中3平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态4倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式p=pb+pg(p pb), p= pb -pv(p0 所以， q1-2-3 q1-4-3，证毕9如图 4-18 所示， 今有两个任意过程a b 及 a c，b 点及 c 点在同一条绝热线上，(1) 试问uab与 uac哪个大？ (2) 若 b 点及 c 点在同一条定温线上，结果又如何？依题意， TbTc，所以uab uac若 b 点及 c 点在同一条定温线上，则uab= uac10理想气体定温过程的膨胀功等于技术功能否推广到任意气体？从热力学第一定律的第一表达式和第二表达式来看，膨胀功和技术功分别等于w=q u 和 wt=q h，非理想气体的u 和 h 不一定等于零，也不可能相等，所以理想气体定温过程的膨胀功等于技术功不能推广到任意气体。

11下列三式的使用条件是什么？p2v2k=p1v1k，T1v1k-1=T2v2k-1，T1kkp11=T2kkp12.使用条件是：理想气体，可逆绝热过程12T s图上如何表示绝热过程的技术功wt和膨胀功 w？4-13 在 pv 和 Ts 图上如何判断过程q、w、 u、 h 的正负通过过程的起点划等容线（定容线），过程指向定容线右侧，系统对外作功，w0；过程指向定容线左侧，系统接收外功，w0；过程指向定压线上侧，系统接收外来技术功，wt0通过过程的起点划等温线（定温线），过程指向定温线下侧，u0、 h0、h0p bTb Tca c O v图 4-18 题解p ba c O v图 4-18 p=0 v=0 实用标准文案文档大全通过过程的起点划等熵线（定熵线），过程指向定熵线右侧，系统吸收热量，q0；过程指向定熵线左侧，系统释放热量，q0 的过程必为不可逆过程答： （1） 错不可逆绝热过程熵也会增大2） 错，不准确不可逆放热过程，当放热引起的熵减大于不可逆引起的熵增时（亦即当放热量大于不可逆耗散所产生的热量时），它也可以表现为熵略微减少，但没有可逆放热过程熵减少那么多3） 错不可逆放热过程，当放热引起的熵减等于不可逆引起的熵增时（亦即当放热量等于不可逆耗散所产生的热量时），它也可以表现为熵没有发生变化。

4）错可逆吸热过程熵增大 （5）错理由如上可以说： “使 孤立 系统熵增大的过程必为不可逆过程 （6）对5-9 下述说法是否有错误： （1）不可逆过程的熵变S 无法计算；（2）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S不可逆 S可逆，Sf，不可逆Sf，可逆， Sg，不可逆 Sg，可逆； （3）不可逆绝热膨胀终态熵大于初态熵S2S1，不可逆绝热压缩终态熵小于初态熵S2S1;（ 4）工质经过不可逆循环Q1T1T2T2T1Q2Q2Q1Q Q2W W0R E E 实用标准文案文档大全0ds，0rTq答： （1）错熵是状态参数，只要能够确定起迄点，就可以确定熵变S （2）错应为S不可逆= S可逆、Sf，不可逆Sg，可逆因为熵是状态参数，同一初始状态和同一终了状态之间的熵差保持同一数值，与路径无关（3）错不可逆绝热压缩过程的终态熵也大于初态熵，S2S1 （4）错0ds，因为熵是状态参数5-10 从点 a 开始有两个可逆过程： 定容过程 ab 和定压过程ac，b、c 两点在同一条绝热线上（见图534） ，问 qab和 qac哪个大？并在Ts图上表示过程ab 和ac及 qab和 qac。

答：可逆定容过程a-b 和可逆定压过程a-c的逆过程c-a以及可逆绝热线即定熵线上过程b-c 构成一可逆循环，它们围成的面积代表了对外作功量， 过程 a-b 吸热，过程c-a 放热，根据热力学第一定律，必然有qa-b qc-a，才能对外输出净功也就是，qa-bqa-c图中，qa-b为 absbsaa 围成的面积， qa-c为 acsbsaa围成的面积5-11 某种理想气体由同一初态经可逆绝热压缩和不可 逆 绝 热 压 缩 两 种 过程，将气体压缩到相同的终压，在pv 图上和 Ts 图上画出两过程，并在 Ts 图上示出两过程的技术功及不可逆过程的火 用 损失答：见图5-12 孤立系统中进行了（1）可逆过程；（2）不可逆过程，问孤立系统的总能、总熵、总火 用 各如何变化？答： （1）孤立系统中进行了可逆过程后，总能、总熵、总火 用 都不变2）孤立系统中进行了不可逆过程后，总能不变，总熵、总火 用 都发生变化5-13 例 512 中氮气由 0.45MPa、310K 可逆定温膨胀变化到0.11MPa、310K ，w12，max=w=129.71 kJ/kg ，但根据最大有用功的概念，膨胀功减去排斥大气功（无用功）才等于有用功，这里是否有矛盾？答：没有5-14 下列命题是否正确？若正确，说明理由；若错误，请改正。

1）成熟的苹果从树枝上掉下，通过与大气、地面的摩擦、碰撞，苹果的势能转变为环境介质的热力学能，势能全部是 火 用 ，全部转变为 火 无 2）在水壶中烧水，必有热量散发到环境大气中，这就是火 无 ，而使水升温的那部分称之为火 用 sb sa c T s b a 10 题图vs2 s1 p1 s T p2 T1 不可逆可逆11 题图T1 p1 pp2 不可逆可逆p b a c 0 v 图 534 实用标准文案文档大全（3）一杯热水含有一定的热量火 用 ，冷却到环境温度，这时的热量就已没有火 用 值 （4）系统的 火 用 只能减少不能增加 （5）任一使系统 火 用 增加的过程必然同时发生一个或多个使火 用 减少的过程5-15 闭口系统绝热过程中，系统由初态1 变化到终态2，则 w=u1u2考虑排斥大气作功，有用功为wu= u1u2p0(v1v2)，但据 火 用 的概念系统由初态1 变化到终态2 可以得到的最大有用功即为热力学能火 用 差：wu,max=ex,U1exU2= u1u2T0(s1s2)p0(v1v2)为什么系统由初态1 可逆变化到终态2 得到的最大有用功反而小于系统由初态1 不可逆变化到终态2 得到的有用功小？两者为什么不一致？P170 5-1 t=15.26815.2932015.273211TTT=11.726 Q2=726.111726.1111Qtt2.5 104=22867.99kJ/h N=W/95%=Q1/(0.95t)=2.5 104/(0.95 11.726)=2244.23kJ/h=0.623kW N电炉= Q1=2.5 104kJ/h= 6.944kW 5-2 不采用回热p2=p1=0.1MPa, T4=T1=300K, T3=T2=1000K, q23=400kJ/kg, q12=cp(T2-T1)=1.004 (1000-300)=702.8kJ/kg q34=cp(T4-T3)=1.004 (300-1000)=-702.8kJ/kg q23=RT2ln(p2/p3), q41=RT1ln(p4/p1)=RT1ln(p3/p2)= -RT1ln(p2/p3) q41=-T1 q23/T2= -300 400/1000=-120kJ/kg t=1- q41+q34/ (q12+q23) =1- -702.8-120 / (702.8+400) = 0.2539 采用极限回热，过程34 放热回热给过程12，q34q12r=1- q41/q23) =1- -120 /400=0.70 5-3 如图所示，如果两条绝热线可以相交，则令绝热线s1、s2交于 a点，过 b、c 两点作等压线分别与绝热线s1、 s2交于 b、c 点。

于是，过程 bc、ca、ab组成一闭合循环回路，沿此回路可进行一可逆循环，其中过程ca、ab 均为可逆绝热过程，只有定压过程bc为吸热过程，而循环回路围成的面积就是对外净输出功显然，这构成了从单一热源吸热并将之全部转变为机械能的热力发动机循环，是违反热力学第二定律的5-4 (1) p1=p214 . 14.112130015001.0kkTT=27.95MPa (2) 见图3) q31=cp(T1-T3)=1kkR(T1-T2), q23= RT2ln(p2/p3)= RT2ln(p2/p1) c b a p v 5-3 题图s2 s1 5-4 题图3 2 s T 1 实用标准文案文档大全t=1-300150014 .14 .195.271 .0ln30011ln1211223123TTRkkppRT=0.5976 5-5 (1) QH= Wnet= tQ1=3.5 0.40 100=140kJ (2) c=1-71.01000290110TT, c=2903603600TTTHH=5.14 QH,c= cWnet,c= ccQ1=5.14 0.71 100=365.14kJ (3) 此复合系统虽未消耗机械功，但由高温热源放出热量Q1作为代价，使得部分热量从低温热源T0传到较高温热源TH，因此并不违背热力学第二定律。

5-6 c=1-2000300112TT=0.85 (1)W=cQ1=0.85 1=0.85kJ，可能作出的最大功为0.85kJ，所以这种情形是不可能实现的2)W=cQ1=0.85 2=1.70kJ，Q2=Q1-W=2-1.70=0.30kJ ，所以这种情形有实现的可能（如果自然界存在可逆过程的话） ，而且是可逆循环3)Q1, c=Wnet/c=1.5/0.85= 1.765kJ，Q1=Wnet+Q2=1.5+0.5=2.0kJQ1, c, 此循环可以实现， 且耗热比可逆循环要多，所以是不可逆循环。