发布时间 : 星期日 文章清华大学工程热力学思考题答案(上)更新完毕开始阅读60da36fc910ef12d2af9e75e
答：对于绝热刚体容器，以高压气体为对象：容器绝热：Q?0；且右边为真空，高压气体没有对外做功对象，即自由膨胀，有W闭口系统热力学第一定律：Q??U?W?0。由
，工质的内能不发生变化，如
果工质为理想气体，那么其温度也不发生变化。
如果该刚体容器为绝对导热，那么初始状态下容器内工质与外界环境等温，而自由膨胀过程终了时容器内工质仍旧与外界环境等温。当外界环境温度不发生变化时，容器内工质温度在整个自由膨胀过程中温度不变。仍取工质为研究对象，由于工质与外界有热交换，这里工质温度高于环境温度，即对外放热，Q?0，且自由膨胀W闭口系统热力学第一定律，有?U势能变小。
3． 图2-9 中，过程1-2与过程1-a-2 有相同的初、终点，试比较： W12与W1a2，?U12与?U1a2，Q12与Q1a2
答：根据图2-9，由于是p-v图，因此有：0〈W12〈W1a2（对外做功）；
?U12=?U1a2；由闭口系统热力学第一定律，Q??U?W?0?0，由
。该工质一定为非理想气体，其
，有0〈Q12〈Q1a2（吸热）。
4． 推进功与过程有无关系？
答：推进功是因工质出、入开口系统而传递的功。推进功是工质在流动中向前方传递的功，并且只有在工质的流动过程中才出现。当系统出口处工质状态为（pout，vout）时，1kg工质流出系统，系统所需要做出的推进功为pout?vout。推进功的大小仅与选取出口处的压力和比容数值的乘积有关，因此是状态参数，且为广延参数。
5． 你认为“任何没有体积变化的过程就一定不对外做功”的说法是
否正确？
答：错误。体积变化仅产生容积变化功。除了容积变化功外，还有电功、推进功等等，这些功不需要体积发生变化。 6． 说明下述说法是否正确： （1） 气体膨胀时一定对外做功。 （2） 气体压缩时一定消耗外功。
答：对“功”的理解，功可以分为有用功和无用功，有用功是指有目的且产生有用效果的功。（1）气体膨胀时不一定对外做功，如气体的自由膨胀，由于气体没有做功对象，因此气体对外做功为零；（2）不一定。当热气体冷却时，如果外界大气做的功为有用功，则（２）成立，但是如果外界大气做的功为无用功，则（２）不成立。 7． 下列各式是否正确：
u? ?q?d?u ?q?d? w （１）
p d （２）
?q?du?d(pv) （３）
各式的适用条件是什么？
答：三个式子都针对1kg工质。（１）式是针对闭口系的能量方程，且忽略闭口系的位能和动能变化，?w为闭口系统与外界交换的净功。（2）式是针对简单可压缩系统准静态过程（或可逆过程）的能量方程，pdv为系统与外界交换的容积变化功。（3）式是针对技术功为零的稳定流动能量方程，即?q?dh?du?d(pv)，且?wt?0。
8． 试写出表2-1内所列四种过程的各种功计算式。
过程种类 液体的流动过程（v?const） 气体的定压流动过程 （p?const） 液体的定压流动过程 （p?const，v?const） 低压气体的定温流动过程（pv?const） 注：低压气体可以认为是理想气体，且内能仅为温度的单值函数。 qw 0 ??pv? ?wt wt ?v?p q??u p?v q??u?p?v 0 0 0 0 q 计算依据： （1） q??u?w （2） q??h?wt
（3） ?h??u???pv? （４） w???pv??wt
空气经过绝热节流过程，压力确实下降，但温度不变：因为绝热节流过程为一个等焓过程，而空气可视为理想气体，理想气体的焓为温度的单值函数，因此温度不变。但对于非理想气体和一般液体，经过绝热节流过程，虽然焓不变，但温度和压力都要发生变化，压力减小，但温度可能升高、不变或者降低。
第三章 思考题参考答案
1． 容积为1m3的容器中充满氮气N2，其温度为20℃，表压力为1000
mmHg,为了确定其质量，不同人分别采用了以下几种计算式得出了结果，请判断它们是否正确？若有错误请改正。 答： (1)
m?p?V?MRm?T?1000?1.0?288.3143?20?168.4kg
错误：1) 不应直接用表压计算，应先转化为绝对压力；2) 压力应转换为以Pa为单位，1mmHg=133.3Pa；3) Rm应该用8314J/kmol*K,因为Pa* m3=J；4) 温度的单位应该用K。
1000p?V?MRm?T?0.980665?10?1.0?288.3143?20?1531.5kg5(2)
m??735.6
错误：1) 不应直接用表压计算，应先转化为绝对压力；2) Rm应该用8314J/kmol*K,因为Pa* m3=J
?1000?5?1??0.980665?10?1.0?28?p?V?M?735.6?m???2658kg
Rm?T8.3143?20(3)
错误：1) 1at=1kgf/cm2=9.80665E04 Pa≠1atm,因此这里计算绝对压力时，大气压力取错; 2) Rm应该用8314J/kmol*K,因为Pa* m3=J；
?1000??1??1.0?28?p?V?M?735.6??3m???2.658?10kgRm?T1.0332?82.057?293.15(4)
错误：1)相对压力单位为工程大气压（at），与标准大气压（atm）不同；2）气体常数Rm应该用8314J/kmol*K。