发布时间 : 星期四 文章工程热力学第四版课后思考题答案更新完毕开始阅读c27aaf84793e0912a21614791711cc7930b77862
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1 ?闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 不一定，稳定流
动系统内质量也保持恒定。
2.
分割， 所以开口系统不可能是绝热系。
有人认为开口系统内系统与外界有物质交换， 而物质又与能量不可
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） （准确地说是热力学能）不在其中。
，随物质进岀的热能
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),
中，当地大气压是否必定是环境大气 当地大气压pb改变，压力表读数 pb不一定是环境大气压。
p= pb - pv ( p< pb)
压？
就会改变。当地大气压
5?温度计测温的基本原理是什么？ 6. 经验温标的缺点是什么？为什么？
不同测温物质的测温结果有较大 依赖于测温物质的性质。
的误差，因为测温结果
4题图
举例说明。
7. 促使系统状态变化的原因是什么？
有势差（温度差、压力差、浓度差、电位差等等）存在。
8分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行 的电视机为研究对
象，说明这些是什么系统。
参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开 口系统（闭口系统 ——忽略蒸发时）、正在运行的电视机是闭口系统。
9.
备，通常其表面散热可忽略。
家用电热水器是利用电加热水的家用设取正在使用的家用电热水器为控制
体（但不包括电加热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，这是什么系统？什么情况下能构 成孤立系统？
9题图
不包括电加热器为开口（不绝热）系统（ a图）。包括电加热器则为开口绝热系统（ b图）。 将能量传递和质量传递（冷水源、热水汇、热源、电源等）全部包括在内，构成孤立系统。或者说,
孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。
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10?分析汽车动力系统（图 1-21 ）与外界的质能交换情况。吸入空气，排出烟气，输出动力（机械能）以 克服阻力，发动
机水箱还要大量散热。不考虑燃烧时，燃料燃烧是热源，燃气工质吸热；系统包括燃烧时， 油料发生减少。
11 ?经历一个不可逆过程后，系统能否恢复原来状态？包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态?
经历一个不可逆过程后，系统可以恢复原来状态，它将导致外界发生变化。包括系统和外界的整个大 系统不能恢复原来状态。
12?图1-22中容器为刚性绝热容器，分成两部分，
抽成真空，中间是隔板，
（1） 突然抽去隔板，气体（系统）是否作功？ （2） 设真空部分装有许多隔板，逐个抽去隔板， 复平衡在抽下一块，则又如何？
1 真空 一部分装气体，一部分
（3） 上述两种情况从初态变化到终态，其过程是 每抽一块板让气体先恢
13.过程1a2是可逆过程，过程 1b2是不可逆过 功大于过
程1b2，你是否同意他的说法？为什么？
否都可在p-v图上表示？
不同意。过程1a2的作功量是确定的，而过 而无法比
程。有人说过程1a2对外作
较。
14?系统经历一可逆正向循环和其逆向可逆循环后，系统和
外界有什么变化？若上述正向循环及逆向循环
程1b2的作功量不确定，因
v
中有不可逆因素，则系统及外界有什么变化？
系统经历一可逆正向循环和其逆向可逆循环后，系统和外界没有变化。若上述正向循环及逆向循环中 有不可逆因素，则系统恢复原来状态，外界则留下了变化（外界的熵增加）
。
15.工质及气缸、活塞组成的系统经循环后，系统输岀功中是否要减去活塞排斥大气功才是有用功？不需
1 ?热力学能就是热量吗？不是。热力学能是工质的状态参数，是工质的性质，是工质内部储存能量，是与 状态变化过程无关
的物理量。热量是工质状态发生变化时通过系统边界传递的热能，其大小与变化过程有 关，热量不是状态参数。
2.若在研究飞机发动机中工质的能量转换规律时把参考坐标建在飞机上， 工质的总能中是否包括外部储存
能？在以氢、氧为燃料的电池系统中系统的热力学能是否应包括氢和氧的化学能？无论参考坐标建立在何 处，工质的总能中始终包括外部储存能，只不过参考坐标建立合适，工质的宏观动能、宏观势能的值等于 零，便于计算。氢氧燃料电池中化学能变化是主要的能量变化，因而不可忽略。
3?能否由基本能量方程式得出功、热量和热力学能是相同性质的参数的结论？ q= u+ w不能。基本能量方
程式仅仅说明且充分说明功、热量和热力学能都是能量，都是能量存在的一种形式，在能量的数量上它们 是有等价关系的。而不涉及功、热量和热力学能的其他属性，也表明功、热量和热力学能的其他属性与能 量本质无关。
图2-12 自由膨胀
4?一刚性容器，中间用绝热隔板分为两 B中保持真空，如图2-12所示。若将隔
的热力学能将如何变化？若在隔板上有
隔板 部分，A中存有高压空气， 板抽去，分析容器中空气 一小孔，气体泄漏入
B
A B 2欢迎下载
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中，分析A B两部分压力相同时 A B两部分气体热力学能如何变化？ 转化为气体的动能，动能在
q= u+ wq=O , u为负值(u减少),
u =0。
B中经内部摩擦耗散为热能被气体重新吸收，热力学能增加，最终
5.
式？为什么？
热力学第一定律的能量方程式是否可写成下列形
q= u+pv.q 2-qi=(U2-u i)+(W2-Wi)
q2-q 1和W2-Wi。
不可以。w不可能等于pv, w是过程量，pv则是状态参数。q和w都是过程量，所以不会有
6.
热力学第一定律解析式有时写成下列两者形式： q= u+ wq= u+
pdv别讨论上述两式的适用范围。
前者适用于任意系统、任意工质和任意过程。后者适用于任意系统、任意工质和可逆过程。
7?为什么推动功出现在开口系能量方程中，而不出现在闭口系能量方程式中？
推动功的定义为，工质在流动时，推动它下游工质时所作的功。开口系工质流动，而闭口系工质不流 动，所以推动功出现在开口系能量方程中，而不出现在闭口系能量方程式中。
我个人认为推动功应该定义为由于工质在一定状态下占有一定空间所具有的能量，它是工质本身所固 有的性质，是一个状态参数。推动功既可以岀现在开口系能量方程中，也可以岀现在闭口系能量方程式中 (需要把w拆开，w= w + (pv))。 -------- 占位能
8焓是工质流入(或流岀)开口系时传递入(或传递岀)系统的总能量，那么闭口系工质有没有焓值？比 较正规的答案是，作为工
质的状态参数，闭口系工质也有焓值，但是由于工质不流动，所以其焓值没有什 么意义。焓=热力学能+占位能
9?气体流入真空容器，是否需要推动功？
推动功的定义为，工质在流动时，推动它下游工质时所作的功。下游无工质，故不需要推动功。利用 开口系统的一般能量方程式推导的最终结果也是如此。
10?稳定流动能量方程式(2-21 )是否可应用于像活塞式压气机这样的机械稳定工况运行的能量分析？为 什么？可以。热力系统
的选取有很大的自由度。一般把活塞式压气机取为闭口系统，是考察其一个冲程内 的热力变化过程。如果考虑一段时间内活塞式压气机的工作状况和能量转换情况，就需要把它当成稳定流 动系统处理，包括进排气都认为是连续的。
11 ?为什么稳定流动开口系内不同部分工质的比热力学能、比焓、比熵等都会改变，而整个系统的
UCV=0
、
HCV=0>SC=0?
控制体的UCV=0> |-tv=0' SCV=0是指过程进行时间前后的变化值，稳定流动系统在不同时间内各点的 状态参数都不发生变化，所以
UCV=0、 HC=0、 S：V=0稳定流动开口系内不同部分工质的比热力学能、比
O
焓、比熵等的改变仅仅是依坐标的改变。
12.开口系实施稳定流动过程， 是否同时满足下列三式：
Q=dU+W.. Q=dH+W. Q=dH+m d C2 +mgdz+W
2
上述三式中，W W和W的相互关系是什么？
答：都满足。
m 2 m 2
W=d(pV)+ W= d(pV)+ d Cf +mgdz+W W= d Cf +mgdz+W
2 2
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13.几股流体汇合成一股流体称为合流,
如图2-13所示。工程上几台压气机同时向主气道送气以及混合式
换热器等都有合流的问题。通常合流过程都是绝热的。取 岀能量方程式并导岀岀口截面上焓值
1-1、2-2和3-3截面之间的空间为控制体积，列
h3的计算式。
进入系统的能量 离开系统的能量=系统贮存能量的变化
系统贮存能量的变化：不变。
进入系统的能量：qm1带入的和qm2带入的。没有热量输入。qm1 ( h1+Cf1/2+gZ1) + q m2 ( h2+G2/2+gz2)
2
2
离开系统的能量：qm3带出的，没有机械能(轴功)输出。 qm3( hs+Gs^+gzs)
qm1 h1+ q m2 h2= qm3h3
如果合流前后流速变化不太大，且势能变化一般可以忽略，则能量方程为： 出口截面上焓值 h3的计算式h3= ( qm1 h1+ qm2h2 ) /q m3
本题中，如果流体反向流动就是分流问题，分流与合流问题的能量方程式是一样的，一般习惯前后反过来
m3
h3
93瓦思考鑫
1 ?怎样正确看待“理想气体”这个概念？在进行实际计算时如何决定是否可采用理想气体的一些公式？
第一个问题很含混，关于 “理想气体”可以说很多。可以说理想气体的定义：理想气体，是一种假想 的实际上不存在的气体，其分子是一些弹性的、不占体积的质点，分子间无相互作用力。也可以说，理想 气体是实际气体的压力趋近于零时极限状况。还可以讨论什么情况下，把气体按照理想气体处理，这已经 是后一个问题了。后一个问题，当气体距离液态比较远时(此时分子间的距离相对于分子的大小非常大) 气体的性质与理想气体相去不远，可以当作理想气体。理想气体是实际气体在低压高温时的抽象。
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