王修彥版課后簡(jiǎn)答題答案.pdf
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第一章1.什么是熱力系統(tǒng)？閉口系統(tǒng)與開(kāi)口系統(tǒng)的區(qū)別在哪里？人為的分割開(kāi)來(lái)作為熱力學(xué)研究的對(duì)象稱為熱力系統(tǒng)。閉口系統(tǒng)：與外界無(wú)物質(zhì)的交換開(kāi)口系統(tǒng)：與外界有物質(zhì)的交換2.表壓力(或真空度)與絕對(duì)壓力有何區(qū)別與聯(lián)系？為什么表壓力或真空度不能作為狀態(tài)參數(shù)？ )( )( bvbbeb PPPPPPPPPP ?????? ；因?yàn)楸韷毫蛘婵斩扰c當(dāng)?shù)卮髿鈮河嘘P(guān)，因此不能作為狀態(tài)參數(shù)。3.狀態(tài)參數(shù)有哪些特性？4.平衡和穩(wěn)定有什么區(qū)別？平衡和均勻有什么區(qū)別？ “平衡狀態(tài)”與“穩(wěn)定狀態(tài)”的概念均指系統(tǒng)的狀態(tài)不隨時(shí)間而變化，這是它們的共同點(diǎn)；但平衡狀態(tài)要求的是在沒(méi)有外界作用下保持不變；而平衡狀態(tài)則一般指在外界作用下保持不變，這是它們的區(qū)別所在。均勻則是指熱力系統(tǒng)所處空間各處的宏觀性質(zhì)相同。5.工質(zhì)經(jīng)歷一不可逆過(guò)程后，能否恢復(fù)至初態(tài)？能，但是不可逆過(guò)程中與工質(zhì)發(fā)生相互作用的外界不可能恢復(fù)到初態(tài)。6..使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可逆過(guò)程的條件是什么？無(wú)耗散的準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程7.實(shí)際上可逆過(guò)程是不存在的，那么為什么還要研究可逆過(guò)程呢？首先，可逆過(guò)程使問(wèn)題簡(jiǎn)化，便于抓住主要矛盾其次，提供了一個(gè)標(biāo)桿，雖然不能達(dá)到，但是提供了一個(gè)奮斗目標(biāo)最后，對(duì)理想可逆過(guò)程進(jìn)行修正即可得到實(shí)際結(jié)果。8.為什么說(shuō)Δs的正負(fù)可以表示吸熱還是放熱？溫度的變化ΔT不可以嗎？qs T?? ? ，因此熵的變化可以吸熱還是放熱。溫度的變化與過(guò)程吸熱還是放熱無(wú)必然聯(lián)系。9.氣體膨脹一定對(duì)外做功嗎？不一定。自由膨脹。10.“工質(zhì)吸熱溫度升高，放熱溫度降低”這種說(shuō)法對(duì)嗎？不對(duì)，同第八題。11.經(jīng)過(guò)一個(gè)不可逆循環(huán)后，工質(zhì)又恢復(fù)到起點(diǎn)狀態(tài)，那么它的不可逆性表現(xiàn)在什么地方？系統(tǒng)完成一個(gè)循環(huán)后接著又完成其逆向循環(huán)時(shí)，無(wú)論循環(huán)可逆與否，系統(tǒng)的狀態(tài)都不會(huì)有什么變化。根據(jù)可逆的概念，當(dāng)系統(tǒng)完成可逆過(guò)程（包括循環(huán)）后接著又完成其逆向過(guò)程時(shí)，與之發(fā)生相互作用的外界也應(yīng)一一回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，不遺留下任何變化；若循環(huán)中存在著不可逆因素，系統(tǒng)完成的是不可逆循環(huán)時(shí)，雖然系統(tǒng)回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，但在外界一定會(huì)遺留下某種永遠(yuǎn)無(wú)法復(fù)原的變化。 （注意：系統(tǒng)完成任何一個(gè)循環(huán)后都恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，但并沒(méi)有完成其“逆過(guò)程”，因此不存在其外界是否“也恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)”的問(wèn)題。一般說(shuō)來(lái)，系統(tǒng)進(jìn)行任何一種循環(huán)后都必然會(huì)在外界產(chǎn)生某種效應(yīng)，如熱變功，制冷等，從而使外界有了變化。）12.“高溫物體所含熱量多，低溫物體所含熱量少”這種說(shuō)法對(duì)嗎？ 不對(duì)，熱量Q是過(guò)程量，而不是狀態(tài)參數(shù)。因此無(wú)法進(jìn)行比較。第二章1.制冷系數(shù)或供熱系數(shù)均可大于1，這是否違反熱力學(xué)第一定律？不違反，由供熱系數(shù)與制冷系數(shù)的表達(dá)式： 11 221 2QQ Qc QQ Q?? ? ?? ?只要Q 2>W那么制冷系數(shù)與供熱系數(shù)就會(huì)大于一，而這完全是可以的。因此不違反熱力學(xué)第一定律。2.某絕熱的靜止氣缸內(nèi)有無(wú)摩擦不可壓縮流體。試問(wèn)：（1）汽缸中的活塞能否對(duì)流體做功？不能（2）流體的壓力可以改變嗎？可以（3）假定氣體壓力從0.2MPa提高到4MPa,那么流體的熱力學(xué)能和焓值有無(wú)變化？熱力學(xué)能不變，因?yàn)闊崃W(xué)能與溫度和比體積有關(guān)。焓值上升，因?yàn)殪手挡粌H與溫度和比體積有關(guān)，還有壓力有關(guān) 3.微分形式的熱力學(xué)第一定律解析式和焓的定義式q ( )du pdvdh du d pv? ? ?? ?兩者形式十分相像，為什么q是過(guò)程量，h卻是狀態(tài)量。因?yàn)?21 pdv? 是與過(guò)程有關(guān)的，所以q是過(guò)程量，而 2 2 1 1( )pv p v p v? ? ? ，則是兩個(gè)狀態(tài)量的差值，因此焓是狀態(tài)參數(shù)。4.略。5.汽車配有發(fā)電機(jī)，有人認(rèn)為可以讓汽車邊行駛邊發(fā)電，發(fā)出的電帶動(dòng)汽車，汽車就不用消 耗燃料。這種說(shuō)法對(duì)嗎？不對(duì)，違反了熱力學(xué)第一定律。汽車行駛勢(shì)必?fù)p耗外功。6.略7.有人認(rèn)為，既然冰箱可以制冷，那么在夏天使門窗緊閉而把冰箱門打開(kāi)，就可以使屋內(nèi)溫度降低，這種說(shuō)法對(duì)嗎？不對(duì)，去屋內(nèi)空氣作為熱力系統(tǒng)，那么空氣的平均溫度必與環(huán)境溫度相同，關(guān)閉門窗后，由于冰箱本身還要散熱。溫度不僅不會(huì)降低而且會(huì)上升。 第三章1.理想氣體的熱力學(xué)能和焓是溫度的單值函數(shù)，理想氣體的熵也是溫度的單值函數(shù)嗎？不是， evq u pdvds T T? ?? ? ，因此由該式易知熵不是溫度的單值函數(shù)。2.氣體的比熱容cp,cv，究竟是過(guò)程量還是狀態(tài)量？過(guò)程量，熱容dqc T? ，因q是過(guò)程量，所以熱容也是過(guò)程量，3.理想氣體經(jīng)絕熱經(jīng)絕熱節(jié)流后，其溫度、壓力、比體積、熱力過(guò)程、焓、熵分別如何變化？由于焓值不變，理想氣體焓值是溫度的單值函數(shù)，因此溫度不變。 壓力降低比體積增大（由理想氣體狀態(tài)方程式可得）熱力學(xué)能不變，因?yàn)闊崃W(xué)能也是溫度的單值函數(shù)。熵增大，可由熵的方程式判斷。4.理想氣體熵變化Δs公式有三個(gè)，他們都是從可逆過(guò)程推導(dǎo)出來(lái)的，這些公式在不可逆過(guò)程也可以用嗎？可以，因?yàn)殪厥菭顟B(tài)參數(shù)，只要過(guò)程起點(diǎn)和終點(diǎn)的狀態(tài)確定，那么熵變也就是確定的！5.熱力學(xué)第一定律可以寫(xiě)成 wuq ??? ???? 21 Pdvuq兩式有何不同？第一個(gè)公式為熱力學(xué)第一定律的最普遍表達(dá)，原則上適用于不作宏觀運(yùn)動(dòng)的一切系統(tǒng)的 所有過(guò)程；第二個(gè)表達(dá)式中由于將過(guò)程功表達(dá)成?21 dvP ，這只是對(duì)簡(jiǎn)單可壓縮物質(zhì)的可逆過(guò)程才正確，因此該公式僅適用于簡(jiǎn)單可壓縮物質(zhì)的可逆過(guò)程。將熱力學(xué)能表達(dá)為cΔT,則將適用范圍進(jìn)一步縮小到理想氣體。6.理想氣體的cp，和cv，之差及cp與cv的比值是否在任何溫度下都是一個(gè)常數(shù)？Cp-Cv=Rg，因?yàn)槲镔|(zhì)確定，那么Rg也就確定，因此之差為定值。注意，二者之比只是在溫度的變化范圍不大，或?qū)τ?jì)算要求不十分精確時(shí)可把氣體的比熱容看成與溫度無(wú)關(guān)的常數(shù)。7.理想氣體的熱力學(xué)能和焓為零的起點(diǎn)是他的溫度值還是壓力和溫度一起來(lái)確定的？對(duì)于理想氣體的熱力學(xué)能和焓值是溫度的單值函數(shù)，與壓力無(wú)關(guān)，因此是一溫度確定起點(diǎn)。8.理想氣體混合物的熱力學(xué)能是否是溫度的單值函數(shù)？是否仍遵守邁耶公式。遵守9.為什么冬天我們要給房間供暖？甲說(shuō)：為了使房間溫暖。乙說(shuō)：為了輸入缺少的熱力學(xué)能。 熱力學(xué)能是溫度的單值函數(shù)，因此可以認(rèn)為二者的回答的意義其實(shí)是相同的。10.一般說(shuō)來(lái)，T-s圖是表示熱量的，想辦法在T-S圖上表示出理想氣體從某一狀態(tài)經(jīng)過(guò)一系列過(guò)程達(dá)到終態(tài)的氣體的熱力學(xué)能和焓值的變化。在T-S圖上。在以初終狀態(tài)的溫度之差為限，做一條定壓線，下面陰影部分面積即為焓值的變化。 做一條定容線，下面陰影部分面積即為熱力學(xué)能的變化。 第四章1.“理想氣體在絕熱過(guò)程中的技術(shù)工，無(wú)論可逆與否均可由 1 2( )1t kw Rg T Tk? ?? 表示嗎？對(duì)，因?yàn)樵诮^熱過(guò)程中 ? ?1 2 1 2t pw h h h c T T? ?? ? ? ? ?與過(guò)程無(wú)關(guān)。2.試根據(jù)p-v圖上四種基本熱力過(guò)程曲線的位置，畫(huà)出自點(diǎn)1出發(fā)的曲線。指出其變化范圍。1)熱力學(xué)增大級(jí)熱力學(xué)減小的過(guò)程。畫(huà)出等溫線，判斷即可。 2)吸熱過(guò)程及放熱過(guò)程畫(huà)出等熵線判斷即可。3.如圖所示T－s圖上理想氣體任意可逆過(guò)程1－2的熱量如何表示？熱力學(xué)能變化量、焓變化量如何表示？若過(guò)程1－2是不可逆的，上述各量是否相同？(請(qǐng)寫(xiě)出簡(jiǎn)明的作圖方法。)對(duì)可逆過(guò)程，熱量為面積1-m-k-2-1，熱力學(xué)能變化量為面積1-m-n-2v-1，焓變化量為1-m-g-2p-1。對(duì)不可逆過(guò)程，熱量無(wú)法表示，熱力學(xué)能和焓變化量相同 4.壓氣機(jī)按定溫壓縮時(shí)，氣體對(duì)外放出熱量，而按絕熱壓縮時(shí)，不向外放熱，為什么定溫壓縮反較絕熱壓縮更為經(jīng)濟(jì)？答：壓氣機(jī)耗功中有意義的部分是技術(shù)功，不考慮宏觀動(dòng)能和勢(shì)能的變化，就是軸上輸入的功（由設(shè)備直接加諸氣體的機(jī)械功），而同樣進(jìn)出口壓力定溫過(guò)程消耗的技術(shù)功比絕熱過(guò)程少，絕熱過(guò)程消耗的技術(shù)功有一部分用于提高氣體溫度。5.如果由于應(yīng)用氣缸冷卻水套以及其他冷卻方法，氣體在壓氣機(jī)氣缸中已經(jīng)能夠按定溫過(guò)程進(jìn)行壓縮，這時(shí)是否還需要采用分級(jí)壓縮？為什么？答：還需要分級(jí)壓縮。是為了減小余隙容積的影響。但不需要中間冷卻。 第五章1.制冷系數(shù)或供熱系數(shù)均可大于1，是否違反熱力學(xué)第一定律？不違反2.根據(jù)熱力學(xué)第一定律，q=Δu+w，以及理想氣體熱力學(xué)能是溫度的單值函數(shù)，那么發(fā)生一個(gè)等溫過(guò)程后q=w這表明加入的熱量完全變?yōu)楣Γ欠襁`反熱力學(xué)第二定律？不違反，扥問(wèn)吸熱過(guò)程，雖然熱量完全變?yōu)榱斯?，但是氣體發(fā)生了膨脹，壓力降低，也即氣體的狀態(tài)發(fā)生了變化。3.某一工質(zhì)在相同的初態(tài)1和終態(tài)2之間分別經(jīng)歷2個(gè)熱力過(guò)程，一為可逆過(guò)程，二為不可逆過(guò)程，試比較這兩個(gè)過(guò)程中相應(yīng)外界熵的變化量哪一個(gè)大？一樣大，因?yàn)槌踔袪顟B(tài)確定，熵是狀態(tài)參數(shù)。4.孤立系統(tǒng)熵增原理是否可以表述為“過(guò)程進(jìn)行的結(jié)果是系統(tǒng)內(nèi)各部分的熵都增大？不可以，熱力系統(tǒng)是一個(gè)整體，整體熵增表示系統(tǒng)內(nèi)各部分熵變之和是正值，而不表示每 一部分都增大。5.閉口系進(jìn)行一個(gè)放熱過(guò)程其熵是否一定減?。繛槭裁?？閉口系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行一個(gè)放熱過(guò)程，其做工能力是否一定降低?為什么？不對(duì)，熵變?yōu)殪亓骱挽禺a(chǎn)之和。熵產(chǎn)必定大于零，閉口系發(fā)生一個(gè)放熱過(guò)程，雖然熵流小于零，但是熵產(chǎn)是大于零的，二者之和的符號(hào)并不確定。不一定。6.平均吸熱溫度和平均放熱溫度的計(jì)算可以在不可逆循循環(huán)中進(jìn)行嗎？不可以，因?yàn)閝 T s?? ? 只適應(yīng)于可逆過(guò)程。7.正想循環(huán)熱效率的兩個(gè)計(jì)算式為1 21t q qq ??? 1 21t T TT ??? 這兩個(gè)公式有何區(qū)別？各適用什么場(chǎng)合？不完全相同。前者是循環(huán)熱效率的普遍表達(dá)，適用于任何循環(huán)；后者是卡諾循環(huán)熱效率的表達(dá)，僅適用于卡諾循環(huán)，或同樣工作于溫度為T1的高溫?zé)嵩春蜏囟葹門2的低溫?zé)嵩撮g的一切可逆循環(huán)。8.下列說(shuō)法是否正確，為什么？1)熵增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程不對(duì)，吸熱可逆過(guò)程熵也增大2)熵增大的過(guò)程必為吸熱過(guò)程不對(duì)，絕熱過(guò)程中，熵產(chǎn)大于零3)不可逆過(guò)程的熵變?chǔ)無(wú)法計(jì)算不對(duì)，熵是狀態(tài)參數(shù)。4）系統(tǒng)的熵只能增大不能減小 不對(duì)，這只是對(duì)孤立系統(tǒng)而言。放熱過(guò)程的熵就很有可能減小。 5)若從某一初態(tài)經(jīng)不可逆與可逆兩條途徑到達(dá)同一終態(tài)，則不可逆途徑的熵變?chǔ)大于可逆的熵變。不對(duì)，狀態(tài)參數(shù)。6）工質(zhì)經(jīng)不可逆循環(huán)，熵變大于零。對(duì)7)工質(zhì)經(jīng)過(guò)不可逆循環(huán)由于 0QT? ??? 所以 0dS ??? 。不對(duì)，循環(huán)的熵變?yōu)?.8）可逆絕熱過(guò)程為等熵過(guò)程，等熵過(guò)程就是可逆絕熱過(guò)程。不對(duì)，只要保持熵流與熵產(chǎn)之和為0即可。下述說(shuō)法是否有錯(cuò)誤：⑴ 熵增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程；⑵ 使系統(tǒng)熵增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程； ⑶ 熵產(chǎn)Sg > 0的過(guò)程必為不可逆過(guò)程；⑷ 不可逆過(guò)程的熵變?S無(wú)法計(jì)算；⑸ 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 可逆不可逆 SS ??? 、 f,f, 可逆不可逆 SS ? 、 g,g, 可逆不可逆 SS ? ；⑹ 不可逆絕熱膨脹的終態(tài)熵大于初態(tài)熵，S2>S1，不可逆絕熱壓縮的終態(tài)熵小于初態(tài)熵S2下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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