工程热力学思考题答案,第四章

4.1试以理想气体的定温过程为例，归纳气体的热力过程要解决的问题及使用方法解决。

答：主要解决的问题及方法：

(1) 根据过程特点（及状态方程）——确定过程方程 (2) 根据过程方程——确定始、终状态参数之间的关系 (3) 由热力学的一些基本定律——计算q,w,wt,u,h,s

(4) 分析能量转换关系（P—V 图及T—S图）（根据需要可以定性也可以定量） 例：1)过程方程式： T =常数 （特征） PV=常数 （方程） 2)始、终状态参数之间的关系：

p1v2= p2v1p2v=RIn2 p1v13)计算各量：u=0 、 h=0 、s=RIn4) P ?V图，T ? S图上工质状态参数的变化规律及能量转换情况

4.2 对于理想气体的任何一种过程，下列两组公式是否都适用?

答：不是都适用。第一组公式适用于任何一种过程。第二组公式qucv(t2t1)适于定容过程, qhcp(t2t1)适用于定压过程。

4.3在定容过程和定压过程中，气体的热量可根据过程中气体的比热容乘以温差来计算。定温过程气体的温度不变，在定温过程中是否需对气体加入热量？如果加入的话应如何计算？

答：定温过程对气体应加入的热量

4.4 过程热量 q 和过程功w都是过程量，都和过程的途径有关。由理想气体可逆定温过程热量公式qp1v1Inv2可知，故只要状态参数p1、v1和v2确定了， q v1的数值也确定了，是否q 与途径无关？

答：对于一个定温过程，过程途径就已经确定了。所以说理想气体可逆过程q 是与途径有关的。

4.5 在闭口热力系的定容过程中，外界对系统施以搅拌功w，问这QmcvdT 是否成立？

答：成立。这可以由热力学第一定律知，由于是定容过

wpdvpvvvdvpvIn2RTIn2为零。故QmcvdT，它与外界是否vv1v1对系统做功无关。

4.6 绝热过程的过程功w和技术功wt 的计算式：

w=u1u2，wt=h1h2

是否只限于理想气体？是否只限于可逆绝热过程？为什么？

答：不只限于理想气体和可逆的绝热过程。因为quw和qhwt是通用公式，适用于任何工质任何过程，只要是绝热过程q0无论是可逆还是不可逆。所以w=u1u2，wt=h1h2不只限于可逆绝热过程。 4.7 试判断下列各种说法是否正确：

（1）定容过程既无膨胀（或压缩）功的过程； （2）绝热过程即定熵过程； （3）多变过程即任意过程。

答：（1）（×）； （2）（×）； （3）（×）

4.8 参照图4-17：试证明：q123q143。途中1-2、4-3 为定容过程，1-4、2-3

为定压过程。

证明：q123=u123W123，q143=u143W143

因为: u是状态量与过程无关，u123与u143起始状态一样，故

u123=u143，由图知w123w143，所以：q123q143

4.9 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，试问：（1）uab 与uac 哪个大？（2）若b、c 在同一条定温线上，结

果又如何？

答：b、c 在同一条绝热线上uabuac，若b、c 在同一条定温线上，二者相等。 因为，ua-b加上b-c过程=ua-c过程，而b-c是个绝热过程，

q=0=ubcwbc，wbc<0,故ubc>0,所以有uabuac。若在定温线上

ubc=0，所以uabuac。

4.10 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？ 答：不能。因为它们公式的推导过程中引入了理想气体状态方程式

pvRgT，对于一般气体一般状态下是不适用的。

4.11 下列三式的使用条件是什么？

p2v2p1v1，Tvkkk111T2v2k1，T1p1K1KT2p2K1K

答：使用条件理想气体可逆绝热过程。

4.12 在T-s 图上如何表示绝热过程的技术功wt和膨胀功w？

u，故有：答：绝热过程，不管是否是可逆过程都有wth,w

其中u，h（图中阴影部分）（1-2绝热线’）及可表示膨胀功和技术功的变化情况。

4.13 在p-v 图和T-s 图上如何判断过程中q,w,wt,u,h,s的正负？ 4.14试以可逆绝热过程为例，说明水蒸气的热力过程与理想气体热力过程的分析计算有什么异同?

答：对于可逆绝热过程水蒸气和理想气体都有:

qTds0,wuu1u2,wthh1h2,差别在于水蒸气没有适当

12而简单的状态方程，同时cp,cv,h,u也不都是温度的单值函数。 4.15实际过程都不可逆，那么本章讨论的理想可逆过程有什么意义？

答：意义在与实际过程是很复杂的不可逆过程，我们可以借助理想可逆过程分析、寻找出过程中状态参数变化及能量转化的规律，抓住过程的主要特征。对于不可逆实际过程，再借助实验和一些经验系数进行修正，及可得到实际气体的规律。