清华大学工程热力学思考题答案

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1、《工程热力学》思考题参考答案目录第一章思考题参考答案2第二章思考题参考答案4第三章思考题参考答案9第四章思考题参考答案16第五章思考题参考答案21第六章思考题参考答案25第七章思考题参考答案27第八章思考题参考答案31第九章思考题参考答案34第十章思考题参考答案39第十二章思考题参考答案45第一章思考题参考答案1．进行任何热力分析是否都要选取热力系统？答：是。热力分析首先应明确研究对象，根据所研究的问题人为地划定一个或多个任意几何面所围成的空间，目的是确定空间内物质的总和。2．引入热力平衡态解决了热力分析中的什么问题？答：若系统处于热力平衡状态，对于整个系统就可以用

2、一组统一的并具有确定数值的状态参数来描述其状态，使得热力分析大为简化。3．平衡态与稳定态的联系与差别。不受外界影响的系统稳定态是否是平衡态？答：平衡态和稳定态具有相同的外在表现，即系统状态参数不随时间变化；两者的差别在于平衡态的本质是不平衡势差为零，而稳定态允许不平衡势差的存在，如稳定导热。可见，平衡必稳定；反之，稳定未必平衡。根据平衡态的定义，不受外界影响的系统，其稳定态就是平衡态。在不受外界影响（重力场除外）的条件下，如果系统的状态参数不随时间变化，则该系统所处的状态称为平衡状态。4．表压力或真空度为什么不能当作工质的压力？工质的压力不变化，测量它的压力表或真空

3、表的读数是否会变化？答：由于表压力和真空度都是相对压力，而只有绝对压力才是工质的压力。表压力与真空度与绝对压力的关系为：其中为测量当地的大气压力。工质的压力不变化，相当于绝对压力不变化，但随着各地的纬度、高度和气候条件的不同，测量当地的大气压值也会不同。根据上面两个关系式可以看出，虽然绝对压力不变化，但由于测量地点的大气压值不同，当地测量的压力表或真空表的读数也会不同。5．准静态过程如何处理“平衡状态”又有“状态变化”的矛盾？答：准静态过程是指系统状态改变的不平衡势差无限小，以致于该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态。准静态过程允许系统状态发生变化，但是要求状态变

4、化的每一步，系统都要处在平衡状态。6．准静态过程的概念为什么不能完全表达可逆过程的概念？答：可逆过程的充分必要条件为：1、过程进行中，系统内部以及系统与外界之间不存在不平衡势差，或过程应为准静态的；2、过程中不存在耗散效应。即“无耗散”的准静态过程才是可逆过程，因此准静态过程的概念不能完全表达可逆过程的概念。7．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？答：不对。系统经历不可逆过程后是可以恢复到起始状态的，只不过系统恢复到起始状态后，外界却无法同时恢复到起始状态，即外界的状态必将发生变化。8.,可以用于不可逆过程么？为什么？答：计算得到的是准静态过

5、程的容积变化功，因此仅适用于准静态过程或可逆过程；对于非准静态过程，其过程曲线无法在P-V图上表达，因此也就无法用上面的公式进行计算。仅用于可逆过程：根据熵的定义式：，对于可逆过程，计算出的是传热量，此时仅表示熵流；对于不可逆过程，熵的变化不仅包括熵流，还包括熵产，即，因此中的不仅包括由于传热产生的熵流，还包括由于不可逆导致的熵产，因此上式不适用于不可逆过程，例如绝热过程，系统由于经历了不可逆过程，熵增，但此时传热量为零规定吸热，对外做功。(1)不一定；工质膨胀对外做功，，由于可以使，因此可能出现，即对外放热；(2)能，如(1)中所示；能；工质被压缩，对内做功，，由

6、于可以使，因此可能出现，即(3)吸入热量；(4)不一定；工质吸热，，由于可以使，即工质对外做功，因此可能出现，即工质内能减小；(5)可能；对工质加热，，由于可以使，即工质对外做功，因此可能出现，对于理想气体，其内能仅为温度的单值函数，因此对于理想气体来说温度可能降低。1．一绝热刚体容器，用隔板分成两个部分，左边贮有高压气体，右边为真空。抽去隔板时，气体立即充满整个容器。问工质内能、温度将如何变化？如该刚体容器为绝对导热的，则工质内能、温度又如何变化？答：对于绝热刚体容器，以高压气体为对象：容器绝热：；且右边为真空，高压气体没有对外做功对象，即自由膨胀，有。由闭口系统

7、热力学第一定律：，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，，且自由膨胀，由闭口系统热力学第一定律，有。该工质一定为非理想气体，其势能变小。2．图2-9中，过程1-2与过程1-a-2有相同的初、终点，试比较：与，与，与答：根据图2-9，由于是p-v图，因此有：0〈〈（对外做