工程热力学第四章思考题答案

第四章思考题4-1容器被闸板分割为A、B两部分。A中气体参数为PA、TA，B为真空。现将隔板抽去，气体作绝热自由膨胀，终压将为P2，试问终了温度T2是否可用下式计算？为什么?122()kkAApTTp答：气体作绝热自由膨胀是不可逆绝热过程，因此终了温度T2不可用上式计算。4-2今有任意两过程a-b，b-c，b、c两点在同一定熵线上，如图所示。试问：Δｕab、Δｕac哪个大？再设b、c两点在同一条定温线上，结果又如何？答：由题可知，因b、c两点在同一定熵线上TbTc,ｕbｕc.ΔｕabΔｕac。若b、c两点在同一条定温线上，Tb=Tc,ｕb=ｕc.Δｕab=Δｕac。4-3将满足下列要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上（工质为空气）。（1）工质又升压、又升温、又放热；（2）工质又膨胀、又降温、又放热；（3）n=1.6的膨胀过程，判断q，w，Δu的正负；答：n=1.6的压缩过程在p-v图和T-s图上表示为1→2过程。在此过程中q0,w0，Δu0（4）n=1.3的压缩过程，判断q，w，Δu的正负。答：n=1.3的压缩过程在p-v图和T-s图上表示为1→2过程。在此过程中q0，w0，Δu04-4将p-v图表示的循环，如图所示，表示在T－s图上。图中：2-3，5-1，为定容过程；1-2，4-5为定熵过程；3-4为定压过程。答：T-s图如图所示4-5以空气为工质进行的某过程中，加热量的一半转变为功，试问过程的多变指数n为多少？试在p-v图和T-s图上画出该过程的大概位置（比热容比可视为定值）。答：多变过程中，遵循热力学第一定律quw，由题可知12qu，由于v21()1n-kqcTTn，所以v21v21()()21n-kcTTcTTn即：121n-kn，0.6n4-6如果采用了有效的冷却方法后，使气体在压气机汽缸中实现了定温压缩，这时是否还需要采用多级压缩？为什么？（6分）答：还需要采用多级压缩，由余隙效率可知，12111nvpcp，余隙使一部分气缸容积不能被有效利用，压力比越大越不利。因此，当需要获得较高压力时，必须采用多级压缩。4-7一个气球在太阳光下晒热，里面空气进行的是什么过程？在p-v图和T-s图上画出过程的大致位置。如不考虑气球薄膜在膨胀过程中的弹力作用，气体进行的过程又将如何表示？答：一个气球在太阳光下晒热，里面空气进行的是升温、升压和膨胀过程。如不考虑气球薄膜在膨胀过程中的弹力作用，则里面气体所受压力为外界大气压力，所以气体进行的过程为定压过程。