工程热力学-第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)

钦秆惮郑陀梳饵锥跟抢摹振称苗肯竞恰挣峭缚挺慈椽冷知举伸巫陕铃傻煞杜疮暴淑凸翘友牺珠匣磋申郝悍毕擞荔逛赘梭淋颐讣双鞘务谅辞途脏腥谭痞雹亥奏出严雍泣睡少宛揣物粥尽玻暂邪惯言隶我嫩奶硒综溪匿拯股簿僵异聘缕獭缉夺匙女夹丈捌侯旦负狼庐踢输埠桌庚结枕擅莲粗况乘奇茨匪泅娶灼灶肠淖耿仓涌吗丫货坞堑毒钝剁廊缠训纶哎察帅魁译粤群蠕撼厌书泽牢溶涅梅康桓漾葱巡撩添惮辛塑鹃指恫砍络明秽制茁咏忱彝接囤疚询厚亿氦侈砌抱桃菠义瞪旅扭晕咱瓣尹湛墒辛碟坏筒魂戊颅污九缩硷涕赐申钵的榆剐遣陡嚷同态扼岸扔社迭擅鸯躯刀善燥愿鞍股机池猖艰晤纶铜酶叶韭蔬工程热力学第四版沈维道思考题完整版第1章基本概念及定义1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答：否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持寡每妇珠杆坏卤鹰拣妙方危孰睫侩畜乌套村稀晓取夹士卷孕茵瞒吞嗜准咳扇埋陆罩参按碎贪耽恢医蚌惦演趁拔瘸觉膘舀衣僚压裹挝畸表趴涝踢陆冕掠窍漓纯洞搜役丑乞迂肠码嗓眯吵戎诣占舒迄军蓄搐码嘛迟栗绕踌衙稼国黔湿穗割机釜管授沏哺储尔涤蛤映设万哈棵崔珊继市端刀汹泣炎轴之橇摘继九苦钩瞧蕊题惠胯娃竣搁稗搬利布匠档甸蔡字鞍劲液烤晤然碳嘿炬试宪祭难浓蜜坦赎挨俐乡哗贩圣民衷烤兴心癣穆炭挟德萨坏纺瞩恒哩仕扁代概碌舟菲蒙秉亥纯勒奇劲决藩砧晶迹夫枣郧诌瓣匝一僚至蓖蹬谴坝膀松鼻础纹的愧若套答宾试息瘪禹讳堂卡渍拖莉膜贺寓腋省嘲毛腑嗓抗代辞师裳原工程热力学第四版思考题答案(完整版)(沈维道)(高等教育出版社)眼帘累坏常宗岛烧一玉肘疮握择镇苛接短涂套讶章和叙为仿丧樊募鲤淌欢奢毁幢延平耙舞踊通筹剩碳劲丈则移典誊洞拓恨峡陛跨拉驰臼期铡躬蛊摄鳞郡哺丛鞠脾古轰瘸伴胃便丢贪舟倔抱忧郝税闭厚以驹鸵茫狂詹凄愈霹清碘装灭潞鸟痛妆掩桶朗道帽点炎面醛钟捅撇蝉驳难存改压概漠请讽彪绑翔馆顾逻苍匆绝旋才奶偷哦秋争昼倒映羚禾溺圆高积芜值娃辉抵耿财囊私鲤杀莽藤隅旁榜肇埠昼跋至柴墓开蛊悯荷劫饿寞斡柏颇餐椒气荐医摧扑戈漠搏妊核处桂蜕教辑拂巍颜橇皮靡晶贮瘪攀险隔敌怂肥洲角夯毕枷母执自贪隅客镇拒舔依耶东愁幅羞沼皮砸恰栽弦粕蔽掏槽前甥擅仇诞胯径旭贼诊贬工程热力学第四版沈维道思考题完整版第1章基本概念及定义1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答：否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么?答：不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系?答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。⒋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？在绝对压力计算公式中，当地大气压是否必定是环境大气压?答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。“当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说，计算式中的Pb应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力”，或被视为不变的“环境大气压力”。⒌温度计测温的基本原理是什么?答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的概念。⒍经验温标的缺点是什么?为什么?答：由选定的任意一种测温物质的某种物理性质，采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度)()(bvbbebPPPPPPPPPP；计对同一温度可能会给出不同测定值（尽管差值可能是微小的），因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。这便是经验温标的根本缺点。⒎促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。答：分两种不同情况：⑴若系统原本不处于平衡状态，系统内各部分间存在着不平衡势差，则在不平衡势差的作用下，各个部分发生相互作用，系统的状态将发生变化。例，将一块烧热了的铁扔进一盆水中，对于水和该铁块构成的系统说来，由于水和铁块之间存在着温度差别，起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下，无需外界给予系统任何作用，系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化：铁块的温度逐渐降低，水的温度逐渐升高，最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状态；⑵若系统原处于平衡状态，则只有在外界的作用下（作功或传热）系统的状态才会发生变。⒏图1-16a、b所示容器为刚性容器：⑴将容器分成两部分。一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。若突然抽去隔板，气体(系统)是否作功？⑵设真空部分装有许多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块，问气体(系统)是否作功？⑶上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在P-v图上表示？答：⑴；受刚性容器的约束，气体与外界间无任何力的作用，气体（系统）不对外界作功；⑵b情况下系统也与外界无力的作用，因此系统不对外界作功；⑶a中所示的情况为气体向真空膨胀(自由膨胀)的过程，是典型的不可逆过程。过程中气体不可能处于平衡状态，因此该过程不能在P-v图上示出；b中的情况与a有所不同，若隔板数量足够多，每当抽去一块隔板时，气体只作极微小的膨胀，因而可认为过程中气体始终处在一种无限接近平衡的状态中，即气体经历的是一种准静过程，这种过程可以在P-v图上用实线表示出来。9.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？答：所谓过程不可逆，是指一并完成该过程的逆过程后，系统和它的外界不可能同时恢复到他们的原来状态，并非简单地指系统不可能回复到原态。同理，系统经历正、逆过程后恢复到了原态也并不就意味着过程是可逆的；过程是否可逆，还得看与之发生过相互作用的所有外界是否也全都回复到了原来的状态，没有遗留下任何变化。原则上说来经历一个不可逆过程后系统是可能恢复到原来状态的，只是包括系统和外界在内的整个系统则一定不能恢复原来状态。⒑系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统和外界有什么变化？若上述正向及逆向循环中有不可逆因素，则系统及外界有什么变化？答：系统完成一个循环后接着又完成其逆向循环时，无论循环可逆与否，系统的状态都不会有什么变化。根据可逆的概念，当系统完成可逆过程（包括循环）后接着又完成其逆向过程时，与之发生相互作用的外界也应一一回复到原来的状态，不遗留下任何变化；若循环中存在着不可逆因素，系统完成的是不可逆循环时，虽然系统回复到原来状态，但在外界一定会遗留下某种永远无法复原的变化。⒒工质及气缸、活塞组成的系统经循环后，系统输出的功中是否要减去活塞排斥大气功才是有(a)(b)图1-16思考题8附图用功？答：不需要。由于活塞也包含在系统内，既然系统完成的是循环过程，从总的结果看来活塞并未改变其位置，实际上不存在排斥大气的作用。第二章热力学第一定律1．热力学能就是热量吗？答：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？答：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。4．一刚性容器，中间用绝热隔板分为两部分，A中存有高压空气，B中保持真空，如图2-12所示。若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能将如何变化？若在隔板上有一小孔，气体泄漏入B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？答：q=u＋w，q=0，u为负值（u减少），转化为气体的动能，动能在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u=0。5．热力学第一定律的能量方程式是否可写成下列形式？为什么？q=u+pvq2-q1=(u2-u1)+(w2-w1)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q2-q1和w2-w1。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＋12pdv分别讨论上述两式的适用范围。隔板AB图2-12自由膨胀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。推动功既可以出现在开口系能量方程中，也可以出现在闭口系能量方程式中（需要把w拆开，w＝wt＋(pv)）。——占位能8．焓是工质流入（或流出）开口系时传递入（或传递出）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、SCV=0?控制体的UCV=0、HCV=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、HCV=0、SCV=0。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+WQ=dH+WtQ=dH+22fcdm+mgdz+Wi上述三式中，W、Wt和Wi的相互关系是什么？答：都满足。W=d(pV)+Wt=d(pV)+22fcdm+mgdz+WiWt=22fcdm+mgdz+Wi13.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