工程热力学 高等教育出版社 沈维道主编 思考题答案 m整理
5. 答：在相同的压力与温度下，不同气体的比体积是不同的，但是只要他们的同，他们的
pr和Tr分别相
vr必定相同这就是对应态原理，f(pr,Tr,vr)?0。
对应态原理并不是十分精确，但大致是正确的。它可以使我们在缺乏详细资料的情况下，能借助某一资料充分的参考流体的热力性质来估算其他流体的性质。
相对于临界参数的对比值叫做对比参数。对比温度
Tr?TTc，对比压力
pr?ppc，对比比体积
vr?vvc。
6. 答：对简单可压缩的系统，任意一个状态参数都可以表示成另外两个独立参数的函数。其中，某些状态参数若表示成特定的两个独立参数的函数时，只需一个状态函数就可以确定系统的其它参数，这样的函数就称为“特性函数”
??u???u?du???ds????p??dp?s??p??v且du?Tds?pdv将两公式进行对比则有由函数u?u(s,p)知
??u?T?????s?p，但是对于比容无法用该函数表示出来，所以此函数不是特性函数。
7.答：将状态方程进行求导，然后带入热力学能、焓或熵的一般关系式，在进行积分。
8. 答：以
T,p为独立变量时u?u(T,p),将第二ds方程
ds?cpTdT?(?v)pdp?T代入
??v???v?dv???dT????p??dp?Tdu?Tds?pdv同时，??p??T得到
????v???v????v??du??cp?p???dT??p???p???T??T??dp?T??p???p????????T?
cp?Tcv?Tds?()vdp?()pdvv,pu?u(v,p)dsT?vT?v同理：以为独立变量时,将第三方程
代入
du?Tds?pdv，得到
- 16 -
工程热力学 高等教育出版社 沈维道主编 思考题答案 m整理
???T????T?du?cv???p??dp??cp??v??p?dv?p????v???
以T,v为独立变量时h?h(p,v)，将第一ds方程代入dh?Tds?vdp得
????p???p????p??dh??cv?v???dT??T???v???dv??T?v???v?T? ????T?v以
p,v为独立变量时h?h(T,v)，将第三ds方程代入dh?Tds?vdp得
???T????T??dh??v?cv?dp?c?dv?p???p??v??p???v???
9. 答：热力学能、焓、熵都是状态参数，计算两个平衡状态之间的变量可任意选择其过程。所以同样适用于不可逆过程。
10. 答：比热容一般关系式：
cp?cv??T(?v2?p)P()T?T?v
对于液态水，在压力不变条件下，比容随温度的变化很小，因而cp-cv≈0。 即：液态和固态物质一般不区分定压比热与定容比热，而气体cp≠cv，要区分。
11. 答：与水的相图比较，显著的差别是固液二相平衡线的倾斜方向不同，由于液态水凝固时容积增大，依据克拉贝隆-克劳修斯方程固液相平衡曲线的斜率为负。而其他物质则相反。
第十章 水蒸气及动力循环
1.答：水的三相点状态参数不是唯一的，其中温度、压力是定值而比体积不是定值；临界点是唯一的，其比体积、温度、压力都是确定的；三相点是三相共存的点，临界点是饱和水线与饱和蒸汽线的交点，在该点饱和水线与饱和蒸汽线不再有分别。 2. 答：水的集态为高压水，若有裂缝则会产生爆裂事故。
3. 答：这种说法是不对的。因为温度不变不表示热力学能不变。这里分析的是水，定压汽化有
q?w这样的结果。 相变，不能作为理想气体来处理，所以?u?0。不能得到
- 17 -
工程热力学 高等教育出版社 沈维道主编 思考题答案 m整理
T2T14. 答：
?hp?cp?T适用于理想气体，不能应用于水定压汽化过程，水不能作为理想气体来
处理。
5. 答：图10-1中循环6-7-3-4-5-6局限于饱和区，上限温度受制于临界温度，导致其平均吸热温度较低，故即使实现卡诺循环其热效率也不高。
6. 答：通过对热机的效率进行分析后知道，提高蒸汽的过热温度和蒸汽的压力，都能使热机效率提高。在本世纪二三十年代，材料的耐热性较差，通过提高蒸汽的温度而提高热机的效率比较困难，因此采用再热循环来提高蒸汽初压。随着耐热材料的研究通过提高蒸汽的温度而提高热机的效率就可以满足工业要求。因此很长一段时期不再设计制造再热循环工作设备。近年来要求使用的蒸汽初压提高，由于初压的提高使得乏气干度迅速降低，引起气轮机内部效率降低，另外还会侵蚀汽轮机叶片缩短汽轮机寿命，所以乏气干度不宜太低，必须提高乏气温度，就要使用再热循环。
7.答：计算回热循环主要是计算抽气量。
1）对于混合式回热加热器对如图11-4所示的N级抽汽回热的第j级加热器，列出质量守恒方程为
N?jk?1N?j?1k?1?j???1??k??能量守恒方程为
N?jk?1??1???k
?jh0j???1??k?h解得第j级抽气量为
'0,j?1N?j?1???1???hkk?1'0j
''?N?j?h0j?h0,j?1?j???1???k??h?h'k?1??0j0,j?1
2）对于表面式回热加热器，其抽气量仍是通过热平衡方程求取
'''?j?h0j?h0j???h0j?h0,j?1?
?j?
''h0j?h0,j?1'h0j?h0j
- 18 -
工程热力学 高等教育出版社 沈维道主编 思考题答案 m整理
8. 答：这与卡诺定理并不矛盾。卡诺定理当中的可逆循环忽略了循环当中所有的不可逆因素，不存在任何不可逆损失，所以这时热能向机械能转化只由热源的条件所决定。而实际循环中存在各种不可逆损失，由于工质性质不同，不可逆因素和不可逆程度是各不相同的，因此其热效率与工质性质有关。
9. 答：这样的想法是不对的。因为从热力学第二定律来讲一个非自发过程的进行必定要有一个自发过程的进行来作为补充条件。乏气向冷取水排热就是这样一个补充条件，是不可缺少的。 10. 答：柴油机的汽缸壁因为有冷却水和进入气缸的空气冷却，燃烧室和叶片都可以冷却，其材料可以承受较高燃气温度，燃气温度通常可高达1800-2300K，而蒸汽循环蒸汽过热器外面是高温燃气里面是蒸汽，所以过热器壁面温度必定高于蒸汽温度，这与柴油机是不同的，蒸汽循环的最高蒸汽温度很少超过600K.。因此蒸汽循环的热效率较低。
11. 答：这种想法是不正确的。回热循环是是通过减少了温差传热不可逆因素，从而使热效率提高，使该循环向卡诺循环靠近了一步。而该题中的想法恰恰是又增加了 温差传热不可逆因素。因此对效率提高是没有好处的。
12. 答：热量利用系数说明了全部热量的利用程度，但是不能完善的衡量循环的经济性。能量分为可用能与不可用能，能量的品位是不同的。在实际工程应用中用的是可用能。可用能在各个部分各个过程的损失是不能用热量利用系数来说明的。
13. 答：提高循环热效率的共同原则是：提高工质的平均吸热温度。
第十一章 制冷循环
答：压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程，不可逆绝热节流熵增大，所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。而压缩蒸汽制冷循环在膨胀过程中，因为工质的干度很小，所以能得到的膨胀功也极小。而增加一台膨胀机，既增加了系统的投资，又降低了系统工作的可靠性。因此，为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。
2. 答：采用回热后没有提高其理论制冷系数但能够提高其实际制冷系数。因为采用回热后工质的压缩比减小，使压缩过程和膨胀过程的不可逆损失的影响减小，因此提高实际制冷系数。 3. 答：过程4-8熵减，必须放热才能实现。而4点工质温度为环境温度T0，要想放热达到温度Tc（8点），必须有温度低于Tc的冷源，这是不存在的。(如果有，就不必压缩制冷了)。 4. 答：制冷剂应具备的性质：对应于装置的工作温度，要有适中的压力；在工作温度下气化潜热要大；临界温度应高于环境温度；制冷剂在T-s图上的上下界限线要陡峭；工质的三相点温度要低于制冷循环的下限温度；比体积要小；传热特性要好；溶油性好；无毒等。限产直至禁用
- 19 -
工程热力学 高等教育出版社 沈维道主编 思考题答案 m整理
R11和R12时十分必要的，因为这类物质进入大气后在紫外线作用下破坏臭氧层使得紫外线直接照射到地面，破坏原有的生态平衡。
5. 答：各种制冷循环都有共同点。从热力学第二定律的角度来看，无论是消耗机械能还是热能都是使熵增大，以弥补热量从低温物体传到高温物体造成的熵的减小，从而使孤立系统保持熵增大。
6. 答：因为热泵循环与制冷循环的本质都是消耗高质能以实现热量从低温热源向高温热元的传输。热泵循环和制冷循环的热力学原理相同 。
第十二章 湿空气
答：阴雨天空气的湿度大，吸取水蒸气的能力差，所以晒衣服不易干。晴天则恰恰相反，所以容易感。
2. 答：人呼出的气体是未饱和湿空气。当进入外界环境时，外界环境的温度很低使得呼出的气体得到冷却。在冷却过程中，湿空气保持含湿量不变，温度降低。当低于露点温度时就有水蒸气不断凝结析出，这就形成了白色雾状气体。
冬季室内有供暖装置时，温度较高，使空气含湿量减小。因此会觉得干燥。放一壶水的目的就是使水加热变成水蒸气散发到空气中增加空气的含湿量。
3. 答：露点：湿空气中水蒸气的分压力所对应的饱和温度称为湿空气的露点温度，或简称露点。
a) 雾是近地面空气中的水蒸气发生的凝结现象。 白天温度比较高，空气中可容
纳较多的水汽。但是到了夜间，地面温度较低，空气把自身的热量传给地面，空气温度下降，这时湿空气随温度降低呈现出过饱和状态，就会发生凝结，当当足够多的水分子与空气中微小的灰尘颗粒结合在一起，同时水分子本身也会相互粘结，就变成小水滴或冰晶，这就形成了雾。雾的形成基本条件，一是近地面空气中的水蒸气含量充沛，二是地面气温低。三是在凝结时必须有一个凝聚核，如尘埃等。
b) 露是水蒸气遇到冷的物体凝结成的水珠。露的形成有两个基本条件：一是水汽
条件好，二是温度比较低的物体（低，指与露点温度比较）。，温度逐渐降低且保持含湿量不变，。当温度低于露点温度时就有水珠析出，这就形成露。
c) 霜是近地面空气中的水蒸气在物体上的凝华现象。霜的形成有两个基本条件，
一是空气中含有较多的水蒸气，二是有冷(O℃以下)的物体。，湿空气与温度较低物体接触达到水汽过饱和的时候多余的水汽就会析出。如果温度在0°C以下，则多余的水汽就在物体表面上凝华为冰晶，形成霜。
- 20 -
工程热力学 高等教育出版社 沈维道主编 思考题答案 m整理
4. 答：对于未饱和空气，干球温度数值较大。对于饱和空气三者的大小相等。
5. 答：含湿量d：1千克干空气所带有的的水蒸汽的质量。相对湿度是湿空气中实际包含的水蒸汽量与同温度下最多能包含的水蒸汽量的百分比。相对湿度是一个比值，不能简单的地说相对湿度愈大含湿量愈高，他与同温度下最多能包含的水蒸汽量是相关的。 6. 答：?减小，d减小，
pv减小
7. 答：?减小，d不变，h变大
- 21 -
工程热力学-课后思考题答案
