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工程热力学课后思考题答案 - - 第四版 - 沈维道 - 童钧耕主编 - 高等教育出版社

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7.气体有两个独立的参数,u(或h)可以表示为p和v的函数,即u=f(p, v)。但又曾得出结论,理想气体的热力学能(或焓)只取决于温度,这两点是否矛盾?为什么?

不矛盾。pv=RgT。热力学能(或焓)与温度已经相当于一个状态参数,他们都可以表示为独立参数p和v的函数。

8.为什么工质的热力学能、焓和熵为零的基准可以任选,所有情况下工质的热力学能、焓和熵为零的基准都可以任选?理想气体的热力学能或焓的参照状态通常选定哪个或哪些个状态参数值?对理想气体的熵又如何?

我们经常关注的是工质的热力学能、焓和熵的变化量,热力学能、焓和熵的绝对量对变化量没有影响,所以可以任选工质的热力学能、焓和熵为零的基准。所有情况下工质的热力学能、焓和熵为零的基准都可以任选?不那么绝对,但是在工程热力学范围内,可以这么说。工质的热力学能、焓和熵的绝对零点均为绝对零度(0K),但是目前物理学研究成果表明,即使绝对零度,工质的热力学能、焓和熵也不准确为零,在绝对零度,物质仍有零点能,由海森堡测不准关系确定。(热力学第三定律

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可以表述为,绝对零度可以无限接近,但永远不可能达到。)

标准状态(p=101325Pa,T=273.15K)。(p=101325Pa,T=293.15K)、(p=101325Pa,

T=298.15K),水的三相点,等等。

9.气体热力性质表中的u、h及s0的基准是什么状态?

标准状态

10.在图3-15所示的T–s图上任意可逆过程1–2的热量如何表示?理想气体1和2状态间热力学能变化量、焓变化量能否在图上用面积表示?若1–2经过的是不可逆过程又如何?

曲线1-2下的曲边梯形面积就是任意可逆过程1–2的热量。dQ=TdS沿过程的积分。Q=?U+W,所以?U=Q–W。不可逆过程传热量不能用曲边梯形面积表达,但是热力学能和焓还可以用原方式表达,因

T

U 2 p=0 1 word 可编辑. p 1 2 0

s v - - .. --

为热力学能和焓都是状态参数,其变化与过程路径无关。

11.理想气体熵变计算式(3-39)、(3-41)、(3-43)等是由可逆过程导出,这些计算式是否可以用于不可逆过程初、终态的熵变?为什么?

可以。熵是状态参数,其变化与过程路径无关。

12.熵的数学定义式为ds=dq/T,又dq=cdT,故ds=(cdT)/T。因理想气体的比热容是温度的单值函数,所以理想气体的熵也是温度的单值函数,这一结论是否正确?若不正确,错在何处?

不正确。错在c不是状态参数,与过程有关。是温度单值函数的是定过程比热。 13.试判断下列各说法是否正确:

(1)气体吸热后熵一定增大;(2)气体吸热后温度一定升高;(3)气体吸热后热力学能一定增加;(4)气体膨胀时一定对外作功;(5)气体压缩时一定耗功。

(1)正确;(2)不正确;(3)不正确;(4)正确;(5)正确。

14.氮、氧、氨这样的工质是否和水一样也有饱和状态的概念,也存在临界状态?

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是的。几乎所有的纯物质(非混合物)都有饱和状态的概念,也存在临界状态。此外的物质性质更为复杂。

15.水的三相点的状态参数是不是唯一确定的?三相点与临界点有什么差异?

水的三相点的状态参数是唯一确定的,这一点由吉布斯相律确认:对于多元(如k个组元)多相(如f个相)无化学反应的热力系,其独立参数,即自由度n = k–f + 2。三相点:k =1,f = 3,故n = 0。

三相点是三相共存点,在该点发生的相变都具有相变潜热。临界点两相归一,差别消失,相变是连续相变,没有相变潜热。三相点各相保持各自的物性参数没有巨大的变化,临界点的物性参数会产生巨大的峰值变化。三相点和临界点是蒸汽压曲线的两个端点。三相点容易实现,临界点不容易实现。

16.水的汽化潜热是否是常数?有什么变化规律?

水的汽化潜热不是常数,三相点汽化潜热最大,随着温度和压力的提高汽化潜热逐渐缩小,临界

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点处汽化潜热等于零。

17.水在定压汽化过程中,温度保持不变,因此,根据q=?u+w,有人认为过程中的热量等于膨胀功,即q=w,对不对?为什么?

不对。?u=cv?T是对单相理想气体而言的。水既不是理想气体,汽化又不是单相变化,所以q=w的结论是错的。

18.有人根据热力学第一定律解析式?q=dh–vdp和比热容的定义c=?q,所以认为?hdTp?cpT2T1?T是普遍适

用于一切工质的。进而推论得出水定压汽化时,温度不变,因此其焓变量?h在哪里?

p?cpT2T1?T=0。这一推论错误

c=?q是针对单相工质的,不适用于相变过程。

dT

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。

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工程热力学课后思考题答案 - - 第四版 - 沈维道 - 童钧耕主编 - 高等教育出版社

--..--7.气体有两个独立的参数,u(或h)可以表示为p和v的函数,即u=f(p,v)。但又曾得出结论,理想气体的热力学能(或焓)只取决于温度,这
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