(2) 见图。 (3) q31=cp(T1-T3)=
kR(T1-T2), q23=
T k?11 RT2ln(p2/p3)= RT2ln(p2/p1)
3 2 s 5-4题图 ?t=1-
q23q31RT2ln?1?p2p1300?ln?1?0.127.95kR?T1?T2?k?11.4?1500?300?1.4?1
=0.5976
5-5 (1) QH=?'Wnet=?'?tQ1=3.5?0.40?100=140kJ
(2) ?c=1-
T0TH290360=5.14 ?1??0.71, ?'c=?T11000TH?T0360?290 QH,c=?'cWnet,c=?'c?cQ1=5.14?0.71?100=365.14kJ
(3) 此复合系统虽未消耗机械功，但由高温热源放出热量Q1作为代价，使得部分热量从低温热源T0传到较高温热源TH，因此并不违背热力学第二定律。 5-6 ?c=1-
T2300=0.85 ?1?T12000(1) W=?cQ1=0.85?1=0.85kJ，可能作出的最大功为0.85kJ，所以这
种情形是不可能实现的。
(2) W=?cQ1=0.85?2=1.70kJ，Q2=Q1-W=2-1.70=0.30kJ，所以这种
情形有实现的可能（如果自然界存在可逆过程的话），而且是可逆循环。
(3) Q1, c=Wnet/?c=1.5/0.85= 1.765kJ，Q1=Wnet+Q2=1.5+0.5=2.0kJ>Q1,
c,
此循环可以实现，且耗热比可逆循环要多，所以是不可逆
循环。
1. 实际气体性质与理想气体性质差异产生的原因是什么？在什么条
件下才可以把实际气体作理想气体处理？
答：差异产生的原因就是理想气体忽略了分子体积与分子间作用力。当p→0时，实际气体成为理想气体。实际情况是当实际气体距离其液态较远时，分子体积与分子间作用力的影响很小，可以把实际气体当作理想气体处理。
2. 压缩因子Z的物理意义怎么理解？能否将Z当作常数处理？
答：由于分子体积和分子间作用力的影响，实际气体的体积与同样状态下的理想气体相比，发生了变化。变化的比例就是压缩因子。Z不能当作常数处理。
3. 范德瓦尔方程的精度不高，但是在实际气体状态方程的研究中范
德瓦尔方程的地位却很高，为什么？
答：范德瓦尔方程是第一个实际气体状态方程，在各种实际气体状态方程中它的形式最简单；它较好地定性地描述了实际气体的基本特征；其它半理论半经验的状态方程都是沿范德瓦尔方程前进的。 4. 范德瓦尔方程中的物性常数a和b可以由实验数据拟合得到，也
可以由物质的Tcr、pcr、vcr计算得到，需要较高的精度时应采用哪
种方法，为什么？
答：实验数据来自于实际，而范德瓦尔临界压缩因子与实际的压缩因子误差较大，所以由试验数据拟合得到的接近于实际。
5. 如何看待维里方程？一定条件下维里系数可以通过理论计算，为
什么维里方程没有得到广泛应用？
答：维里方程具有坚实的理论基础，各个维里系数具有明确的物理意义，并且原则上都可以通过理论计算。但是第四维里系数以上的高级维里系数很难计算，三项以内的维里方程已在BWR方程、MH方程中得到了应用，故在计算工质热物理性质时没有必要再使用维里方程，而是在研究实际气体状态方程时有所应用。
6. 什么叫对应态定律？为什么要引入对应态定律？什么是对比参
数？
答：在相同的对比态压力和对比态温度下，不同气体的对比态比体积必定相同。引入对应态原理，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它流体的性质。某气体状态参数与其临界参数的比值称为热力对比参数。（对比参数是一
种无量纲参数）
7. 物质除了临界状态、p–v图上通过临界点的等温线在临界点的一
阶导数等于零、两阶导数等于零等性质以外，还有哪些共性？如何在确定实际气体的状态方程时应用这些共性？ 答：
8. 自由能和自由焓的物理意义是什么？两者的变化量在什么条件下
会相等？
答：H=G + TS，U=F + TS。
dg =dh–d(Ts) =dh–Tds–sdT，简单可压缩系统在可逆等温等压条
件下，处于平衡状态：dg =–Tds，ds=0?dg=0。若此时系统内部发生不可逆变化（外部条件不变），则ds>0，?dg<0。例如系统内部发生化学反应，化学能转化为内热能（都是热力学能），必要条件是dg<0，否则过程不能发生。
类似地，简单可压缩系统在等温等容条件下，内部发生变化的必要条件是：df<0。
引申：系统的g、f没有时，dg=0，df=0。内部变化不再进行。进而可以认为g、f是系统内部变化的能力和标志，所以分别称为自由焓、自由能，相应地，TS可称为束缚能。
与火用相比，吉布斯自由能和亥姆霍兹自由能不需要与环境状态联系，且是工质的状态参数。——搞理论热力学的人（物理学家们）根本不拿火用当回事。
两者的变化量在什么条件下会相等？有什么意义呢？dg–df=d(h–Ts)–d(u–Ts)=dh–du=0，对于理想气体可逆等温过程，两者的变化量相等。或者：dh–du= d(pv)=0
9. 什么是特性函数？试说明u=u(s, p)是否是特性函数。
答：某些状态参数表示成特定的两个独立参数的函数时，只需一个状态参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。热力学能函数仅在表示成熵及比体积的函数时才是特性函数，换成其它独立参数，如u=u(s, p)，则不能由它全部确定其它平衡性质，也就不是特性函数了。
10. 常用的热系数有哪些？是否有共性？
答：热系数由基本状态参数p、v、T构成，可以直接通过实验确定其数值。
11. 如何利用状态方程和热力学一般关系式求取实际气体的?u、?h、
?s？
答：根据热力学一般关系式和状态方程式以及补充数据，可以利用已知性质推出未知性质，并求出能量转换关系。例如，当计算单位质量气体由参考状态p0、T0变到某一其它状态p、T后焓的变化时，可利用dH方程式，即式（5-45）。由于焓是一种状态p 参数，所以dH为全微分，因而dH的线积分只是端态的函数，与路径无关。这样就可以在两个端态之间选择任意一个过程或几个过程的组合。两种简单的组合示于图(5-)中。
对于图(5-)中由线0aA所描述的过程组合，将式(5-45)先在等压p0下由T0积分到T，随后在等温T下由p0积分到p，其结果为：
?T?ha?h0???cpdT?
???T0?p0??p????v???h?ha????v?T???dp?
p0??T?p????????Tb(p, T0) p= const. A(p, T) T0= const.
T= const.
p0= const.
0(p0, T0) a(p0, T)
T 图5-
将上两式相加，就可得到：
?T?p????v?????h?h0??cpdT????v?T?dp? (5-47) ?????T0?p0?p0???T?p??????T 对于0bA的过程组合，将式(5-45)先在等温T0下由p0积分到p，
随后在等压p下由T0积分到T，由这种组合可以得到：
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
