?T?p????v???h?h0????v?T?cpdT? (5-48) ??dp??????p0?T0?p??T?p????????T0式(5-47)需要在p0压力下特定温度范围内的cp数据，而式(5-48)则需要
较高压力p时的cp数据。由于比热的测量相对地在低压下更易进行，所以选式(5-47)更为合适。
12. 试导出以T、p及p、v为独立变量的du方程及以T、v及p、v为
独立变量的dh方程。
13. 本章导出的关于热力学能、焓、熵的一般关系式是否可用于不可
逆过程？
答：由于热力学能、焓、熵都是状态参数，其变化与过程无关，所以其结果也可以用于不可逆过程。
14. 试根据cp–cv的一般关系式分析水的比定压热容和比定容热容的
关系。
答： 0.5Mpa，100℃水的比体积v=0.0010435m3/kg；0.5MPa，110℃时v=0.0010517 m3/kg；1Mpa，100℃时v=0.0010432m3/kg。
??v???p?cp?cv??T????
??T?p??v?T??1?0.5??106?0.0010517?0.0010435?????373.15?????? 110?100??p?0.0010432?0.0010435?T22=418.18 J/(kg?K)
15. 水的相图和一般物质的相图区别在哪里？为什么？
答： 一般物质的相图中，液固平衡曲线的斜率为正值，压力越高，
平衡温度（相变温度）越高。水的相图中，液固平衡曲线的斜率为负值，导致压力越高，平衡温度（相变温度）越低。
16. 平衡的一般判据是什么？讨论自由能判据、自由焓判据和熵判据
的关系。
答：孤立系统熵增原理给出了热力学平衡的一般判据，即熵判据。孤立系统中过程进行的方向是使熵增大的方向，当熵达到最大值时，过程不能再进行下去，孤立系统达到热力学平衡状态。
在等温定压条件下，熵判据退化为吉布斯自由能（自由焓）判据：系统的自发过程朝着使吉布斯自由能减小的方向进行；等温定容条件下，熵判据退化为亥姆霍兹自由能（自由能）判据：系统的自发过程朝着使亥姆霍兹自由能减小的方向进行。
1．对改变气流速度起主要作用的是通道的形状还是气流本身的状态变化？
答：对改变气流速度起主要作用的是气流本身的状态变化，即力学条件。通道的形状即几何条件也对改变气流速度起重要作用，两者不可或缺。但在某些特殊的、局部的场合，矛盾的主次双方发生转化，通道的形状可能成为主要作用方面。
2．如何用连续性方程解释日常生活的经验：水的流通截面积增大，流速就降低？
答： qm?Acfv?constant
在日常生活中，水可视为不可压缩流体，其比体积不会发生变化，
因而由上式有 Acf=常数，即截面积变化与速度变化成反比。 3．在高空飞行可达到高超音速的飞机在海平面上是否能达到相同的高马赫数？
答：不能。高空气温低，由理想气体音速a=?kpv?kRT可知当地声速比较低，一定的飞行速度可以取得较高的马赫数，而海平面温度比高空高几十K，相应声速较大，同样的飞行速度所获得的马赫数要小一些。此外，高空空气比海平面稀薄得多，飞行阻力也小得多，所以飞行速度上也会有差异。
4．当气流速度分别为亚声速和超声速时，下列形状的管道（图7–16）宜于作喷管还是宜于作扩压管？
图7–16 思考题7–4附图
答：亚声速时
喷管 扩压管 喷管 都不适合 超声速时
扩压管 喷管 扩压管 都不合适 5．当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用cf2=2?h0?h2?来计算，似乎与无摩擦损耗时相同，那么，摩擦损耗表现在哪里呢？ 答：如右侧温熵图，两条斜线是等压线，垂直线是可逆绝热膨胀过程。有摩擦时，过程为不
可逆，如虚线所表示。显而易见，过程结束时温度比可逆情况下要高，这两个温度对应的焓之差就是摩擦损耗的表现。
6．考虑摩擦损耗时，为什么修正出口截面上速度后还要修正温度？ 答：如上。
7．考虑喷管内流动的摩擦损耗时，动能损失是不是就是流动不可逆损失？为什么？
答：不是。动能损失就是5题图中的焓差。但是由于出口温度高于可逆情形下的出口温度，卡诺讲，凡是有温差的地方就有动力，所以这部分焓还具有一定的作功能力，并不是100%作功能力损失（火用损失）。 8．如图7–17所示，（a）为渐缩喷管，（b）为缩放喷管。设两喷管工作背压均为0.1MPa，进口截面压力均为1MPa，进口流速cf1可忽略不计。若（1）两喷管最小截面积相等，问两喷管的流量、出口截面流速和压力是否相同？（2）假如沿截面2'–2'切去一段，将产生哪些后果？出口截面上的压力、流速和流量将起什么变化？
1 2' 2 1 2' 2 p1=1MPa pb=0.1MPa p1=1MPa pb=0.1MPa 1 2' 2 1 2' 2 (a) (b)
图7–17 思考题7–8附图
答：（1）两喷管最小截面积相等，则两喷管的流量相等，出口截面流速和压力不相等。渐缩喷管出口截面流速为当地音速，出口截面压力等于临界压力（0.528Mpa），缩放喷管出口截面压力等于背压（充分膨胀情况下），出口截面流速为超声速（）。
（2）渐缩喷管，沿截面2'–2'切去一段后，临界状态前移到2'–2'截面，出口速度为当地音速，出口截面压力等于临界压力（0.528Mpa），由于出口面积变大，喷管流量增大。
缩放喷管，沿截面2'–2'切去一段后，喷管形状不足以保持完全膨胀，出口压力高于背压，出口流速比切去一段以前小（仍为超声速），喷管流量不变。（喷管内剩余部分流动没有变化）。
9．图7–13(b)中定焓线是否是节流过程线？既然节流过程不可逆，为何在推导节流微分效应?J时可利用dh=0？
答：不是。节流过程的起迄点落在等焓线上，但过程不沿着定焓线进行。节流微分效应?J表达的是节流过程中温度–压力的关系，温度、压力均为状态参数，其变化与路径无关，所以可以利用等焓线分析推导。
10．既然绝热节流前后焓值不变，为什么作功能力有损失？ 答：绝热节流后气体的压力降低，可逆绝热膨胀过程焓降所能作出的功没有作出，导致节流后焓仍然等于节流前。该作出的功没有作出，就产生了作功能力损失。
11．多股气流汇合成一股混合气流称作合流，请导出各股支流都是理想气体的混合气流温度表达式。混合气体的熵值是否等于各股支流熵值之和，为什么？应该怎么计算？
Ti,min 图7–13 转回曲线(b)
Ti Ti,max 转回曲线 等焓线
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
