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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
。
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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
。
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–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：
p b(p, T0) p= const. A(p, T) T0= const.
T= const.
p0= const.
0(p0, T0) a(p0, T)
T 图5-
?T?ha?h0???cpdT?
???T0?p0。
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??p????v???h?ha????v?T???dp?
p0??T?p????????T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：
?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=0.0010435m/kg；0.5MPa，110℃时v=0.0010517 m/kg；1Mpa，100℃时v=0.0010432m/kg。
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??v???p?cp?cv??T????
?T??p??v?T2。
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??1?0.5??106?0.0010517?0.0010435????373.15?????0.0010432?0.0010435?? 110?100??p??T2=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。
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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、
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工程热力学课后题答案--沈维道-童钧耕-版
