热工基本概念和思考题

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1、基本概念：系统及其•分类：选取一定的工质和空间作为研宄对象。1.闭口系统（与外界无物质交换）2.开口系统（与外界有物质交换）3.绝热系统（与外界无热量交换）4.孤立系统（与外界无能量交换也无物质交换的系统）平衡状态：在不受外界影响（重力场除外）的条件下，工质或系统的状态参数不在随着时间的变化而变化的状态准平衡和可逆过程：若热力过程屮系统所经历的每一个状态都无限接近平衡态。称为准平衡。系统完成某一过程后沿着原路径逆行冋到原来状态，外界也随着M到原来状态而不留下任何变化功与热量:工质在膨胀过程中所做的功膨胀功热力系统与外界之间依靠温差传递的能量储存能

2、储存于热力系统的能量（比）热容：物体温度升高lk或1度所需要的热俎循环与卡诺循环：工质经过一系列的状态变化，重新回复到原来状态的全部过程称为热力循环。卡诺循环是效率最高的热力循环。热效率：正向循环所做的净功与循环中高温热源加给工质的热量Q1之比值熵流和熵产：p92饱和状态：蒸汽空间中的蒸气密度达到一定程度时，在同一时间逸出液面的分子就会与回到液面的分子数目相等，气液两相达到了动态平衡。汽化潜热：温度不变吋，单位质量的某种液体物质在汽化过程中所吸收的热量。干度：湿蒸汽中所含有的干饱和蒸汽的质量分数第二章思考1答：（1）空气向真空的绝热自由膨胀过程的

3、热力学能不变。（2）空气对外不做功。（3）不能在坐标图上表示此过程，因为不是准静态过程。2（1）气体膨胀时一定对外作功。错，比如气体14真空屮的绝热自由膨胀，对外不作功。⑵气体被压缩时一定消耗外功。对，因为根裾热力学第二定律，气体是不可能自压缩的，要想压缩体积，必须借助于外功。⑶气体膨胀时必须对其加热。错，比如气体向真空巾的绝热自由膨胀，不用对其加热。⑷气体边膨胀边放热是可能的。对，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边膨胀边放热。（5）气体边被压缩边吸入热量是不可能的。错，比如多变过程，当n大于k吋，可以实现边压缩边吸热。⑹对工质加热，其温度反

4、而降低，这种情况不可能。错，比如多变过程，当n大于1,小于k时，可实现对工质加热，其温度反而降低。3.答：不正确，因为外功的含义很广，比如电磁功、表面张力功等等，如果只考虑体积功的话，那么没有体积变化的过程就一定不对外作功。4.（1）Wla2大。（2）—样大。（3）Qla2大6.答：膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功：轴功是指工质流经热力设备（开口系统）时，热力设备与外界交换的机械功，由于这个机械工通常是通过转动的轴输入、输出，所以工程上习惯成为轴功；而技术功不仅包括轴功，还包括工质在流动过程屮机械能（宏观动能和势能）的变化；流动功又称为推进功

5、，1kg工质的流动功等于其压力和比容的乘积，它是工质在流动中向前方传递的功，W有在工质的流动过程中才出现。对于有工质组成的简单可压缩系统，工质在稳定流动过程中所作的膨胀功包括三部分，一部分消耗于维持工质进出开口系统吋的流动功的代数和，一部分用于增加工质的宏观动能和势能，最后一部分是作为热力设备的轴功。对于稳定流动，工质的技术功等于膨胀功与流动功差值的代数和。如果工质进、出热力没备的宏观动能和势能变化很小，可忽略不计，则技术功等于轴功第三章思考1.答：理想气体的pc和VC之差在任何温度下都等于一个常数，而pc和VC之比不是。C的走义可知因为比热苔是

6、過度f的单调增函数，所以可知又因为=>=(4X)?!>°=>>ciz又因为>04-(/2—)^1d—ZjVi(c[*—1^)V:2^所以最小。dzzdwdudvdrdrdrat由此可以看出，如3.不一定，比如理想气体遵循此方程，但是比热容不是常数，是温度的单值函数。这种物质的比热容不一定仅是温度的函数。由比热容的定义，并考虑到工质的物态方程可得到：d(Azz-H-)-d?~果工质的內能不仅仅是温度的函数时，则此工质的比热容也就不仅仅是温度的函数了。4.图中曲线1为可逆定容加热过程；2为可逆定压加热过程；3为可逆定温加热过程；4为可逆绝热膨胀过程。

7、5略6.：理想气体的内能和焓都是温度的单值函数，因此在sT图上，定内能和定焓线为一条平行于T轴的直线，只要知道初态和终态的温度，分别在sT图上找到对应温度下的定内能和定焓直线，就可以确定内能和焓的变化值7.从上式可以看出，对成分一定的混合气体，分母为常数，因此摩尔分数取决于其质W:分数和摩尔质足的比伉，对于质W:分数较大的组元，如果摩尔质W:也很大,那么它的摩尔分数可能并不大。8.略9.不正确，因为对于成分固定的混合理想气体，其内能是仅是温度的单值函数，如果在过程中吸热的同时对外作正功，当作的正功大于吸热量，其内能必然减少，温度必然降低。只有熵值

8、必定增加，因为根据克劳休斯不等式有dT〉=dQ/ds其中等号适用于可逆过程，不等号适用于不可逆过程，对于不可逆过程，T为热源的温度，由于