工程热力学思考题及答案 第三章

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1、沈维道、将智敏、童钧耕《工程热力学》课后思考题答案工程热力学思考题及答案第三章理想气体的性质1.怎样正确看待“理想气体”这个概念？在进行实际计算是如何决定是否可采用理想气体的一些公式？答：理想气体：分子为不占体积的弹性质点，除碰撞外分子间无作用力。理想气体是实际气体在低压高温时的抽象，是一种实际并不存在的假想气体。判断所使用气体是否为理想气体（1）依据气体所处的状态（如：气体的密度是否足够小）估计作为理想气体处理时可能引起的误差；（2）应考虑计算所要求的精度。若为理想气体则可使用理想气体的公式。2.气体的摩尔体积是否因气体的种类而异？是否因所处

2、状态不同而异？任何气体在任意状态下摩3尔体积是否都是0.022414m/mol?答：气体的摩尔体积在同温同压下的情况下不会因气体的种类而异；但因所处状态不同而变化。只3有在标准状态下摩尔体积为0.022414m/mol3.摩尔气体常数R值是否随气体的种类不同或状态不同而异？答：摩尔气体常数不因气体的种类及状态的不同而变化。pv=RgT4.如果某种工质的状态方程式为，那么这种工质的比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数吗？答：一种气体满足理想气体状态方程则为理想气体，那么其比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数。cp5.对于一种确定的理想气体，(

3、cp−cv)是否等于定值？cv是否为定值？在不同温度下(cp−cv)、cpcv是否总是同一定值？cp答：对于确定的理想气体在同一温度下cp−cv为定值，cv为定值。在不同温度下cp−cv为定值，cpcv不是定值。c−c=Rg6.麦耶公式pv是否适用于理想气体混合物？是否适用于实际气体？答：迈耶公式的推导用到理想气体方程，因此适用于理想气体混合物不适合实际气体。7.试论证热力学能和焓是状态参数，理想气体热力学能和焓有何特点？答：在工程热力学里，在无化学反应及原子核反应的过程中，化学能、原子核能都不变化，可以不考虑，因此热力学能包括内动能和内位能。

4、内动能由温度决定，内位能由v决定。这样热力学能由h=u+pv两个状态参数决定。所以热力学能是状态参数。由公式可以看到，焓也是由状态参数决定，所以也是状态参数。对于理想气体热力学能和焓只是温度的函数。1u=f(p,v)8.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。但又曾得出结论，理想气体的热力学能、焓、熵只取决于温度，这两点是否矛盾？为什么？答：不矛盾。实际气体有两个独立的参数。理想气体忽略了分子间的作用力，所以只取决于温度。9.为什么工质的热力学能、焓、熵为零的基准可以任选？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

5、个状态参数值？对理想气体的熵又如何？答：在工程热力学里需要的是过程中热力学能、焓、熵的变化量。热力学能、焓、熵都只是温度的单值函数，变化量的计算与基准的选取无关。热力学能或焓的参照状态通常取0K或0℃时焓时为pT0，热力学能值为0。熵的基准状态取0=101325Pa、0=0K熵值为0010.气体热力性质表中的u、h及s的基准是什么状态？s0基准是态是(T,p)T=0Kp答：气体热力性质表中的u、h及00，0，0=101325Pa11.在如图3-1所示的T-s图上任意可逆过程1-2的热量如何表示？理想气体在1和2状态间的热力学能变化量、焓变化量如

6、何表示？若在1-2经过的是不可逆过程又如何？答：图3-2中阴影部分面积为多变过程1-2的热量。对于多变过程其热力学能变化量及焓变化量可由下面两式计算得到：Δu=c(T−T)=c(T−T)=qv21v2'1v,1−2Δh=c(T−T)=c(T−T)=qp21p2''1p,1−2过初始状态点，做定容线2-2’，图3-3中阴影部分面积为多变过程1-2的热力学能变化量。过初始状态点，做定压线2-2’，图3-4中阴影部分面积为多变过程1-2的焓变化量。若为不可逆过程，热力学能、焓不变如上图。热量无法在图中表示出来。12.理想气体熵变计算式（3-34a）、

7、(3-35a)、(3-36a)、(3-37a)等是由可逆过程导出的，这些计算式是否可用于不可逆过程初、终态的熵变？为什么？2答：可以。因为熵是状态参数，只与初终状态有关，与过程无关。δqrevcdTds=ds=δq=cdT13.熵的数学定义式为T，比热容的定义式为，故T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？δqrevds=答：T中，δqrev为一微元可逆变化过程中与热源交换的热量，而δq=cdT中δq为工质温度升高dT所吸收的热量，他们是不能等同的，所以这一结论是错误的。14

8、.（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升高（）。（4）气体膨胀时一定对外做功（）（5）气体压