工程熱力學(xué)課后思考題答案第四版沈維道童鈞耕_第1頁(yè)
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1、1閉口系與外界無(wú)物質(zhì)交換,系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量保持恒定,那么系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量保持恒定的熱力系一定是閉口系統(tǒng)嗎?不一定,穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量也保持恒定。2有人認(rèn)為開(kāi)口系統(tǒng)內(nèi)系統(tǒng)與外界有物質(zhì)交換,而物質(zhì)又與能量不可分割,所以開(kāi)口系統(tǒng)不可能是絕熱系。對(duì)不對(duì),為什么?不對(duì),絕熱系的絕熱是指熱能單獨(dú)通過(guò)系統(tǒng)邊界進(jìn)行傳遞(傳熱量),隨物質(zhì)進(jìn)出的熱能(準(zhǔn)確地說(shuō)是熱力學(xué)能)不在其中。3平衡狀態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有何區(qū)別和聯(lián)系?平衡狀態(tài)一定是穩(wěn)定狀態(tài),穩(wěn)定狀態(tài)則不一定是平衡狀態(tài)。

2、4倘使容器中氣體的壓力沒(méi)有改變,試問(wèn)安裝在該容器上的壓力表的讀數(shù)會(huì)改變嗎?絕對(duì)壓力計(jì)算公式p=pbpg(ppb)p=pbpv(ppb)中,當(dāng)?shù)卮髿鈮菏欠癖囟ㄊ黔h(huán)境大氣壓?當(dāng)?shù)卮髿鈮簆b改變,壓力表讀數(shù)就會(huì)改變。當(dāng)?shù)卮髿鈮簆b不一定是環(huán)境大氣壓。5溫度計(jì)測(cè)溫的基本原理是什么?熱力學(xué)第零定律Thezerothlawofthermodynamicsenablesustomeasuretemperature.Indertomeasuretemp

3、eratureofbodyAwecomparebodyC—athermometer—withbodyAtemperaturescales(溫度的標(biāo)尺,簡(jiǎn)稱溫標(biāo))separately.Whentheyareinthermalequilibriumtheyhavethesametemperature.ThenwecanknowthetemperatureofbodyAwithtemperaturescalemarkedonthermomet

4、er.6經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)的缺點(diǎn)是什么?為什么?不同測(cè)溫物質(zhì)的測(cè)溫結(jié)果有較大的誤差,因?yàn)闇y(cè)溫結(jié)果依賴于測(cè)溫物質(zhì)的性質(zhì)。7促使系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因是什么?舉例說(shuō)明。有勢(shì)差(溫度差、壓力差、濃度差、電位差等等)存在。8分別以圖120所示的參加公路自行車(chē)賽的運(yùn)動(dòng)員、運(yùn)動(dòng)手槍中的壓縮空氣、杯子里的熱水和正在運(yùn)行的電視機(jī)為研究對(duì)象,說(shuō)明這些是什么系統(tǒng)。參加公路自行車(chē)賽的運(yùn)動(dòng)員是開(kāi)口系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)手槍中的壓縮空氣是閉口絕熱系統(tǒng)、杯子里的熱水是開(kāi)口系統(tǒng)(閉口系統(tǒng)——

5、忽略蒸發(fā)時(shí))、正在運(yùn)行的電視機(jī)是閉口系統(tǒng)。9家用電熱水器是利用電加熱水的家用設(shè)備,通常其表面散熱可忽略。取正在使用的家用電熱水器為控制體(但不包括電加熱器),這是什么系統(tǒng)?把電加熱器包括在研究對(duì)象內(nèi),這是什么系統(tǒng)?什么情況下p2=pg2p1pbpg2pg1p1=pg1pb4題圖9題圖ab冷水冷水熱水傳熱傳熱熱水電流無(wú)論參考坐標(biāo)建立在何處,工質(zhì)的總能中始終包括外部?jī)?chǔ)存能,只不過(guò)參考坐標(biāo)建立合適,工質(zhì)的宏觀動(dòng)能、宏觀勢(shì)能的值等于零,便于計(jì)算

6、。氫氧燃料電池中化學(xué)能變化是主要的能量變化,因而不可忽略。3能否由基本能量方程式得出功、熱量和熱力學(xué)能是相同性質(zhì)的參數(shù)的結(jié)論?q=?u+w不能。基本能量方程式僅僅說(shuō)明且充分說(shuō)明功、熱量和熱力學(xué)能都是能量,都是能量存在的一種形式,在能量的數(shù)量上它們是有等價(jià)關(guān)系的。而不涉及功、熱量和熱力學(xué)能的其他屬性,也表明功、熱量和熱力學(xué)能的其他屬性與能量本質(zhì)無(wú)關(guān)。4一剛性容器,中間用絕熱隔板分為兩部分,A中存有高壓空氣,B中保持真空,如圖212所示。若

7、將隔板抽去,分析容器中空氣的熱力學(xué)能將如何變化?若在隔板上有一小孔,氣體泄漏入B中,分析A、B兩部分壓力相同時(shí)A、B兩部分氣體熱力學(xué)能如何變化?q=?u+wq=0,?u為負(fù)值(u減少),轉(zhuǎn)化為氣體的動(dòng)能,動(dòng)能在B中經(jīng)內(nèi)部摩擦耗散為熱能被氣體重新吸收,熱力學(xué)能增加,最終?u=0。5熱力學(xué)第一定律的能量方程式是否可寫(xiě)成下列形式?為什么?q=?upvq2q1=(u2u1)(w2w1)不可以。w不可能等于pv,w是過(guò)程量,pv則是狀態(tài)參數(shù)。q和

8、w都是過(guò)程量,所以不會(huì)有q2q1和w2w1。6熱力學(xué)第一定律解析式有時(shí)寫(xiě)成下列兩者形式:q=?u+wq=?u+pdv12?分別討論上述兩式的適用范圍。前者適用于任意系統(tǒng)、任意工質(zhì)和任意過(guò)程。后者適用于任意系統(tǒng)、任意工質(zhì)和可逆過(guò)程。7為什么推動(dòng)功出現(xiàn)在開(kāi)口系能量方程中,而不出現(xiàn)在閉口系能量方程式中?推動(dòng)功的定義為,工質(zhì)在流動(dòng)時(shí),推動(dòng)它下游工質(zhì)時(shí)所作的功。開(kāi)口系工質(zhì)流動(dòng),而閉口系工質(zhì)不流動(dòng),所以推動(dòng)功出現(xiàn)在開(kāi)口系能量方程中,而不出現(xiàn)在閉口系

9、能量方程式中。我個(gè)人認(rèn)為推動(dòng)功應(yīng)該定義為由于工質(zhì)在一定狀態(tài)下占有一定空間所具有的能量,它是工質(zhì)本身所固有的性質(zhì),是一個(gè)狀態(tài)參數(shù)。推動(dòng)功既可以出現(xiàn)在開(kāi)口系能量方程中,也可以出現(xiàn)在閉口系能量方程式中(需要把w拆開(kāi),w=wt+?(pv))。——占位能8焓是工質(zhì)流入(或流出)開(kāi)口系時(shí)傳遞入(或傳遞出)系統(tǒng)的總能量,那么閉口系工質(zhì)有沒(méi)有焓值?比較正規(guī)的答案是,作為工質(zhì)的狀態(tài)參數(shù),閉口系工質(zhì)也有焓值,但是由于工質(zhì)不流動(dòng),所以其焓值隔板AB圖212自

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