急...求 《工程熱力學》曾丹苓等主編，高等教育出版社 課後習題答案
1．答：將隔板抽去，根據熱力學第壹定律 其中 所以容器中空 氣的熱力學能不變。
若有壹小孔，以B為熱力系進行分析
只有流體的流入沒有流出， ，忽略動能、勢能
B部分氣體的熱力學能增量為 ，A部分氣體的熱力學能減少量為 2．答:熱力學第壹定律能量方程式不可以寫成題中所述的形式。對於 只有在特殊情況下，功 可以寫成 。熱力學第壹定律是壹個針對任何情況的定律，不具有 = 這樣壹個必需條件。對於公式 ，功和熱量不是狀態參數所以不能寫成該式的形式。3．答： 適用於任何過程，任何工質
可逆過程，任何工質
4．答：推動功是由流進（出）系統的工質傳遞而由工質後面的物質系統作出的。對於閉口系統，不存在工質的流進（出）所以不存在這樣進行傳遞的功。5．答：可以。穩定流動能量方程式可應用於任何穩定流動過程，對於連續工作的周期性動作的能量轉換裝置，只要在平均單位時間所作的軸功、吸熱量以及工質的平均流量為常量，雖然它內部工質的狀態及流動情況是變化的，但這種周期性的變化規律不隨時間而變，所以仍然可以利用穩定流動能量方程式分析其能量轉換關系。
1．答：理想氣體：分子為不占體積的彈性質點，除碰撞外分子間無作用力。理想氣體是實際氣體在低壓高溫時的抽象，是壹種實際並不存在的假想氣體 .判斷所使用氣體是否為理想氣體j依據氣體所處的狀態（如：氣體的密度是否足夠小）估計作為理想氣體處理時可能引起的誤差；k應考慮計算所要求的精度。若為理想氣體則可使用理想氣體的公式。2．答：氣體的摩爾體積在同溫同壓下的情況下不會因氣體的種類而異；但因所處狀態不同而變化。只有在標準狀態下摩爾體積為0.022414m3/mol3．答：摩爾氣體常數不因氣體的種類及狀態的不同而變化4．答：壹種氣體滿足理想氣體狀態方程則為理想氣體，那麽其比熱容、熱力學能、焓都僅僅是溫度的函數。5．答：對於確定的理想氣體在同壹溫度下 為定值， 為定值。在不同溫度下 為定值， 不是定值6．答：麥耶公式的推導用到理想氣體方程，因此適用於理想氣體混合物不適合實際氣體7．答：在工程熱力學裏，在無化學反應及原子核反應的過程中，化學能、原子核能都不變化，可以不考慮，因此熱力學能包括內動能和內位能。內動能由溫度決定，內位能由 決定。這樣熱力學能由兩個狀態參數決定。所以熱力學能是狀態參數。由公式 可以看到，焓也是由狀態參數決定，所以也是狀態參數。對於理想氣體熱力學能和焓只是溫度的函數。8．答：不矛盾。實際氣體有兩個獨立的參數。理想氣體忽略了分子間的作用力，所以只取決於溫度。9．答：在工程熱力學裏需要的是過程中熱力學能、焓、熵的變化量。熱力學能、焓、熵都只是溫度的單值函數，變化量的計算與基準的選取無關。熱力學能或焓的參照狀態通常取0K或0℃時焓值為0，熱力學能值為0。熵的基準狀態取 =101325Pa、 =0K熵值為010.答：氣體熱力性質表中的 及 基準是態是 ， ， =101325Pa11．答：圖3-2中陰影部分面積為多變過程1-2的熱量。對於多變過程其熱力學能變化量及焓變化量可由下面兩式計算得到： ,
過初始狀態點，做定容線2-2’，圖3-3中陰影部分面積為多變過程1-2的熱力學能變化量
過初始狀態點，做定壓線2-2’，圖3-4中陰影部分面積為多變過程1-2的焓變化量 ,若為不可逆過程，熱力學能、焓不變如上圖。熱量無法在圖中表示出來。12．答：可以。因為熵是狀態參數，只與初終狀態有關，與過程無關。13．答： 中， 為壹微元可逆變化過程中與熱源交換的熱量，而 中 為工質溫度升高 所吸收的熱量，他們是不能等同的所以這壹結論是錯誤的。14．（1）（×（2）（×）（3）（×）（4）（×）（5）（√）15．答：不適用16．答：因為 , ，混合氣體的折合摩爾質量相同，但是組分A和B摩爾的摩爾質量大小關系不能確定。所以不能斷定
1．答：主要解決的問題及方法： 1．根據過程特點（及狀態方程） 過程方程 2．根據過程方程 始、終狀態參數之間的關系 3．由熱力學第壹定律等 4．分析能量轉換關系（用P—V圖及T—S圖）（根據需要可以定性也可以定量）例：1） 程方程式： （特征） （方程）2) 始、終狀態參數之間的關系
3) 計算各量：
4) 上工質狀態參數的變化規律及能量轉換情況
閉口系：1—2過程
開口系：1—2過程
2．答：不是都適用。第壹組公式適用於任何壹種過程。第二組公式 適用於定容過程， 適用於定壓過程3．答：定溫過程對氣體應加入熱
4．答：對於壹個定溫過程，過程途徑就已經確定了。所以說 是與途徑有關的。
5．答：成立6．答：不只限於理想氣體和可逆的絕熱過程。因為 和 是通用公式，適用於任何工質任何過程，只要是絕熱過程 無論是可逆還是不可逆。所以 和 不只限於可逆絕熱過程。7． （1）（×）（2）（×）（3）（×）8．答：q1-2-3=Δu1-2-3+w1-2-3 ,q1-4-3=Δu1-4-3+w1-4-3∵Δu1-2-3=Δu1-4-3, w1-2-3 >w1-4-3∴q1-2-3> q1-4-3.b、c在同壹條絕熱線上 ，若b、c在同壹條定溫線上，二者相等。9．答：絕熱過程，不管是否是可逆過程都有 所以在T-S圖上的表示方法與第三章第十壹題相同10．答：1） 的判別：
以（V）為界：
2） ， 的判別：
以（T）為界：
3） 的判別：
以（T）為界：
1.答：不能這樣表述。表述不正確，對於可逆的定溫過程，所吸收的熱量可以全部轉化為機械能，但是自身狀態發生了變化。所以這種表述不正確。
2. 答：不正確。自發過程是不可逆過程是正確的。非自發過程卻不壹定為可逆過程。
3. 答：壹切非準靜態過程都是不可逆過程。不可逆因素有：摩擦、不等溫傳熱和不等壓做功。4. 答：熱力學第二定律的兩種說法反映的是同壹客觀規律——自然過程的方向性 是壹致的，只要壹種表述可能，則另壹種也可能。假設熱量Q2能夠從溫度T2的低溫熱源自動傳給溫度為T1的高溫熱源。現有壹循環熱機在兩熱源間工作，並且它放給低溫熱源的熱量恰好等於Q2。整個系統在完成壹個循環時，所產生的唯壹效果是熱機從單壹熱源（T1）取得熱量Q1-Q2，並全部轉變為對外輸出的功W。低溫熱源的自動傳熱Q2給高溫熱源，又從熱機處接受Q2?，故並未受任何影響。這就成了第二類永動機。 違反了克勞修斯說法， 必須違反了開爾文說法。反之，承認了開爾文說法，克勞修斯說法也就必然成立。5. （1）（×）（2）（×）（3）（×）6. 答：這兩個公式不相同。 適用於任何工質，任何循環。 適用於任何工質，卡諾循環7. 答：不違反熱力學第二定律，對於理想氣體的定溫過程，從單壹熱源吸熱並膨脹做功，工質的狀態發生了變化，所以不違反熱力學第二定律8. （1）（×）（2）（×）（3）（×）9（1）熵增大的過程必為不可逆過程（×）（2）使系統熵增大的過程必為不可逆過程（×）（3）熵產 的過程必為不可逆過程（√）（4）不可逆過程的熵變 無法計算（×）（5）如果從同壹初始態到同壹終態有兩條途徑，壹為可逆，另壹為不可逆，則 ， ， 是否正確？答： 、 、 （6）不可逆絕熱膨脹的終態熵大於初態熵，S2>S1，不可逆絕熱壓縮的終態熵小於初態熵S2<S1?答：不可逆絕熱膨脹的終態熵大於初態熵S2>S1不可逆絕熱壓縮的終態熵也大於初態熵S2>S1。（7）工質經過不可逆循環有 ？答：工質經過不可逆循環有 10. 答：由圖5-2可知 . 為1-a-b-2-1的面積； 為1-a-c -2-1的面積11. 答：由同壹初態經可逆絕熱壓縮和不可逆絕熱壓縮兩種過程到相同終壓如5-3圖所示。
由5-4圖可知，可逆絕熱壓縮過程的技術功為面積1-2T-j-m-1，不可逆絕熱壓縮過程的技術功為面積1-2’T-f-m-1,不可逆過程的用損失為面積1-g-n-m-1.12. 答：若系統內進行的是不可逆過程則系統的總能不變，總熵增加，總火用減小。
1. 答：改變氣流速度主要是氣流本身狀態變化。
2. 答：氣流速度為亞聲速時圖6-1中的1圖宜於作噴管，2圖宜於作擴壓管，3圖宜於作噴管。當聲速達到超聲速時時1圖宜於作擴壓管，2圖宜於作噴管，3圖宜於作擴壓管。4圖不改變聲速也不改變壓強。3. 答：摩擦損耗包含在流體出口的焓值裏。摩擦引起出口速度變小，出口動能的減小引起出口焓值的增大。4. 答：1）若兩噴管的最小截面面積相等，兩噴管的流量相等，漸縮噴管出口截面流速小於縮放噴管出口截面流速，漸縮噴管出口截面壓力大於縮放噴管出口截面壓力。2) 若截取壹段，漸縮噴管最小截面面積大於縮放噴管最小截面面積，則漸縮噴管的流量小於縮放噴管的流量，漸縮噴管出口截面流速小於縮放噴管出口截面流速，漸縮噴管出口截面壓力大於縮放噴管出口截面壓力。5. 答：定焓線並不是節流過程線。在節流口附近流體發生強烈的擾動及渦流，不能用平衡態熱力學方法分析，不能確定各截面的焓值。但是在距孔口較遠的地方流體仍處於平衡態，忽略速度影響後節流前和節流後焓值相等。盡管節流前和節流後焓值相等，但不能把節流過程看作定焓過程。距孔口較遠的地方屬於焓值不變的過程所以 =0.1. 答：分級壓縮主要是減小余隙容積對產氣量的影響，冷卻作用只是減小消耗功。所以仍然需要采用分級壓縮。2. 答：絕熱壓縮時壓氣機不向外放熱，熱量完全轉化為工質的內能，使工質的溫度升高不利於進壹步壓縮容易對壓氣機造成損傷，耗功大。等溫壓縮壓氣機向外放熱，工質的溫度不變，有利於進壹步壓縮耗功小，所以等溫壓縮更為經濟。3. 答：由第壹定律能量方程式 ，定溫過程 ，所以 ，同時 則有 多變過程 . 絕熱壓縮過程 ，所以
等溫過程所作的功為圖7-1中面積1-2T-m-n-1，絕熱過程所作的功為圖中面積1- -f-n-1
多變過程所作的功為圖中面積1-2’n-j-g-2n-1
4.
答：多消耗的功量並不就是損失的做功能力損失。因為 為圖9-2上面積1-7-n-m所示。5. 答：若壓縮過程1-2是可逆的，則為升溫升壓吸熱過程。它與不可逆絕熱壓縮過程的區別是該過程沒有不可逆因素的影響，所消耗的功是最小的，且可以在T-s圖上把該過程的吸熱量表示出來。對於不可逆絕熱壓縮過程 ， ，而可逆絕熱壓縮過程 ， 所以不可逆過程消耗的功大，數值為 1. 答：分析動力循環的壹般方法：首先把實際過程的不可逆過程簡化為可逆過程。找到影響熱效率的主要因素和提高熱效率的可能措施。然後分析實際循環與理論循環的偏離程度，找出實際損失的部位、大小、原因以及改進辦法。2. 答：若兩者初態相同，壓縮比相同，它們的熱效率相等。因為 而 對於定壓加熱理想循環 帶入效率公式可知二者相等。若卡諾循環的壓縮比與他們相同，則有 ， 他們的效率都相等。
3. 答：理論上可以利用回熱來提高熱效率。在實際中也得到適當的應用。如果采用極限回熱，可以提高熱效率但所需的回熱器換熱面積趨於無窮大，無法實現。4. 答：采用定溫壓縮增加了循環凈功。而 在此過程中 不變， 變小，所以其熱效率降低。5. 答：定溫膨脹增大膨脹過程作出的功，增加循環凈功，但 在此過程中 變大， 不變，所以其熱效率降低。6. 答：該理論循環熱效率比定壓燃燒噴氣式發動機循 環的熱效率降低。因為 當利用噴油嘴噴出燃油進行加力燃燒時，雖然多做了功增大了推力，但是功的增加是在吸收了大量的熱的基礎上獲得的。由圖可知獲得的功與需要的熱的比值小於定壓燃燒噴氣式發動機循環的比值，導致整體的理論循環的熱效率比定壓燃燒噴氣式發動機循環的熱效率降低。7. 答：原方案：
循環吸熱量：Q1=cmΔt，循環凈功：w0=wT-wc=m[(h3-h4)-(h2-h1)] (1)第2方案：循環吸熱量：Q1=cmAΔt+ cm BΔt= cmΔt (2) 循環凈功：w0=wTB=mB(h3-h4) (3)對於第2方案，wTA= wc，即：mA(h3-h4)=m(h2-h1)或(m-mB)(h3-h4)=m(h2-h1) (4)由(3)、(4)解得：w0=m[(h3-h4)-(h2-h1)]結論：兩種方案循環吸熱量與循環凈功均相同，因而熱力學效果相同，熱效率w0/Q1必相同。1. 答：理想氣體模型中忽略了氣體分子間的作用力和氣體分子所占據的體積。實際氣體只有在高溫低壓狀態下，其性質和理想氣體相近。或者在常溫常壓下，那些不易液化的氣體，如氧氣、氦氣、空氣等的性質與理想氣體相似，可以將它們看作理想氣體，使研究的問題簡化。2. 答：壓縮因子為溫度、壓力相同時的實際氣體比體積與理想氣體比體積之比。壓縮因子不僅隨氣體的種類而且隨其狀態而異，故每種氣體應有不同的 曲線。因此不能取常數。3. 答：範德瓦爾方程其計算精度雖然不高，但範德瓦爾方程式的價值在於能近似地反映實際氣體性質方面的特征，並為實際氣體狀態方程式的研究開拓了道路，因此具有較高的地位。
4. 答：當需要較高的精度時應采用實驗數據擬和得到a、b。利用臨界壓力和臨界溫度計算得到的a、b值是近似的。
5. 答：在相同的壓力與溫度下，不同氣體的比體積是不同的，但是只要他們的 和 分別相同，他們的 必定相同這就是對應態原理， 。對應態原理並不是十分精確，但大致是正確的。它可以使我們在缺乏詳細資料的情況下，能借助某壹資料充分的參考流體的熱力性質來估算其他流體的性質。相對於臨界參數的對比值叫做對比參數。對比溫度 ，對比壓力 ，對比比體積 。6. 答：對簡單可壓縮的系統，任意壹個狀態參數都可以表示成另外兩個獨立參數的函數。其中，某些狀態參數若表示成特定的兩個獨立參數的函數時，只需壹個狀態函數就可以確定系統的其它參數，這樣的函數就稱為“特性函數”由函數 知 且 將兩公式進行對比則有 ，但是對於比容無法用該函數表示出來，所以此函數不是特性函數。7. 答：將狀態方程進行求導，然後帶入熱力學能、焓或熵的壹般關系式，在進行積分。8. 答：以 為獨立變量時 ,將第二 方程 代入 同時， 得到 同理：以 為獨立變量時 ,將第三 方程 代入 ，得到
以 為獨立變量時 ，將第壹 方程代入 得 以 為獨立變量時 將第三 方程代入 得
9. 答：熱力學能、焓、熵都是狀態參數，計算兩個平衡狀態之間的變量可任意選擇其過程。所以同樣適用於不可逆過程。10. 答：比熱容壹般關系式：
對於液態水，在壓力不變條件下，比容隨溫度的變化很小，因而cp-cv≈0。即：液態和固態物質壹般不區分定壓比熱與定容比熱，而氣體cp≠cv，要區分。11. 答：與水的相圖比較，顯著的差別是固液二相平衡線的傾斜方向不同，由於液態水凝固時容積增大，依據克拉貝隆-克勞修斯方程固液相平衡曲線的斜率為負。而其他物質則相反。
1. 答：水的三相點狀態參數不是唯壹的，其中溫度、壓力是定值而比體積不是定值；臨界點是唯壹的，其比體積、溫度、壓力都是確定的；三相點是三相***存的點，臨界點是飽和水線與飽和蒸汽線的交點，在該點飽和水線與飽和蒸汽線不再有分別。2. 答：水的集態為高壓水，若有裂縫則會產生爆裂事故。 3. 答：這種說法是不對的。因為溫度不變不表示熱力學能不變。這裏分析的是水，定壓汽化有相變，不能作為理想氣體來處理，所以 。不能得到 這樣的結果。4. 答： 適用於理想氣體，不能應用於水定壓汽化過程，水不能作為理想氣體來處理。5. 答：圖10-1中循環6-7-3-4-5-6局限於飽和區，上限溫度受制於臨界溫度，導致其平均吸熱溫度較低，故即使實現卡諾循環其熱效率也不高。6. 答：通過對熱機的效率進行分析後知道，提高蒸汽的過熱溫度和蒸汽的壓力，都能使熱機效率提高。在本世紀二三十年代，材料的耐熱性較差，通過提高蒸汽的溫度而提高熱機的效率比較困難，因此采用再熱循環來提高蒸汽初壓。隨著耐熱材料的研究通過提高蒸汽的溫度而提高熱機的效率就可以滿足工業要求。因此很長壹段時期不再設計制造再熱循環工作設備。近年來要求使用的蒸汽初壓提高，由於初壓的提高使得乏氣幹度迅速降低，引起氣輪機內部效率降低，另外還會侵蝕汽輪機葉片縮短汽輪機壽命，所以乏氣幹度不宜太低，必須提高乏氣溫度，就要使用再熱循環。7. 答：計算回熱循環主要是計算抽氣量。
1）對於混合式回熱加熱器對如圖11-4所示的N級抽汽回熱的第j級加熱器，列出質量守恒方程為 能量守恒方程
解得第j級抽氣量為 2）對於表面式回熱加熱器，其抽氣量仍是通過熱平衡方程求取 . 8. 答：這與卡諾定理並不矛盾。卡諾定理當中的可逆循環忽略了循環當中所有的不可逆因素，不存在任何不可逆損失，所以這時熱能向機械能轉化只由熱源的條件所決定。而實際循環中存在各種不可逆損失，由於工質性質不同，不可逆因素和不可逆程度是各不相同的，因此其熱效率與工質性質有關。
9. 答：這樣的想法是不對的。因為從熱力學第二定律來講壹個非自發過程的進行必定要有壹個自發過程的進行來作為補充條件。乏氣向冷取水排熱就是這樣壹個補充條件，是不可缺少的。10. 答：柴油機的汽缸壁因為有冷卻水和進入氣缸的空氣冷卻，燃燒室和葉片都可以冷卻，其材料可以承受較高燃氣溫度，燃氣溫度通常可高達1800-2300K，而蒸汽循環蒸汽過熱器外面是高溫燃氣裏面是蒸汽，所以過熱器壁面溫度必定高於蒸汽溫度，這與柴油機是不同的，蒸汽循環的最高蒸汽溫度很少超過600K.。因此蒸汽循環的熱效率較低。11. 答：這種想法是不正確的。回熱循環是是通過減少了溫差傳熱不可逆因素，從而使熱效率提高，使該循環向卡諾循環靠近了壹步。而該題中的想法恰恰是又增加了 溫差傳熱不可逆因素。因此對效率提高是沒有好處的。12. 答：熱量利用系數說明了全部熱量的利用程度，但是不能完善的衡量循環的經濟性。能量分為可用能與不可用能，能量的品位是不同的。在實際工程應用中用的是可用能。可用能在各個部分各個過程的損失是不能用熱量利用系數來說明的。13. 答：提高循環熱效率的***同原則是：提高工質的平均吸熱溫度1. 答：壓縮空氣制冷循環不能采用節流閥來代替膨脹機。工質在節流閥中的過程是不可逆絕熱過程，不可逆絕熱節流熵增大，所以不但減少了制冷量也損失了可逆絕熱膨脹可以帶來的功量。而壓縮蒸汽制冷循環在膨脹過程中，因為工質的幹度很小，所以能得到的膨脹功也極小。而增加壹臺膨脹機，既增加了系統的投資，又降低了系統工作的可靠性。因此，為了裝置的簡化及運行的可靠性等實際原因采用節流閥作絕熱節流。2. 答：采用回熱後沒有提高其理論制冷系數但能夠提高其實際制冷系數。因為采用回熱後工質的壓縮比減小，使壓縮過程和膨脹過程的不可逆損失的影響減小，因此提高實際制冷系數。3. 答：過程4-8熵減，必須放熱才能實現。而4點工質溫度為環境溫度T0，要想放熱達到溫度Tc（8點），必須有溫度低於Tc的冷源，這是不存在的。(如果有，就不必壓縮制冷了)。4. 答：制冷劑應具備的性質：對應於裝置的工作溫度，要有適中的壓力；在工作溫度下氣化潛熱要大；臨界溫度應高於環境溫度；制冷劑在T-s圖上的上下界限線要陡峭；工質的三相點溫度要低於制冷循環的下限溫度；比體積要小；傳熱特性要好；溶油性好；無毒等。限產直至禁用R11和R12時十分必要的，因為這類物質進入大氣後在紫外線作用下破壞臭氧層使得紫外線直接照射到地面，破壞原有的生態平衡。5. 答：各種制冷循環都有***同點。從熱力學第二定律的角度來看，無論是消耗機械能還是熱能都是使熵增大，以彌補熱量從低溫物體傳到高溫物體造成的熵的減小，從而使孤立系統保持熵增大。6. 答：因為熱泵循環與制冷循環的本質都是消耗高質能以實現熱量從低溫熱源向高溫熱元的傳輸。熱泵循環和制冷循環的熱力學原理相同 。