广大复习之工程热力学第三章思考题答案.pdf

第三章思考题 3-1 门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行 ,若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面 ,感到凉 爽。于是有人就想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的 ,你认为这种想法可行吗 ? 解：按题意，以门窗禁闭的房间为分析对象，可看成绝热的闭口系统，与外界无热量交换， Q=0，如图 3.1 所示，当安置在系统内部的电冰箱运转时，将有电功输入系统，根据热力学 规定： W 0，由热力学第一定律 Q U W 可知， U 0 ，即系统的热力学能增加，也 就是房间内空气的热力学能增加。由于空气可视为理想气体，其热力学能是温度的单值函 数。热力学能增加温度也增加，可见此种想法不但不能达到降温目的，反而使室内温度有 所升高。 3-2 既然敞开冰箱大门不能降温，为什么在门窗紧闭的房间内安装空调器后却能使温度降低 呢? 解 :仍以门窗紧闭的房间为对象。由于空调器安置在窗上，通过边界向环境大气散热 ,这时闭 口系统并不绝热 ,而且向外界放热，由于 Q0，虽然空调器工作时依旧有电功 W 输入系统， 仍然 W0 ，但按闭口系统能量方程： U Q W ，此时虽然 Q 与 W 都是负的 ,但 Q W ， 所以 U0。可见室内空气热力学能将减少 ,相应地空气温度将降低。 3-6 下列各式，适用于何种条件？ (说明系统、工质、过程 ) 1）?q=du+ ?w ；适用于闭口系统、任何工质、任何过程 2 ）?q=du+ pdv ；适用于闭口系统、任何工质、可逆过程 3）?q=cvdT+ pdv ；适用于闭口系统、理想气体、任何过程 4 ）?q=dh ；适用于开口系统、任何工质、稳态稳流定压过程 p 5 ）?q=c dT- vdp 适用于开口系统、理想气体、可逆过程 3-8 对工质加热，其温度反而降低，有否可能？ 答：有可能， 如果工质是理想气体， 则由热力学第一定律 Q=ΔU+W。理想气体吸热， 则 Q0 ， 降温则 ΔT0，对于理想气体，热力学能是温度的单值函数，因此， ΔU0 。在此过程中，当 气体对外作功， W0 ，且气体对外作功大于热力学能降低的量，则该过程遵循热力学第一 定律，因此，理想气体能进行吸热而降温的过程。 3-9 任何没有容积变化的过程就一定不对外做功“ “这种说法对吗？说明理由。 答：这种说法不正确。系统与外界传递的功不仅仅是容积功，还有轴功等形式，因此，系 统经历没有容积变化的过程也可以对外界做功。 3-10 说明以下论断是否正确： 1） 气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加； 答：不正确。由热力学第一定律 Q=ΔU+W，气体吸热， Q0，可能使热力学能增加，也可能 膨胀做功。 2 ） 气体膨胀时一定对外做功； 答：不正确。自由膨胀就不对外做功。容积变化是做膨胀功的必要条件，不是充分条件。 3 ） 气体压缩时一定消耗外功； 答：不正确。气体冷却时容积缩小但是不用消耗外功。 4 ） 应设法利用烟气离开锅炉时带走的热量。 答：不正确。热量是过程量，应该是“应设法利用烟气离开锅炉时带走的热能。 ”