工程热力学课件：第一章和第二章习题课hh.ppt

1第一章和第二章习题课 2一、思考题1.当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。2.不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？答：不正确。不可逆过程是指不论用任何方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。 33.绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。问：⑴空气的热力学能如何变化？⑵空气是否作出了功？⑶能否在坐标图上表示此过程？为什么？答：（1）空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变。（2）空气对外不做功。（3）不能在坐标图上以实线表示此过程，因为不是准静态过程。 44.“任何没有体积变化的过程就一定不对外作功”的说法是否正确？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，如果只考虑容积功的话，那么没有容积变化的过程就一定不对外作功。5.试比较下图所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各量的大小:⑴W12与W1a2；(2)DU12与DU1a2；(3)Q12与Q1a2答：（1）W1a2大。（2）一样大。（3）Q1a2大。 56.下列说法是否正确？⑴气体膨胀时一定对外作功。答：错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。⑵气体被压缩时一定消耗外功。答：对，因为根据热力学第二定律，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。答：错，比如气体向真空中绝热自由膨胀，不用对其加热。⑷给理想气体加热，热力学能总是增加的。答：错，取决于W 6⑸气体边被压缩边吸入热量是不可能的。答：错，如多变过程，当n大于k时，可实现边压缩边吸热。⑹对工质加热，其温度反而降低，这种情况不可能。答：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。⑷气体边膨胀边放热是可能的。答：对，如多变过程，当n大于k时，可实现边膨胀边放热。 77.判断下列过程哪些是①可逆的；②不可逆的；③可以是可逆的，也可以是不可逆的；并扼要说明不可逆的原因？（1）对刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发；（2）对刚性容器内的水做功，使其在恒温下蒸发；（3）对刚性容器内的空气缓慢加热，使其从50℃升温到100℃。答：③，取决于热源的温度与水温是否相等。若两者不等，则存在外部传热的不可逆因素，便是不可逆过程。答：②，对刚性容器内的水做功，只可能是搅拌功，伴有摩擦扰动，因而有内不可逆因素，因而是不可逆过程。答：③，取决于热源的温度与空气是否随时相等或者保持无限小的温差。 8二、计算题如图所示，一刚性活塞，一端受热，其他部分绝热，内有一不透热的活塞，活塞与缸壁之间无摩擦。现自容器一端传热，Q=20kJ，由于活塞移动对B做功10kJ。（1）B中气体的热力学能变化△UB；（2）A和B总的热力学能变化△UA+B。AB 92.定量工质，经历了一个由四个过程组成的循环，试填充下表中所缺的数据。过程Q/ kJW/ kJΔU/ kJ1-2013902-303953-40－10004-10解：求解依据：对于过程：对于循环： 10过程Q/kJW/kJDU/kJ1-21390013902-30395-3953-4-10000-10004-10-55 3.一闭口系从状态1沿1-2-3途径到状态3，传递给外界的热量为47.5kJ，而系统对外做功为30kJ，如图所示。（1）若沿1-4-3途径变化时，系统对外做功15kJ，求过程中系统与外界传递的热量。（2）若系统从状态3沿图示曲线途径到达状态1，外界对系统做功6kJ，求该过程中系统与外界传递的热量。（3）若U2=175kJ，U3=87.5kJ，求过程2-3传递的热量及状态1的热力学能。 4.如图所示气缸，其内充以空气。气缸截面积A=100cm2，活塞距底面高度H=10cm，活塞及其上重物的总质量G1=195kg。当地大气压力Pb=102kPa，环境温度t0=27℃。当气缸内的气体与外界处于热平衡时，把活塞重物拿去100kg，活塞突然上升，最后重新达到热力平衡。假定活塞与气缸壁之间无摩擦，气体可以通过汽缸壁与外界充分换热，空气视为理想气体，其状态方程为pV=mRgT(Rg是气体常数)，试求活塞上升的距离和气体的换热量。