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《工程热力学》沈维道主编第四版课后思想题答案(1~5章)
第1章基本概念
⒈闭口系与外界无物质交换,系统内质量将保持恒定,那么,系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?
答:否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时(如稳态稳流系统),系统内的质量将保持恒定不变。
⒉有人认为,开口系统中系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系不可能是绝热系。这种观点对
不对,为什么?
答:不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量,
是过程量,过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无
关。
⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系,平衡状态与均匀状态有何区别和联系?
答:“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化,这是它们的共同点;但平衡状态要求的是在
没有外界作用下保持不变;而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变,这是它们的区别所在。
⒋倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?在绝对压力计算公式
ppp(pp);ppp(pp)
bebbvb
中,当地大气压是否必定是环境大气压?
答:可能会的。因为压力表上的读数为表压力,是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力,譬如大气压力,
是地面以上空气柱的重量所造成的,它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化,因此,即使工质的绝对压力
不变,表压力和真空度仍有可能变化。
“当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说,计算式中的Pb应是“当地环境介质”的压力,而不是随便任何其它
意义上的“大气压力”,或被视为不变的“环境大气压力”。
⒌温度计测温的基本原理是什么?
答:温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力
性质”,这一性质就是“温度”的概念。
⒍经验温标的缺点是什么?为什么?
答:由选定的任意一种测温物质的某种物理性质,采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。由于经验温
标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时,除选
定的基准点外,在其它温度上,不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值(尽管差值可能是微小的),因而任何
一种经验温标都不能作为度量温度的标准。这便是经验温标的根本缺点。
⒎促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。
答:分两种不同情况:
⑴若系统原本不处于平衡状态,系统内各部分间存在着不平衡势差,则在不平衡势差的作用下,各个部分发生相互作用,
系统的状态将发生变化。例如,将一块烧热了的铁扔进一盆水中,对于水和该铁块构成的系统说来,由于水和铁块之间
存在着温度差别,起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下,无需外界给予系统任何作用,系统也会因铁块对水放出
热量而发生状态变化:铁块的温度逐渐降低,水的温度逐渐升高,最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状
态;
⑵若系统原处于平衡状态,则只有在外界的作用下(作功或传热)系统的状态才会发生变。
⒏图1-16a、b所示容器为刚性容器:⑴将容器分成两部分。一部分装气体,
一部分抽成真空,中间是隔板。若突然抽去隔板,气体(系统)是否作功?
⑵设真空部分装有许多隔板,每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再抽去一块,
问气体(系统)是否作功?
⑶上述两种情况从初态变化到终态,其过程是否都可在P-v图上表示?
答:⑴;受刚性容器的约束,气体与外界间无任何力的作用,气体(系统)不对外界作功;
⑵b情况下系统也与外界无力的作用,因此系统不对外界作功;
⑶a中所示的情况为气体向真空膨胀(自由膨胀)的过程,是典型的不可逆过程。过程中气体不可能处于平衡状态,因此
该过程不能在P-v图上示出;b中的情况与a有所不同,若隔板数量足够多,每当抽去一块隔板时,气体只作极微小的
膨胀,因而可认为过程中气体始终处在一种无限接近平衡的状态中,即气体经历的是一种准静过程,这种过程可以在P-v
图上用实线表示出来。
⒐经历一个不可逆过程后,系统能否恢复原来状态?包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态?答:所谓过程不
可逆,是指一并完成该过程的逆过程后,系统和它的外界不可能同时恢
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