工程热力学思考题及答案第三章 .pdf

⼯程热⼒学思考题及答案第三章

沈维道、将智敏、童钧耕《⼯程热⼒学》课后思考题答案

⼯程热⼒学思考题及答案

第三章理想⽓体的性质

1.怎样正确看待理想⽓体“”这个概念？在进⾏实际计算是如何决定是否可采⽤理想⽓体的⼀些

公式？

答：理想⽓体：分⼦为不占体积的弹性质点，除碰撞外分⼦间⽆作⽤⼒。理想⽓体是实际⽓体在低压⾼温时的抽象，是⼀种实

际并不存在的假想⽓体。

判断所使⽤⽓体是否为理想⽓体（1）依据⽓体所处的状态（如：⽓体的密度是否⾜够⼩）估计作为理想⽓体处理时可能引起

的误差；（2）应考虑计算所要求的精度。若为理想⽓体则可使⽤理想⽓体的公式。

2.⽓体的摩尔体积是否因⽓体的种类⽽异？是否因所处状态不同⽽异？任何⽓体在任意状态下摩尔体积是否都是0.022414m

3/mol?

答：⽓体的摩尔体积在同温同压下的情况下不会因⽓体的种类⽽异；但因所处状态不同⽽变化。只有在标准状态下摩尔体积为

0.022414m3/mol

3.摩尔⽓体常数R值是否随⽓体的种类不同或状态不同⽽异？

答：摩尔⽓体常数不因⽓体的种类及状态的不同⽽变化。

4.如果某种⼯质的状态⽅程式为RgTpv=，那么这种⼯质的⽐热容、热⼒学能、焓都仅仅是温度的函数吗？答：⼀种⽓体满

⾜理想⽓体状态⽅程则为理想⽓体，那么其⽐热容、热⼒学能、焓都仅仅是温度的函数。

5.对于⼀种确定的理想⽓体，

)(vpcc?是否等于定值？vpcc是否为定值？在不同温度下)(vpcc?、vpcc是否总是同⼀定值？

答：对于确定的理想⽓体在同⼀温度下

vpcc?为定值，vpcc为定值。在不同温度下vpcc?为定值，vpcc不是定值。

6.麦耶公式Rgccvp=?是否适⽤于理想⽓体混合物？是否适⽤于实际⽓体？答：迈耶公式的推导⽤到理想⽓体⽅程，因此适

⽤于理想⽓体混合物不适合实际⽓体。

7.试论证热⼒学能和焓是状态参数，理想⽓体热⼒学能和焓有何特点？

答：在⼯程热⼒学⾥，在⽆化学反应及原⼦核反应的过程中，化学能、原⼦核能都不变化，可以不考虑，因此热⼒学能包括内

动能和内位能。内动能由温度决定，内位能由v决定。这样热⼒学能由两个状态参数决定。所以热⼒学能是状态参数。由公式

pvuh+=可以看到，焓也是由状态参数决定，所以也是状态参数。对于理想⽓体热⼒学能和焓只是温度的函数。

8.⽓体有两个独⽴的参数，u(或h)可以表⽰为p和v的函数，即),(vpfuu=。但⼜曾得出结论，理想⽓体的热⼒学能、焓、熵

只取决于温度，这两点是否⽭盾？为什么？

答：不⽭盾。实际⽓体有两个独⽴的参数。理想⽓体忽略了分⼦间的作⽤⼒，所以只取决于温度。

9.为什么⼯质的热⼒学能、焓、熵为零的基准可以任选？理想⽓体的热⼒学能或焓的参照状态通常选定哪个或哪些个状态参数

值？对理想⽓体的熵⼜如何？

答：在⼯程热⼒学⾥需要的是过程中热⼒学能、焓、熵的变化量。热⼒学能、焓、熵都只是温度的单值函数，变化量的计算与

基准的选取⽆关。热⼒学能或焓的参照状态通常取0K或0℃时焓时为0，热⼒学能值为0。熵的基准状态取0p=101325Pa、

0T=0K熵值为0

10.⽓体热⼒性质表中的hu、及0s的基准是什么状态？

答：⽓体热⼒性质表中的hu、及0s基准是态是()00,pT，KT00=，0p=101325Pa

11.在如图3-1所⽰的T-s图上任意可逆过程1-2的热量如何表⽰？理想⽓体在1和2状态间的热⼒学能变化量、焓变化量如何表

⽰？若在1-2经过的是不可逆过程⼜如何？

答：图3-2中阴影部分⾯积为多变过程1-2的热量。

对于多变过程其热⼒学能变化量及焓变化量可由下⾯两式计算得到：

21,1212)()(?=?=?=ΔvvvqTTcTTcu

21,1212)()(?=?=?=ΔpppqTTcTTch

过初始状态点，做定容线2-2’，图3-3中阴影部分⾯积为多变过程1-2的热⼒学能变化量。

过初始状态点，做定压线2-2’，图3-4中阴影部分⾯积为多变过程1-2的焓变化量。若为不可逆过程，热⼒学能、焓不变如上

图。热量⽆法在图中表⽰出来。

12.理想⽓体熵变计算式（3-34a）、(3-35a)、(3-36a)、(3-37a)等是由可逆过程导出的，这些计算式是否可⽤于不可逆过程

初、终态的熵变？为什么？

答：Tqdsrevδ=中，revqδ为⼀微元可逆变化过程中与热源交换的热量，⽽cdTq=δ中qδ为⼯质温度升⾼dT所吸收的热

量，他们是不能等同的，所以这⼀结