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1、第一章 基本概念 练习题,1.1填空题 （1）热力系统不受外界影响是指系统与外界间没有( )的交换。 （2）只有（）状态才能用参数坐标图上的点表示。 （3）一个可逆过程必须是（）过程，而且在过程中没有（）。 （4）热力学规定：工质膨胀做功为（），表示（），工质被压缩耗功为（），表示（）。 1.2是非判断及改错题 （1） 若系统内的质量保持恒定不变，则该系统必定是闭口系统。,（2） 稳定状态就是平衡状态。 （3）系统从某一平衡状态变化到另一个平衡状态，其内能的 变化量与过程特性无关。 （4） 可逆过程就是工质可以逆向进行回复到原态的过程。 （5）非静态过程一定是不可逆过程。 （6）只要满足 或
2、中的任一式,这个x就是状态参数。 1.3分析、论述、证明题 （1）只要不存在任何性质的耗散效应就一定不会产生能看的不可逆损耗吗？,（2）如图1-1所示用隔板将容器分成两部分，一部分装有气体，另一部分抽成真空，中间是隔板，问: 1）若突然抽去隔板，气体（系统）是否做功？ 2）设真空部分装有许多隔板，每抽去一块隔板先恢复平衡再抽下一块，问气体（系统）是否做功？ 3）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？ 图 1-1,1.4 什么是准平衡过程？引进这个概念在工程上有什么好处。 1.5 有两个完全相同的风扇，一个置于海平面，另一个置于高山顶，并以相同的转速运行。试比较1）容积流
3、量；2）质量流量的大小。,1.5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的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：(1)按题意，以门窗紧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(a)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，即w为负。因此按照闭口系统能量方程：,室内空气的内能将增加，温度将上升。可见此种想法不但不能达到降温目的，将反而使室内温有所升高。 (2)若以电冰箱为系统进行分析，其工作 原理如右图示(b)耗功W后连同从冰室内 取出的冷量Q。一同通过散热片排放到室内
4、， 使室内温度升高。,1.6 铜棒的一端与高温热源( )接触，另一端与低温热源( )接触，其表面与外界绝热，如下图所示经历较长时间后，铜棒内各截面的温度不再随时间变化，试问铜棒是否处于平衡态？ 解：若取铜俸为闭口系统，铜棒内 各截面温度虽不随时间变化，但受 到高温热源与低温热源的外部作用， 按找平衡态的定义，铜棒并没有处 于平衡态，只是达到了稳定状态,一旦取掉高温热源与低温热源的外部作用，铜棒内部截面温度必定随时间发生变化，直到温度均匀止 说明；由此例可见要注意区分稳定与乎衡两种不同的概念。稳定状态时状态参数虽不随时间改变，伹它是靠外界影响来维持的平衡状态是不受外界影响时参数不随时间变化的状态
5、。两者有所区别，但又有联系，平衡必稳定，稳定未必平衡。,1.7 一刚性绝热容器内充有水和水蒸汽的混合物，它们的温度与压力分别相等不随时间变化。试问汽水混合物是否已处于平衡态？ 汽水混合物的各种参数量是否到处均匀？ 解：如右图所示的刚性绝热容器内， 水和水蒸汽的压力相等，温度相等，均 不随时间变化，而且不受 外界的影响， 因此该汽水混合物已处于平衡状态。 处于平衡态的汽水混合物中，汽 相与液相的密度显然不同。因此即使 处于平衡态的系统内部，各种参数并不一定均匀。,说明：本例说明，系统内部各种参数均匀的必定平衡，反之平衡的未必各种参数都是均匀的，即均匀必平衡，平衡未必均匀. 当然对于由单相物质组成
6、的系统，均匀必平衡，平衡也必均匀(由于重力场的影响引起内部压力的不同除外，因为平衡态定义中已明确指出不受外界影响中不包括重力场的作用),1.8 试说明平衡状态的特征及其实现的条件？ 解：由平衡态的定义可以看出，凡处于乎衡态的系统，其特征是参数比随时间变化，而且除复相系统和重力场的影响外，参数均匀。 实现平衡的必要条件是系统内部或系统与外界之间不存在 各种不平衡势。换言之各种不平衡势的消失足系统实现平衡态的必要条件。,1.9 判断下列过程中哪些是可逆的、不可逆的、可以是可逆的，并扼要说明不可逆原因. （1）对刚性容器内的水加热使其在恒温下蒸发； （2）对刚性容器内的水作功使其在恒温下蒸发； （3
7、）对刚性容器中的空气缓慢加热使其从50摄氏度升温 到100摄氏度； （4）定质量的空气在无摩擦、不导热的气缸和活塞中被慢慢压缩； （5）100摄氏度的蒸汽流与25摄氏度的水流绝热混合； （6）在水冷摩托发动机气缸中的热燃气随活塞迅速移动而膨胀；,(7)气缸中充有水，水上面有无摩擦的活塞，缓慢地对水加热使之蒸发； 解（1）可以是可逆过程也可以是不可逆过程，取决于热 源温度与水温是否相等。若两者不等，则存在外部的传热不可逆因素便是不可逆过程。 （2）对刚性容器内的水作功，只可能是搅拌功，伴有摩擦扰动，因而有内不可逆囚衰是不可逆过程 （3）可以是可逆的也可以是不可逆的取决于热源湿度与空气温度是否随时
8、相等或随时保持天限小的温差 其他几个小题请读者自行分析.,1.10试判断下列叙述是否准确，说明理由。 （1）平衡态是系统的热力状态参数不随时间变化的状态。 （2）不可逆的热力过程是指工质逆过程无法恢复到初始状态的过程。 （3）由于准平衡过程都是微小偏离平衡态的过程故从质上说属于可逆过程。 （4）工质发生热量交换，状态参数中只有一个参数必然要发生变化这个参数就是温度。 （5）任何可逆过程部是准静态过程,（6）封闭系统是指系统内的工质不发生宏观位移的那些系统。 （7）闭口系统进行一个过程后，如果熵减少了，肯定是向外界放出了热量。 1.11气体初态为 ， ，在压力为定值的条件下膨胀到 ，求气体膨胀所作的功。,1.12 1kg气体经历如下图所示的循环，A到B为直线变化过 程B列C为定容过程，C到A为定压过程，试求循环的净功量。如果循环为A-B-C-A则净功量有何变化?,