工程熱力學思考題答案,第三章_第1頁
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文檔簡介

1、第三章理想氣體的性質1怎樣正確看待理想氣體”這個概念?在進行實際計算是如何決定是否可采用理想氣體的一些公式?答:理想氣體:分子為不占體積的彈性質點,除碰撞外分子間無作用力。理想氣體是實際氣體在低壓高溫時的抽象,是一種實際并不存在的假想氣體。判斷所使用氣體是否為理想氣體(1)依據氣體所處的狀態(如:氣體的密度是否足夠小)估計作為理想氣體處理時可能引起的誤差;(2)應考慮計算所要求的精度。若為理想氣體則可使用理想氣體的公式。2氣體的摩爾體積是否因氣體的種類而異?是否因所處狀態不同而異?任何氣體在任意狀態下摩爾體積是否都是0.022414m3/mol?答:氣體的摩爾體積在同溫同壓下的情況下不會因氣體

2、的種類而異;但因所處狀態不同而變化。只有在標準狀態下摩爾體積為0.022414m3/mol3. 摩爾氣體常數R值是否隨氣體的種類不同或狀態不同而異?答:摩爾氣體常數不因氣體的種類及狀態的不同而變化。4. 如果某種工質的狀態方程式為pv二RgT,那么這種工質的比熱容、熱力學能、焓都僅僅是溫度的函數嗎?答:一種氣體滿足理想氣體狀態方程則為理想氣體,那么其比熱容、熱力學能、焓都僅僅是溫度的函數。c對于一種確定的理想氣體,(CpCv)是否等于定值?是否為定CC值?在不同溫度下(CpCv)、CP是否總是同一定值?CvC答:對于確定的理想氣體在同一溫度下(CpCv)為定值,為定值Cv在不同溫度下(CpCv

3、)為定值Cv不是定值。6.麥耶公式CpCvRg是否適用于理想氣體混合物?是否適用于實際氣體?答:邁耶公式的推導用到理想氣體方程,因此適用于理想氣體混合物不適合實際氣體。7氣體有兩個獨立的參數,u(或h)可以表示為p和V的函數,即ufu(p,v)。但又曾得出結論,理想氣體的熱力學能、焓、熵只取決于溫度,這兩點是否矛盾?為什么?答:不矛盾。實際氣體有兩個獨立的參數。理想氣體忽略了分子間的作用力,所以只取決于溫度。8.為什么工質的熱力學能、焓、熵為零的基準可以任選?理想氣體的熱力學能或焓的參照狀態通常選定哪個或哪些個狀態參數值?對理想氣體的熵又如何?答:在工程熱力學里需要的是過程中熱力學能、焓、熵的

4、變化量。熱力學能、焓、熵都只是溫度的單值函數,變化量的計算與基準的選取無關。熱力學能或焓的參照狀態通常取0K或0C時焓時為0,熱力學能值為0。熵的基準狀態取po=1O1325PaTo=0K熵值為0。9.氣體熱力性質表中的h、u及so的基準是什么狀態?答:氣體熱力性質表中的h、u及So的基準是什么狀態(To,F0)To0KPo101325Pa。10.在如圖3-1所示的T-s圖上任意可逆過程1-2的熱量如何表示?理想氣體在1和2狀態間的熱力學能變化量、焓變化量如何表示?若在1-2經過的是不可逆過程又如何?T.TI答:圖3-2中陰影部分面積為多變過程1-2的熱量。對于多變過程其熱力學能變化量及焓變化

5、量可由下面兩式計算得到:uCv(T2T1)Cv(T2*T1)qv,12hCpETJCp(T2*TJqp,12過初始狀態點,做定容線2-2'圖3-3中陰影部分面積為多變過程1-2的熱力學能變化量。過初始狀態點,做定壓線2-2'圖3-4中陰影部分面積為多變過程1-2的焓變化量。若為不可逆過程,熱力學能、焓不變如上圖。熱量無法在圖中表示出來。11理想氣體熵變計算式(3-39)、(3-41)、(3-43)等是由可逆過程導出的,這些計算式是否可用于不可逆過程初、終態的熵變?為什么?答:可以。因為熵是狀態參數,只與初終狀態有關,與過程無關。12. 熵的數學定義式為ds玉,比熱容的定義式為q

6、cdT,故Tds跡理想氣體的比熱容是溫度的單值函數,所以理想氣體的熵也T是溫度的單值函數。這一結論是否正確?若不正確,錯在何處?答dS-q竺中,qev為一微元可逆變化過程中與熱源交換的熱量,而TqcdT中q為工質溫度升高dT所吸收的熱量,他們是不能等同的,所以這一結論是錯誤的。13. 是判斷下列說法是否正確:(1)氣體吸熱后熵一定增大()。(2)氣體吸熱后溫度一定升高()。(3)氣體吸熱后熱力學能一定升高()。(4)氣體膨脹時一定對外做功()(5)氣體壓縮時一定耗功()答:(1)(刈(2)(X)(3)(%(4)3(5)(“14. 氮、氧、氨這樣的工質是否和水一樣也有飽和狀態的概念,也存在臨界狀

7、態?答:水的汽液飽和狀態可以推廣到所有的存物質,并且這種液相和氣相動態平衡的概念也可以推廣到固相和氣相及固相和液相,他們的飽和壓力與飽和溫度也是一一對應的。因此氮、氧、氨為存物質,也有飽和狀態的概念,也存在臨界狀態。15. 水的三相點的狀態參數是不是唯一確定的?三相點與臨界點有什么差異?答:水的三相點狀態參數不是唯一的,其中溫度、壓力是定值而比體積不是定值;臨界點是唯一的,其比體積、溫度、壓力都是確定的;三相點是三相共存的點,臨界點是飽和水線與飽和蒸汽線的交點,在該點飽和水線與飽和蒸汽線不再有分別。16. 水的汽化潛熱是否為常數?有什么變化規律?答:水的汽化潛熱與壓力有關,在一定的范圍內壓力增加,汽化潛熱減小,當壓力達到臨界點以上時,汽化潛熱為017. 水在定壓過程中,溫度維持不變,因此,根據quw有人認為過程中的熱量等于膨脹功,即qw,對不對?為什么?答:這種說法是不對的。因為溫度不變不表示熱力學能不變。這里分析的是水,定壓汽化有相變,不能作為理想氣體來處理,所以u0。不能得到qw這樣的結果。18. 有人認為熱力學第一定律解析式qdhv

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