广大复习资料之工程热力学第三章思考题答案

第三章思考题

3-1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：按题意，以门窗禁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3.1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，根据热力学规定：W <0，由热力学第一定律W U Q +?=可知，0>?U ，即系统的热力学能增加，也就是房间内空气的热力学能增加。由于空气可视为理想气体，其热力学能是温度的单值函数。热力学能增加温度也增加，可见此种想法不但不能达到降温目的，反而使室内温度有所升高。

3-2既然敞开冰箱大门不能降温，为什么在门窗紧闭的房间内安装空调器后却能使温度降低呢?

解:仍以门窗紧闭的房间为对象。由于空调器安置在窗上，通过边界向环境大气散热,这时闭口系统并不绝热,而且向外界放热，由于Q<0，虽然空调器工作时依旧有电功W 输入系统，仍然W<0，但按闭口系统能量方程：W Q U -=?，

此时虽然Q 与W 都是负的,但W Q >，所以?U<0。可见室内空气热力学能将减少,相应地空气温度将降低。

3-6 下列各式，适用于何种条件？(说明系统、工质、过程)

1）?q=du+ ?w ；适用于闭口系统、任何工质、任何过程

2）?q=du+ pdv ；适用于闭口系统、任何工质、可逆过程

3）?q=c v dT+ pdv ；适用于闭口系统、理想气体、任何过程

4）?q=dh ；适用于开口系统、任何工质、稳态稳流定压过程

5）?q=c p dT- vdp 适用于开口系统、理想气体、可逆过程

3-8 对工质加热，其温度反而降低，有否可能？

答：有可能，如果工质是理想气体，则由热力学第一定律Q=ΔU+W 。理想气体吸热，则Q>0，降温则ΔT<0，对于理想气体，热力学能是温度的单值函数，因此，ΔU <0。在此过程中，当气体对外作功，W>0，且气体对外作功大于热力学能降低的量，则该过程遵循热力学第一定律，因此，理想气体能进行吸热而降温的过程。

3-9 “任何没有容积变化的过程就一定不对外做功“这种说法对吗？说明理由。

答：这种说法不正确。系统与外界传递的功不仅仅是容积功，还有轴功等形式，因此，系统经历没有容积变化的过程也可以对外界做功。

3-10 说明以下论断是否正确：

1） 气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加；

答：不正确。由热力学第一定律Q=ΔU+W ，气体吸热，Q>0，可能使热力学能增加，也可能膨胀做功。

2） 气体膨胀时一定对外做功；

答：不正确。自由膨胀就不对外做功。容积变化是做膨胀功的必要条件，不是充分条件。

3） 气体压缩时一定消耗外功；

答：不正确。气体冷却时容积缩小但是不用消耗外功。

4）应设法利用烟气离开锅炉时带走的热量。

答：不正确。热量是过程量，应该是“应设法利用烟气离开锅炉时带走的热能。”