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以下为《高等工程热力学与传热学》思考题(大学 单春贤)答案,该答案由多人完成,可
能不完全并不保证正确率。答案仅供参考。
高等工程热力学
1、稳定态 :当系统与外界之间不存在是外界遗留下有限变化的作用时,不会发生有限状态变化的系统状态。 处于稳定态的系统, 只要没有受到是外界留下有限变化的作用,就不可能产生有限速率的状态变化。
平衡态: 当系统的各个参数不随时间而变化,且系统与外界不存在能量与物质的交换,则系统达到平衡态。
联系:稳定平衡态: 一个约束系统,当只容许经历在外界不留下任何净影响的过程时,从一个给定的初始容许态能够达到唯一的一个稳定态。
区别:平衡是不存在各种势差;而稳定是状态不随时间变化。
如果一系统在不受外界影响的条件下,已处于稳定态,该系统不一定处于平衡态。
2、热力学第一定律能量表述 : 加给热力系的热量,等于热力系的能量增量与
热力系对外作功之和。 dQ dE dW ; 在热力系统的两个给定稳态之间进行的
一切绝热过程的功都是相同的。
热力学第二定律能量表述 :克劳修斯说:不可能把热从低温物体传导高温物体而不引起其他变化,即热从低温物体不可能自发地传给高温物体。
热力学第一定律的火用、 火无表述 :在任何过程中,火用和火无的总量保持不变。热力学第二定律的火用、火无表述 :若是可逆过程,则火用保持不变;若是不可逆过程,则部分转化为火无,火无不能转化为火用。
3、处于稳定态的系统,只要没有受到使外界留下有限变化的作用,就不可能产生有限速率的状态变化。 当系统与外界之间不存在使外界遗留下有限变化的作用时,不会发生有限状态变化的系统状态。重物下落时,由于受到重力作用,做匀加速运动,速率发生变化,若不对外界产生影响,则过程不可能实现。
4、( 1) FAC (P, V, P'',V'')
0
P ''V ''
PV nbP
FBC (P',V', P'',V'')
0
P''V ''
P'V 'V '
V ' nB'
PV nbP
f AC (P,V,P'')
P'V 'V '
V ''
V ''
fBC (P',V', P'')
P ''
(V'
nB') P''
合并消去 V ''
f AC (P, V, P'')
f BC (P',V', P'')
即
PV
nbP
P'V 'V '
(* )
P ''
(V'
nB') P''
f AC
(P'')
A (P, V)
(P'')
f BC
(P'')
B (P',V')
(P'')
A (P, V)
B (P',V')
V '' f AC (P, V, P'')
(P'')
A (P, V)
(P'')
A (P, V)
V ''
(P'')
C (P'',V'')
(P'')
(P'')
得 A (P,V)
B (P',V')
C (P'',V'')
PV
nbP
P'V '2
V ' nB '
5、 ds
du
pdv 4.15 dT
pdv
T
T
水不可压缩,得 ds 4.15 dT
T
即 Vs 4.15ln T2 T1
混合后的温度为 350K
所以 Vsa
4.15ln 350
300
Vsb
350
4.15ln
400
Vs Vs
Vs 4.15ln 49
0
a
b
48
因此绝热混合后熵增加,自然界一切自发的过程均为熵增加的过程
6、(1)吸热过程熵不一定增加,熵增不一定是吸热过程,也可能因为做功导致熵增。
( 2)放热过程不一定熵减小, 熵减小不一定是放热过程, 也有可能是做功导致。
7、熵流与熵产都是熵增,但熵流表示的是由于与系统与外界传热引起的熵增,而熵产表示不可逆产生的熵增。 熵是状态参数, 而熵流与熵产都取决于过程的特性。
8、 1-A
是定压过程,故 P1
PA
2
105 Pa
A-2 是定熵过程,等熵指数 k
cp
1.40
cv
k
1
105
1.4
1
TA
T2 ( PA ) k
300 (2
) 1.4
365.7K
P2
1
10
1) 1- A 过程:
功: wi1 A
cv (TA
T1)
132.33kJ/ kg
推挤功: wd1 A
p0 (V A
V1)
p0 ( RgTA
RgT1 )
26.45kJ/ kg
P
P
A
1
轴功: wx1
A
wx1
A
wd 1
A
105.88kJ/ kg
外功: we1
A
cr (T A
T1)
wi1 A(c p
cv )(T A
T1 )52.89 kJ/ kg
A-2 过程:
功: wiA 2
cv (TA
T2 ) 47.17 kJ/ kg
推挤功 wdA
2
p0 (V2
VA )
p0 ( RgT2
Rg TA )
33.62kJ/ kg
P2
PA
轴功: wxA
2
wiA
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