第二章
思考题
绝热刚 性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。问：⑴ 空气的热力学能如何变化？ ⑵ 空气是否作出了功？ ⑶ 能否在坐
标图上表示此过程？为什么？
答：（1）空气向真空的绝热自由膨胀过程的热力学能不变。 （2）空气对外不做功。
（3）不能在坐标图上表示此过程，因为不是准静态过程。
2. 下列说法是否正确？
⑴ 气体膨胀时一定对外作功。
错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。 ⑵ 气体被压缩时一定消耗外功。
对，因为根据热力学第二定律，气体是不可能自压缩的，要想压缩体积，必须借助于外功。
⑶ 气体膨胀时必须对其加热。
错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，不用对其加热。 ⑷ 气体边膨胀边放热是可能的。
对，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边膨胀边放热。 ⑸ 气体边被压缩边吸入热量是不可能的。
错，比如多变过程，当n大于k时，可以实现边压缩边吸热。 ⑹ 对工质加热，其温度反而降低，这种情况不可能。
错，比如多变过程，当n大于1，小于k时，可实现对工质加热，其温度反而降低。
4. “任何没有体积变化的过程就一定不对外作功”的说法是否正确？
答：不正确，因为外功的含义很广，比如电磁功、表面张力功等等，如果只考虑体积功的话，那么没有体积变化的过程就一定不对外作功。
5. 试比较图2-6所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各
量的大小：⑴ W12与W1a2； (2) ?U12 与 ?U1a2； (3)
1
图2-6 思考题4附图
Q12与Q1a2 答：（1）W1a2大。
(2)一样大。 （3）Q1a2大。
6. 说明下列各式的应用条件：
⑴ q??u?w
闭口系的一切过程 ⑵ q??u??pdv
闭口系统的准静态过程 ⑶ q??u?(p2v2?p1v1)
开口系统的稳定流动过程，并且轴功为零 ⑷ q??u?p(v2?v1)
开口系统的稳定定压流动过程，并且轴功为零；或者闭口系统的定压过程。
7. 膨胀功、轴功、技术功、流动功之间有何区别与联系？流动功的大小与过程特性有无关
系？
答：膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功；轴功是指工质流经热力设备（开口系统）时，热力设备与外界交换的机械功，由于这个机械功通常是通过转动的轴输入、输出，所以工程上习惯成为轴功；而技术功不仅包括轴功，还包括工质在流动过程中机械能（宏观动能和势能）的变化；流动功又称为推进功，1kg工质的流动功等于其压力和比容的乘积，它是工质在流动中向前方传递的功，只有在工质的流动过程中才出现。对于有工质组成的简单可压缩系统，工质在稳定流动过程中所作的膨胀功包括三部分，一部分消耗于维持工质进出开口系统时的流动功的代数和，一部分用于增加工质的宏观动能和势能，最后一部分是作为热力设备的轴功。对于稳定流动，工质的技术功等于膨胀功与流动功差值的代数和。如果工质进、出热力设备的宏观动能和势能变化很小，可忽略不计，则技术功等于轴功。
习 题
2-1
解：W?Q?ΔU?50?80??30kJ ，所以是压缩过程
2
2-2 2-3
解：W膨?Q吸?W压?Q放?2000?650?1200?1450kJ 解：ΔU?Q?2?103?3600?7.2?106J/h
2－4解：状态b和状态a之间的内能之差为：
ΔUab?Ub?Ua?Q?W?100?40?60kJ
所以，a-d-b过程中工质与外界交换的热量为：
Qa?d?b?ΔUab?W?60?20?80kJ
工质沿曲线从b返回初态a时，工质与外界交换的热量为：
Qb?a?Ua?Ub?W??ΔUab?W??60?30??90kJ
根据题中给定的a点内能值，可知b点的内能值为60kJ，所以有:
?Uad?Ub?Ud?60?40?20kJ
由于d-b过程为定容过程，系统不对外作功，所以d-b过程与外界交换的热量为：
Qd?b?Ud?Ub??Udb?20kJ
所以a-d-b过程系统对外作的功也就是a-d过程系统对外作的功，故a-d过程系统与外界交换的热量为：
Qa?d?Ud?Ua?Wa?d??Uad?Wa?d?b?40?(?20)?60kJ
2－5
过程 1-2 2-3 3-4 4-1 2-5
解：由于汽化过程是定温、定压过程，系统焓的变化就等于系统从外界吸收的热量，即汽化潜热，所以有：
Q kJ 1390 0 -1000 0 W kJ 0 395 0 -5 ?U kJ 1390 -395 -1000 5 Δh?q?2257kJ/kg
内能的变化为：
Δu??h??(pv)??h?p(v2?v1)?2257?1.01?10?(0.001?1.674)?2088kJ/kg
3
2