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标准状态
10.在图3-15所示的T–s图上任意可逆过程1–2的热量如何表示?理想气体1和2状态间热力学能变化量、焓变化量能否在图上用面积表示?若1–2经过的是不可逆过程又如何?
曲线1-2下的曲边梯形面积就是任意可逆过程1–2的热量。dQ=TdS沿过程的积分。Q=?U+W,所以?U=Q–W。不可逆过程传热量不能用曲边梯形面积表达,但是热力学能和焓还可以用原方式表达,因
T
U 2 p=0 1 p 1 2 0
s v 为热力学能和焓都是状态参数,其变化与过程路径无关。
11.理想气体熵变计算式(3-39)、(3-41)、(3-43)等是由可逆过程导出,这些计算式是否可以用于不
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可逆过程初、终态的熵变?为什么?
可以。熵是状态参数,其变化与过程路径无关。
12.熵的数学定义式为ds=dq/T,又dq=cdT,故ds=(cdT)/T。因理想气体的比热容是温度的单值函数,所以理想气体的熵也是温度的单值函数,这一结论是否正确?若不正确,错在何处?
不正确。错在c不是状态参数,与过程有关。是温度单值函数的是定过程比热。 13.试判断下列各说法是否正确:
(1)气体吸热后熵一定增大;(2)气体吸热后温度一定升高;(3)气体吸热后热力学能一定增加;(4)气体膨胀时一定对外作功;(5)气体压缩时一定耗功。
(1)正确;(2)不正确;(3)不正确;(4)正确;(5)正确。
14.氮、氧、氨这样的工质是否和水一样也有饱和状态的概念,也存在临界状态?
是的。几乎所有的纯物质(非混合物)都有饱和状态的概念,也存在临界状态。此外的物质性质更为复杂。
15.水的三相点的状态参数是不是唯一确定的?三相点与临界点有什么差异?
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水的三相点的状态参数是唯一确定的,这一点由吉布斯相律确认:对于多元(如k个组元)多相(如f个相)无化学反应的热力系,其独立参数,即自由度n = k–f + 2。三相点:k =1,f = 3,故n = 0。
三相点是三相共存点,在该点发生的相变都具有相变潜热。临界点两相归一,差别消失,相变是连续相变,没有相变潜热。三相点各相保持各自的物性参数没有巨大的变化,临界点的物性参数会产生巨大的峰值变化。三相点和临界点是蒸汽压曲线的两个端点。三相点容易实现,临界点不容易实现。 16.水的汽化潜热是否是常数?有什么变化规律?
水的汽化潜热不是常数,三相点汽化潜热最大,随着温度和压力的提高汽化潜热逐渐缩小,临界点处汽化潜热等于零。
17.水在定压汽化过程中,温度保持不变,因此,根据q=?u+w,有人认为过程中的热量等于膨胀功,即q=w,对不对?为什么?
不对。?u=cv?T是对单相理想气体而言的。水既不是理想气体,汽化又不是单相变化,所以q=w的结论是错的。
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18.有人根据热力学第一定律解析式?q=dh–vdp和比热容的定义c=?q,所以认为?hdTp?cpT2T1?T是普遍适用
于一切工质的。进而推论得出水定压汽化时,温度不变,因此其焓变量?h哪里?
c=?q是针对单相工质的,不适用于相变过程。
dTp?cpT2T1?T=0。这一推论错误在
1.试以理想气体的定温过程为例,归纳气体的热力过程要解决的问题及使用方法。
要解决的问题:揭示过程中状态参数的变化规律,揭示热能与机械能之间的转换情况,找出其内 在规律及影响转化的因素。在一定工质热力性质的基本条件下,研究外界条件对能量转换的影响,从而加以利用。
使用的方法:分析典型的过程。分析理想气体的定值的可逆过程,即过程进行时限定某一参数不发生变化。 分析步骤
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1) 建立过程方程式;
2) 找出(基本)状态参数的变化规律,确定不同状态下参数之间的关系; 3) 求出能量参数的变化(过程功、技术功、热力学能、焓、熵、传热量等等); 4) 画出过程变化曲线(在T-s图、p-v图上)。
2.对于理想气体的任何一种过程,下列两组公式是否都适用?
?u=cv(t2–t1),?h=cp(t2–t1);q=?u=cv(t2–t1),q=?h=cp(t2–t1)
第一组都适用,第二组不适用。第二组第一式只适用于定容过程,第二式只适用于定压过程。 3.在定容过程和定压过程中,气体的热量可根据过程中气体的比热容乘以温差来计算。定温过程气体的温度不变,在定温膨胀过程中是否需要对气体加入热量?如果加入的话应如何计算?
需要加入热量。q=?u+w, 对于理想气体,q=w=RT1lnv2或q=?h+wt, 对于理想气体,q =wt=RT1lnv2。
v1v14.过程热量q和过程功w都是过程量,都和过程的途径有关。由理想气体可逆定温过程热量公式q=p1v1lnv2可知,只要状态参数p1、v1和v2确定了,q的数值也确定了,是否可逆定温过程的热量q与
v1.