30.什么是热力学第一定律,它的表达式是怎样的? 热可以变为功,功可以变为热,一定量的热消失时,必产生一定量的 功,消耗一定量的功时,必出现与之对应的一定量的热。 热力学第一定律的表达式如下 Q=AG (1-15) 式中A在工程单位制中A=1/427kcal/(kgf·m)在国际单位制中 工程热量均用焦耳(J)为单位,则A=1即Q=ω 附图闭口系统内(不考虑工质的进出),外界给系统输入的能量是加入 的热量q,系统向外界输出的能量为功W,系统内工质本身所具有的能量只 是内能μ,根据能量转换与守恒定律可知 输入系统的能量一输出系统的能量=系统内工质本身能量的增量,即 当工质为1kg时 q-G=△ 当工质为m公斤时则: Q-W=△U 上两式中q,Q—一外界加给工质的热量,J/kg,J; △μ,△U——工质内能的变化量,J/kg,J; ,W—一工质所做的功,J/kg,J 31.热力学第一定律的实质是什么?它说明什么问题? 热力学第一定律的实质是能量守恒与转换定律在热力学上的一种特定 应用形式。它说明了热能与机械能互相转换的可能性及其数值关系
11 30．什么是热力学第一定律，它的表达式是怎样的？ 热可以变为功，功可以变为热，一定量的热消失时，必产生一定量的 功，消耗一定量的功时，必出现与之对应的一定量的热。 热力学第一定律的表达式如下： Q＝Aω （1—15） 式中 A 在工程单位制中 A＝1／427 kcal／（kgf·m）在国际单位制中， 工程热量均用焦耳（J）为单位，则 A＝1 即 Q＝ω。 附图闭口系统内（不考虑工质的进出），外界给系统输入的能量是加入 的热量 q，系统向外界输出的能量为功 W，系统内工质本身所具有的能量只 是内能μ，根据能量转换与守恒定律可知， 输入系统的能量－输出系统的能量＝系统内工质本身能量的增量，即 当工质为 1kg 时： q－ω＝Δμ 当工质为 m 公斤时则： Q－W＝ΔU （1—16） 上两式中 q，Q——外界加给工质的热量，J／kg，J； Δμ，ΔU——工质内能的变化量，J／kg，J； ω，W——工质所做的功，J／kg，J。 31．热力学第一定律的实质是什么？它说明什么问题？ 热力学第一定律的实质是能量守恒与转换定律在热力学上的一种特定 应用形式。它说明了热能与机械能互相转换的可能性及其数值关系
32.什么是不可逆过程? 存在摩擦,涡流等能量损失使过程只能单方向进行,不可逆转的过程 叫做不可逆过程。实际的过程都是不可逆过程。 33.什么叫等容过程?等容过程中吸收的热量和所做的功如何计算? 容积(或比容)保持不变的情况下进行的过程叫等容过程。由理想气 体状态方程pν=RT得p/T=R/v=常数,即等容过程中压力与温度成 正比。因△v=0,所以容积变化功o=0,则q=△μ+=△=2一共, 也即等容过程中,所有加入的热量全部用于增加气体的内能 34.什么叫等温过程?等温过程中工质吸收的热量如何计算? 温度不变的情况下进行的热力过程叫做等温过程。由理想气体状态方 程p=RT对一定的工质则p=RT=常数,即等温过程中压力与比容成 反比 其吸收热量: q=△μ+ q=T(S2-S1)。 (1-18) 35.什么叫等压过程?等压过程的功及热量如何计算? 工质的压力保持不变的过程称为等压过程,如锅炉中水的汽化过程, 乏汽在凝汽器中的凝结过程,空气预热器中空气的吸热过程都是压力不变
12 32．什么是不可逆过程？ 存在摩擦，涡流等能量损失使过程只能单方向进行，不可逆转的过程 叫做不可逆过程。实际的过程都是不可逆过程。 33．什么叫等容过程？等容过程中吸收的热量和所做的功如何计算？ 容积（或比容）保持不变的情况下进行的过程叫等容过程。由理想气 体状态方程 pν＝R T 得 p／T＝R／ν＝常数，即等容过程中压力与温度成 正比。因Δν＝0，所以容积变化功ω＝0，则 q＝Δµ＋ω＝Δµ＝µ2－µ1， 也即等容过程中，所有加入的热量全部用于增加气体的内能。 34．什么叫等温过程？等温过程中工质吸收的热量如何计算？ 温度不变的情况下进行的热力过程叫做等温过程。由理想气体状态方 程 pν＝R T 对一定的工质则 pν＝RT＝常数，即等温过程中压力与比容成 反比。 其吸收热量： q＝Δµ＋ω （1—17） q＝T(S2－S1)。 （1—18） 35．什么叫等压过程？等压过程的功及热量如何计算？ 工质的压力保持不变的过程称为等压过程，如锅炉中水的汽化过程 ， 乏汽在凝汽器中的凝结过程，空气预热器中空气的吸热过程都是压力不变
时进行的过程 由理想气体状态方程pν=RT得T/=p/R=常数,即等压过程中 温度与比体积成正比。 等压过程做的功: (1-19) 等压过程工质吸收的热量 u+=(p2-11)+p( (2+p2V2)-(p1+p1V)=h-h (1-20) 36.什么叫绝热过程?绝热过程的功和内能如何计算? 在与外界没有热量交换情况下所进行的过程称为绝热过程。如汽轮机 为了减少散热损失,汽缸外侧包有绝热材料,而工质所进行的膨胀过程极 快,在极短时间内来不及散热,其热量损失很小,可忽略不计,故常把工 质在这些热机中的过程作为绝热过程处理。 因绝热过程 q=0,则q=△u+o (1-21) (1-22) 即绝热过程中膨胀功来自内能的减少,而压缩功使内能增加 =[1/(k-1)](pV1-p2V2) (1-23) k为绝热指数,与工质的原子个数有关。单原子气体k=1.67,双原子 气体k=1.4,三原子气体k=1.28
13 时进行的过程。 由理想气体状态方程 pν＝R T 得 T／ν＝p／R＝常数，即等压过程中 温度与比体积成正比。 等压过程做的功： ω＝p（ν2－ν1） （1—19） 等压过程工质吸收的热量： q＝Δμ＋ω＝（μ2－μ1）＋p（ν2－ν1） ＝（μ2＋p2ν2）－（μ1＋p1ν）＝h2－h1 （1—20） 36．什么叫绝热过程？绝热过程的功和内能如何计算？ 在与外界没有热量交换情况下所进行的过程称为绝热过程。如汽轮机 为了减少散热损失，汽缸外侧包有绝热材料，而工质所进行的膨胀过程极 快，在极短时间内来不及散热，其热量损失很小，可忽略不计，故常把工 质在这些热机中的过程作为绝热过程处理。 因绝热过程 q＝0，则 q＝Δμ＋ω （1—21） ω＝-Δμ （1—22） 即绝热过程中膨胀功来自内能的减少，而压缩功使内能增加。 ω＝[1／（k－1）]（p1ν1－p2ν2） （1—23） k 为绝热指数，与工质的原子个数有关。单原子气体 k＝1.67，双原子 气体 k＝1.4,三原子气体 k＝1.28
37.什么叫等熵过程? 熵不变的热力过程称为等熵过程。可逆的绝热过程,即没有能量损失 的绝热过程为等熵过程。在有能量损耗的不可逆过程中,虽然外界没有加 入热量,但工质要吸收由于摩擦、扰动等损耗而转变成的热量,这部分热 量使工质的熵是增加的,这时绝热过程不为等熵过程。汽轮机工质膨胀过 程是个不可逆的绝热过程 38.简述热力学第二定律 热力学第二定律说明了能量传递和转化的方向、条件、程度。它有两 种叙述方法 ①从能量传递角度来讲:热不可以能自发地不付代价地,从低温物体 传至高温物体 ②从能量转换角度来讲:不可能制造出从单一热源吸热,使之全部转 化成为功而不留下任何其它变化的热力发动机。 39.什么叫热力循环? 工质从某一状态点开始,经过一系列的状态变化又回到原来这一状态 点的封闭变化过程叫做热力循环,简称循环。 40.什么叫循环的热效率?它说明什么问题? 工质每完成一个循环所做的净功ω和工质在循环中从高温热源吸收的 热量q的比值叫做循环的热效率,即:
14 37．什么叫等熵过程？ 熵不变的热力过程称为等熵过程。可逆的绝热过程，即没有能量损失 的绝热过程为等熵过程。在有能量损耗的不可逆过程中，虽然外界没有加 入热量，但工质要吸收由于摩擦、扰动等损耗而转变成的热量，这部分热 量使工质的熵是增加的，这时绝热过程不为等熵过程。汽轮机工质膨胀过 程是个不可逆的绝热过程。 38．简述热力学第二定律。 热力学第二定律说明了能量传递和转化的方向、条件、程度。它有两 种叙述方法： ①从能量传递角度来讲：热不可以能自发地不付代价地，从低温物体 传至高温物体。 ②从能量转换角度来讲：不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转 化成为功而不留下任何其它变化的热力发动机。 39．什么叫热力循环？ 工质从某一状态点开始，经过一系列的状态变化又回到原来这一状态 点的封闭变化过程叫做热力循环，简称循环。 40．什么叫循环的热效率？它说明什么问题？ 工质每完成一个循环所做的净功ω和工质在循环中从高温热源吸收的 热量 q 的比值叫做循环的热效率，即：
/g (1-24) 循环的热效率说明了循环中热转变为功的程度,η越高,说明工质从 热源吸收的热量中转变为功的部分越多,反之,转变为功的部分越少。 41.从卡诺循环的热效率得出哪些结论? 从n=1-T2/T1中可以得出以下几点结论: ①卡诺循环的热效率决定于热源温度T1和冷源温度T2,而与工质性质 无关,提高T1和降低T,可以提高循环热效率。 ②卡诺循环热效率只能小于1,而不能等于1,因为要使T1=∞(无穷 大)或T2=0(绝对零度)都是不可能的。也就是说,q2损失只能减少而无 法避免。 ③当T1=T2时,卡诺循环的热效率为零。也就是说,在没有温差的体 系中,无法实现热能转变为机械能的热力循环,或者说,只有一个热源装 置而无冷却装置的热机是无法实现的。 42.什么叫汽化?它分为哪两种形式? 物质从液态变成汽态的过程叫汽化。它分为蒸发和沸腾两种形式。 液体表面在任何温度下进行的比较缓慢的汽化现象叫蒸发。 液体表面和内部同时进行的剧烈的汽化现象叫沸腾。 43.什么叫凝结?水蒸气凝结有什么特点? 物质从气态变成液态的现象叫凝结,也叫液化
15 η＝ω／q （1—24） 循环的热效率说明了循环中热转变为功的程度，η越高，说明工质从 热源吸收的热量中转变为功的部分越多，反之，转变为功的部分越少。 41．从卡诺循环的热效率得出哪些结论？ 从η＝1－Τ2／Τ1 中可以得出以下几点结论： ①卡诺循环的热效率决定于热源温度Τ1和冷源温度Τ2，而与工质性质 无关，提高 T1和降低 T1，可以提高循环热效率。 ②卡诺循环热效率只能小于 1，而不能等于 1，因为要使Τ1＝∞（无穷 大）或 T2＝0（绝对零度）都是不可能的。也就是说，q2损失只能减少而无 法避免。 ③当 T1＝T2 时，卡诺循环的热效率为零。也就是说，在没有温差的体 系中，无法实现热能转变为机械能的热力循环，或者说，只有一个热源装 置而无冷却装置的热机是无法实现的。 42．什么叫汽化？它分为哪两种形式？ 物质从液态变成汽态的过程叫汽化。它分为蒸发和沸腾两种形式。 液体表面在任何温度下进行的比较缓慢的汽化现象叫蒸发。 液体表面和内部同时进行的剧烈的汽化现象叫沸腾。 43．什么叫凝结？水蒸气凝结有什么特点？ 物质从气态变成液态的现象叫凝结，也叫液化