工程热力学名词解释+简答题

第一章基本概念和定义热力系统：被人为划分出来作为热力学分析的有限物质系统；闭口系开口系绝热系孤立系质量交换×√-×热量交换√√××基本概念平衡状态：系统在无外力作用下，宏观状态参数不随时间变化；常用状态参数：压力p、温度T、体积V、热力学能U、焓H和熵S，其中P、T、V可以直接用仪器测量得到，为基本状态参数，U、H、S为计算得到；准平衡过程：在无限小势差推动下，由一系列平衡状态组成的过程；可逆过程：系统完成某一热力过程之后，能够沿原路径逆向进行，系统和外界环境均能返回到原来的过程，并且不引起其他变化。准平衡过程+无耗散简单可压缩系：热力系统与外界的功量交换只有体积变化功。功和热量对比功和热量均是能量传递的度量，都是过程量，但功是宏观运动的能量传递，体现的是能量的有序性，热量是微观粒子热运动的能量传递，体现的是能量的无序性。此外功可以完全转化为热，热转化成功需要条件。第二章热力学第一定律热力学能：物质内部微观粒子热运动具有的能量总和；基本概念热力学第一定律：热量与其他能量相互转换的过程中，总体能量保持不变。实质是能量守恒；第一类永动机：不消耗任何能量但可以源源不断的输出动力的机械装备。第三章气体和蒸汽的性质理想气体：气体分子是弹性的，不具有体积，分子之间没有相互作用力的理基本概念想模型，实际中压力小的气体通常可以看成理想气体。比热容：单位质量的物体升高1℃所吸收的热量；定压比热容与定容比热容；理想气体热力性质特点1.理想气体符合PV=mRgT方程；2.理想气体的定压比热容Cp和定容比热容Cv是温度的单值函数，且符合迈耶公式；3.理想气体的焓值H与热力学能U只与温度相关。第五章热力学第二定律热力学第二定律：基本概念（克劳休斯说法）热不能自发地，不付代价地从低温物体传至高温物体；（开尔文说法）不可能从单一热源吸热，使其全部转换为功，而不引起其他变化；实质：自发过程逆向进行需要付出代价；自发过程：功热转换、温差传热、自由膨胀、混合过程；第二类永动机：从环境大气或者海水里吸热不断转换为机械功机械装备；卡诺循环：两个恒温热源间由两个定温过程和两个绝热过程组成的循环；卡诺定理：（1）所有工作在同温热源和同温冷源的一切可逆循环，热效率相等，与工质无关；（2）同温热源与同温冷源之间工作的一切不可逆循环，其热效率均比卡诺循环低；孤立系统熵增原理：任何实际的热力过程均是不可逆过程，实际中孤立系统的热力过程只能沿着熵增加的方向进行；熵流：由于热量交换产生的熵；熵产：由于不可逆因素产生的熵，不可逆过程熵产必然大于零；第六章实际气体的性质及热力学一般关系式压缩因子：反应实际气体相对理想气体的偏离程度，Z=Pv/RgT，与气体总类有关，也与温度和压力有关；基本概念临界压缩因子：气体临界点的压缩因子；对应态原理：满足同一对比态方程的同种物质，如果对比压力Pr、对比温度Tr、对比比体积vr中两个相等，则剩下一个必然相等，物质就处于对应态中；第七章气体与蒸汽的流动基本概念绝热滞止过程：气体在绝热流动过程中，因受到某一障碍物的阻挡，流速降为零的过程；稳定流动的基本方程：连续性方程、能量方程、过程方程、声速方程；马赫数(Ma)：气体流速与当地声速的比值；Ma1，亚声速流动，渐缩；Ma=1，声速流动，截面积最小；Ma1，超声速流动，渐扩；节流：流体在管道内流动时，流经阀门、孔板的等设备，由于局部阻力，流体压力降低，这种现象称为节流，绝热节流是等焓、熵增、降压过程，温度变化和实际过程有关；焦耳—汤姆逊系数（μ）：μ0，节流后温度降低；μ=0，温度不变；μ0，节流后温度升高；简答题1.闭口系统与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？答：不一定是，稳定流动的热力系统内质量恒定，是开口系。2.平衡状态和稳定状态有什么区别和联系？答：平衡状态和稳定状态中，各点的状态参数均不会随时间的变化而变化。平衡状态在不受外力和势差的情况下，各点参数保持不变，稳定状态则是在外力作用的情况下，各点参数保持不变。3.经历一个不可逆过程之后，系统是否能回到原来状态？包括系统和外界的整个系统是否能恢复到原来状态？答：系统可以恢复到原来的状态，但需要付出代价，由于是经历了不可逆过程，系统和外界的整个系统不可能恢复到原来的状态。4.热力学能是热量吗？答：热力学能也可以称作内能，包括分子之间的势能及分子运动的动能等一切能量，不单单指的是热量。5.为什么推动功出现在开口系的能量方程中，不出现在闭口系的能量方程中？答：推动功是由于工质的流动传递的功，闭口系中与外界无质量交换，所以没有推动功。6.气体流入真空系统，是否需要推动功？答：不需要，推动功是流体流动过程中，推动流动方向上流体微团流动所产生的功，所以气体流入真空系统不产生推动功。7.怎么样正确看待理想气体这一概念？在进行实际计算过程中，如何决定是否可以采用理想气体的一些公式？答：理想气体是指气体分子是弹性的、不具备体积的、分子之间无相互作用力的气体，实际计算过程中，分子之间的距离远大于分子体积的气体状态均可以看作理想气体进行计算，如比体积大、压力低的气体。8.迈耶公式是否适用于动力工程中的高压水蒸气？是否适用于地球大气中的水蒸气？答：迈耶公式适用于理想气体，高压水蒸气由于压力高，分子之间的距离小，不能视作理想气体，故迈耶公式不能使用；地球大气的水蒸气可视作理想气体，可以使用迈耶公式计算。9.判断某一热力过程是否可逆有哪些方法？答：克劳休斯积分不等式、孤立系统熵增原理、卡诺定理。10.简述概括性卡诺循环和等效卡诺循环？答：概括性卡诺循环又称双热源间极限回热循环，由两个可逆定温过程和两个同类型的可逆循环组成，两个同类型的可逆循环热量之间回热，达到与卡诺循环相同热效率的循环；实际的循环中，不可能做到热源和冷源的温度不变，为了分析方便，对变温热源等效为平均吸放热温度，这种等效的方法称作等效卡诺循环。11.热力学第二定律能否表达为：机械能可以全部转化为热能，而热能不可能全部转换为机械能？答：不能，自发过程要逆向进行需要付出代价，热能不可能全部转化为功而不产生其他变化。12.自发过程是不可逆过程，非自发过程必为可逆过程，这一说法是否正确？答：不正确，自发过程具有方向性，必为不可逆过程，非自发过程在一定的条件下，理论上也可以做到可逆，实际中不可逆因素不可避免，所以实际中非自发过程也是不可逆过程，13.热力过程有哪些不可逆因素？答：摩擦生热、有限温差传热、电阻发热、化学反应热、扩散、混合、物质相变等14.实际气体性质与理想气体性质差异产生的原因是什么？在什么条件下可以将实际气体当作理想气体进行处理？答：理想气体是气体分子弹性的、不具有体积的质点，忽略分子间相互作用力的气体，实际气体分子具有体积且分子间的作用力真实存在，因此实际气体和理想气体会存在差异。工程计算中，低压、比体积大的气体均可以看成是理想气体，比如地球周围的大气。15.什么是理想气体的多变过程？由于多变过程的指数可以为任意实数，因此是否认为多变过程可代表理想气体的任意热力过程？答：理想气体的多变过程是指气体的基本参数满足Pv=常数的可逆过程；多变过程不能代表理想气体的任意过程，多变过程要满足Pv=常数。16.什么叫对应态原理？答：满足同一对比态方程的同种物质，如果对比压力Pr、对比温度Tr、对比比体积vr中两个相等，则剩下一个必然相等，物质就处于对应态中。17.对改变气体流速起主要作用的是通道的形状还是气体本身的状态变化？答：主要是气体本书的状态变化，流道形状也是气流流速改变的重要条件，两者不可或缺，在特定场合，通道也可以成为主要因素。18.既然绝热节流前后焓值不变，为什么作功能力有损失？答：绝热节流前后气体的压力降低，气体膨胀，但未对外作功，导致焓值前后不变，该作出的功没有作出，就产生了做功能力损失。（答案略有疑问）19.活塞式压气机的压气过程已经接近等温了，有时仍然采用分级压缩，为什么？答：分级压缩可以提高容积效率，每一级的增压比减小，故相同的余隙容积对容积效率的有害影响降低，所以提高了整体的容积效率。20.为什么压缩空气制冷循环及压缩蒸汽制冷循环不采用逆卡诺循环？答：实际过程中定温加热和定温排热不容易实现，所以采用定压加热和定压排热来代替。nn21.蒸汽动力系统中的水泵进出口压力远大于燃气轮机压气机中的压力差，为什么燃气轮机作功的大部分被压气机消耗，而蒸汽动力循环中水泵消耗的功可以忽略？答：蒸汽动力循环中水泵压缩为液体，而燃气轮机中压气机压缩为气体，液体的压缩性比气体差。22.能否在汽轮机中将全部蒸汽抽出来用于回热，这样可以取消凝汽器，从而提高效率？答：不能，根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热，并使其全部作功而不引起其他变化。该过程不对外放热，单一热源吸热作功，违背了热力学第二定律。23.压缩过程需要耗功，为什么内燃机在燃烧之前都要有一个压缩过程？答：压缩过程能够提高工质的压力，提高了工质的平均吸热温度，从而提高热效率。24.利用人力打气筒为车胎打气时用湿布包裹气筒的下部，会发现打气时轻松了一点，工程上压气机气缸常以水冷却或者气缸上有肋片，为什么？答：气体压缩过程中，等温压缩所需要的技术工最小，将压气机里气体的热量排出能够节省功量。25.活塞式压气机生产高压气体时为什么要采用多级压缩级间冷却的工艺？答：（1）提高容积效率，多级压缩可以减小每一级的增压比，从而减小了余隙容积产生的有害影响；（2）级间冷却有利于将压缩过程中产生的热量排出，由于气体压缩时，等温压缩所需要的技术工最小，因此可以减少压缩时的功量消耗；（3）多级压缩级间冷却将压缩气体时产生的热量排出，使得最终出口的气体温度降低，在生产高压气体的压气机中，降低出口温度，使得过程更加安全。26.燃气轮机装置循环中，压气机耗功占了燃气轮机输出功的很大一部分，为什么广泛应用于飞机、船舶等场合？答：燃气轮机没有往复运动部件以及由此引起的不平衡惯性力，所以可以设计成很高的旋转速度，并且工作过程是连续的，因此它可以在重量和尺寸都很小的情况下发出很大的功率，广泛运用于飞机、船舶等场合。27.用蒸汽做循环工质，其放热过程为定温过程，而我们又常说定温吸热和定温放热过程最为有利，可是为什么在大多数情况下正气循环比柴油循环的热效率低？答：蒸汽循环中吸热温度较低，而柴油机循环，燃烧室内柴油燃烧可以到达很高的温度，吸热温度远高于正气循环的温度，而排气温度相差不大，因此柴油机的循环热效率比蒸汽循环的热效率更高。28.各种实际循环的热效率无论是内燃机循环、燃气轮机循环、蒸汽循环都与工质有关，这些事实是否与卡诺定理相矛盾？答：不矛盾，实际循环中，吸热和放热的温度与工质的物理性质有关，因此不同的工质在同一循环中热效率会不一致。卡诺定理指的是能达到相同吸放热温度的可逆热机的热效率相同，与工质无关。29.家用冰箱的使用说明书上指出，冰箱应该放置在通风处，并距离墙壁适当距离，以及不要把冰箱温度设置过低，为什么？答：放在通风处，距离墙壁适当距离，可以使得冰箱能够更好地排热，局部温度降低，增加冰箱的制冷系数；不要把冰箱的温度设置过低，冷库温度越低，制冷系数越小。30.压缩蒸汽制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法，为什么？答：压缩空气制冷循环不能采用节流阀代替膨胀机，因为空气视作理想气体，绝热节流为不可逆过程，过程中熵会增大，减少了制冷量；压缩蒸汽制冷循环在膨胀过程中干度很小，节流过程中得到的膨胀功也很小，对制冷量的影响很小。31.为什么阴雨天晒衣服不容易干，而晴天容易干？答：阴雨天气的空气湿度大，空气吸取水蒸气的能力差，所以晒衣服不容易干，晴天则相反。32.为何冬季人在室外呼出的气是白色雾状？冬季室内有供暖装置时，为什么会感觉到空气干燥？用火炉取暖时，经常在火炉上放一壶水，目的何在？答：人呼出的气体是为饱和湿空气，在环境中放热冷却，过程中湿空气的含湿量不变，温度降低，当低于露点温度时就会有水蒸气凝结析出，形成白色雾状气体。冬季室内有供热装置时，温度升高，空气中的含湿量会减少，因此会觉