工程热力学习题解答-7

第七章水蒸气性质和蒸汽动力循环思 考 题理想气体的热力学能只是温度的函数，而实际气体的热力学能则和温度 及压力都有关。试根据水蒸气图表中的数据，举例计算过热水蒸气的热力学能以 验证上述结论。［答］:以

第七章水蒸气性质和蒸汽动力循环 思考 题 1. 理想气体的热力学能只是温度的函数，而实际气体的热力学能则和温度 及压力都有关。试 根据水蒸气图表中的数据，举例计算过热水蒸气的热力学能以 验证上述结论。 ［答］:以的过热水蒸汽为例，当压力分别为、、及时，从 表中 500CIbar30barlOObar300bar u= h-pv 可查得它们的培值及比容，然后可根据计算它们的热力学能，计算结果列于 表中： q°C] P[bar] v[m/kg] Zi[kJ/kg] “[(kJ/kg)] 3 1 3.565 3487.9 3131.4 30 0.1161 3456.4 3108.4 500 100 0.03277 3374.1 3046.4 300 0.008679 3083.9 2823.5 由表中所列热力学能值可见：虽然温度相同，但由于是实际气体比容不同，热力学能值 也不 同。 2. dh=c6T. 根据式卜=(*).］可知：在定压过程中这对任何物质都适 用，只要过程是 (3-31) P dh =cdT=0 定压的。如果将此式应用于水的定压汽化过程，则得 P (因为水定压汽化时温度不变，然而众所周知，水在汽化时嬉是增加的 。问题 dT=())(d/?>0) o 到底出在哪里？ dfdT ［答］:的确，可用于任何物质，只要过程是定压过程。水在汽化时，压力不 变，温度也 不变，但仍然吸收热量(汽化潜热)吸热而不改变温度，其比热应为无穷大，即 此处的亦即为•， qG ) g=8° 而此时不定值，因此这时的炮差或热量(潜热) 不同通过比热和温差的乘积来计算。 *=80= 3. 物质的临界状态究竟是怎样一种状态？ ［答］：在较低压力下，饱和液体和饱和蒸汽虽具有相同的温度和压力，但它们的密度 却有 很大的差别，因此在重力场中有明显的界面(液面)将气液两相分开，随着压力升高， 两饱和相的密 度相互接近，而在逼近临界压力(相应地温度也逼近临界温度)时，两饱和相 的密度差逐渐消失。流 体的这种汽液两相无法区分的状态就是临界状态。由于在临界状态卜, 各微小局部的密度起伏较大， 引起光线的散射形成所谓临界乳光。 4. 各种气体动力循环和蒸汽动力循环，经过理想化以后可按可逆循环进行 计算，但所得理 论热效率即使在温度范围相同的条件下也并不相等。这和卡诺定 理有矛盾吗？