工程熱力學精要與題解（簡體書）

《清華大學能源動力系列教材：工程熱力學精要與題解》是清華大學國家級精品課“工程熱力學”的教學材料之一，可作為主教材《工程熱力學（第2版）》的教學參考用書，也可單獨使用。為了便於與主教材對照參考，《清華大學能源動力系列教材：工程熱力學精要與題解》各章的排序與主教材基本相同。每章內容包括主要要求、內容精要、思考題和習題的詳細解答以及解題中易出現的問題和相關提示等。內容安排循序漸進，注重引導讀者清晰理解和掌握基本概念、基本定律及基本定理，明確重點和難點，培養從熱力學的角度抽象和解決實際問題的思維和能力。
《清華大學能源動力系列教材：工程熱力學精要與題解》適宜讀者對象：能源、動力、工程熱物理、製冷與低溫、化工及核工程等專業學生、教師及工程技術人員等。．

《清華大學能源動力系列教材:工程熱力學精要與題解》適宜讀者對象：能源、動力、工程熱物理、制冷與低溫、化工及核工程等專業學生、教師及工程技術人品等。

第1章 基本概念
1—1 處理工程熱力學問題的一般方法
1—2 本章主要要求
1—3 本章內容精要
1—3—1 熱力系統
1—3—2 狀態和狀態參數
1—3—3 基本狀態參數
1—3—4 平衡狀態及狀態參數坐標圖
1—3—5 準靜態過程與可逆過程
1—3—6 功
1—3—7 熱量與熵
1—3—8 熱力循環
1—4 思考題及解答
1—5 習題詳解及簡要提示
第2章 熱力學第一定律
2—1 本章主要要求
2—2 本章內容精要
2—2—1 主要概念
2—2—2 熱力學第一定律及各種系統的能量方程
2—2—3 常用熱力設備的能量方程
2—3 思考題及解答
2—4 習題詳解及簡要提示
第3章 理想氣體的性質與過程
3—1 本章主要要求
3—2 本章內容精要
3—2—1 比定容熱容和比定壓熱容
3—2—2 理想氣體概念及狀態方程
3—2—3 理想氣體比熱容、內能、焓及熵的計算
3—2—4 理想氣體絕熱過程的分析
3—2—5 理想氣體典型熱力過程的綜合分析
3—2—6 活塞式壓氣機壓氣過程的分析
3—3 思考題及解答
3—4 習題詳解及簡要提示
第4章 熱力學第二定律與熵
4—1 本章主要要求
4—2 本章內容精要
4—2—1 熱力學第二定律的經典表述
4—2—2 卡諾定理與卡諾循環
4—2—3 克勞修斯不等式與熵的導出
4—2—4 熵變與傳熱量的關系及熵變計算
4—2—5 孤立系熵增原理及做功能力損失
4—2—6 物理炯
4—3 思考題及解答
4—4 習題詳解及簡要提示
第5章 氣體動力循環
5—1 本章主要要求
5—2 本章內容精要
5—2—1 活塞式內燃機的三種理想循環及其對比
5—2—2 勃雷登循環與燃氣動力的實際循環
5—2—3 提高勃雷登循環熱效率的主要途徑
5—3 思考題及解答
5—4 習題詳解及簡要提示
第6章 水蒸氣的性質與過程
6—1 本章主要要求
6—2 本章內容精要
6—2—1 工質物態變化的相關術語
6—2—2 水及水蒸氣狀態參數的確定
6—2—3 水蒸氣的定壓及絕熱過程分析
6—3 思考題及解答
6—4 習題詳解及簡要提示
第7章 蒸汽動力循環
7—1 本章主要要求
7—2 本章內容精要
7—2—1 朗肯循環及其分析
7—2—2 實際蒸汽動力循環的熱效率及擁分析
7—2—3 改進循環等提高熱效率的措施
7—3 思考題及解答
7—4 習題詳解及簡要提示
第8章 制冷及熱泵循環
8—1 本章主要要求
8—2 本章內容精要
8—2—1 空氣壓縮制冷循環
8—2—2 蒸氣壓縮制冷循環
8—2—3 熱泵循環
8—3 思考題及解答
8—4 習題詳解及簡要提示
第9章 理想混合氣體和濕空氣
9—1 本章主要要求
9—2 本章內容精要
9—2—1 混合氣體的質量成分與摩爾成分
9—2—2 分壓定律與分容積定律
9—2—3 混合氣體的參數計算及絕熱混合熵增
9—2—4 濕空氣及其性質
9—2—5 比濕度的確定和濕球溫度
9—2—6 濕空氣的焓濕圖及基本熱力過程
9—3 思考題及解答
9—4 習題詳解及簡要提示
第10章 熱力學微分關系式及實際氣體的性質
10—1 本章主要要求
10—2 本章內容精要、
10—2—1 吉布斯方程及麥克斯韋關系
10—2—2 熵、內能、焓及比熱容的微分關系式
10一2—3 克拉貝龍方程和焦一湯系數
10一2—4 實際氣體對理想氣體性質的偏離
10—2—5 維里方程與范德瓦爾狀態方程
10—2—6 對比態原理與通用壓縮因子圖
10—3 思考題及解答
10—4 習題詳解及簡要提示
第11章 氣體在噴管中的流動
11—1 思考題及解答
11—2 習題詳解及簡要提示
第12章 化學熱力學基礎
12—1 本章主要要求
12—2 本章內容精要
12—2—1 熱力學第一定律在化學反應中的應用
12—2—2 化學反應過程的熱力學第二定律分析
12—2—3 化學平衡
12—2—4 熱力學第三定律與絕對熵
12—3 思考題及解答
12—4 習題詳解及簡要提示

4—2“循環功越大，則熱效率越高”；“可逆循環熱效率都相等”；“不可逆循環效率一定小于可逆循環效率”。這些結論是否正確？為什么？
答：（1）不準確，只有吸收相同熱量的情況下，才循環功越大，則熱效率越高。（2）不準確，只有工作在具有相同溫度的兩個高、低溫恒溫熱源問的可逆熱機，其循環熱效率才相等。（3）不準確，只有工作在具有相同溫度的兩個高、低溫恒溫熱源問的可逆或不可逆熱機才可以比較循環效率，否則將失去可比性。
4—3循環熱效率公式η1=q1—q2/q2=1—q2/q1（1）和η2=T1—T2/T1=1—T2/T1（2）有何區別？各適用什么場合？
答：區別在于適用范圍不同。式（1）為計算熱機效率的通式；式（2）僅適用于計算兩個恒溫熱源T1和T2間卡諾熱機的效率。
4—4 理想氣體定溫膨脹過程中吸收的熱量可以全部轉換為功，這是否違反熱力學第二定律？為什么？
答：理想氣體定溫膨脹過程中吸收的熱量可以全部轉換為功，這個過程不違反熱力學第二定律。因為在上述過程中，氣體的體積變大，也就是說這個熱量全部轉換為功的過程引起了其他變化，所以不違反熱力學第二定律。同時，理想氣體定溫膨脹過程僅僅是一個單獨的過程，而并非循環，即這個過程不可能連續不斷地將熱量全部轉換為功，因此上述過程并不違反熱力學第二定律。
4—5 下述說法是否正確？為什么？
（1）熵增大的過程為不可逆過程；
（2）不可逆過程AS無法計算；
（3）若從某一初態經可逆與不可逆兩條途徑到達同一終態，則不可逆途徑的△s必大于可逆過程途徑的AS；
（4）工質經不可逆循環，AS>0；
（5）工質經不可逆循環，由于φδQ/T<><0；>
（6）可逆絕熱過程為定熵過程，定熵過程就是可逆絕熱過程；
（7）自然界的過程都朝著熵增大的方向進行，因此熵減過程不可能實現；
（8）加熱過程，熵一定增大；放熱過程，熵一定減小。
答：（1）錯誤。熵增大有兩種可能：熵流和熵產。對于可逆吸熱過程，雖然熵產為零，但熵流大于零，所以是熵增大。
（2）錯誤。熵為狀態參數，只要知道不可逆過程的初態參數，就可以計算出過程的△S。