答：压缩因子为温度、压力相同时的实际气体比体积与理想气体比体积之比。压缩因子不仅随气体的种类而且随其状态而异，故每种气体应有不同的Z?f(p,T)曲线。因此不能取常数。
3. 范德瓦尔方程的精度不高，但在实际气体状态方程的研究中范德瓦尔方程的地位却很高，为什么？ 答：范德瓦尔方程其计算精度虽然不高，但范德瓦尔方程式的价值在于能近似地反映实际气体性质方面的特征，并为实际气体状态方程式的研究开拓了道路，因此具有较高的地位。
4. 范德瓦尔方程中的物性常数a和b可以由试验数据拟合得到，也可以由物质的 Tcr、pcr、vcr计算得到，需要较高的精度时应采用哪种方法，为什么？
答：当需要较高的精度时应采用实验数据拟和得到a、b。利用临界压力和临界温度计算得到的a、b值是近似的。
5. 什么叫对应态原理？为什么要引入对应态原理？什么是对比参数？
答：在相同的压力与温度下，不同气体的比体积是不同的，但是只要他们的pr和Tr分别相同，他们的
vr必定相同这就是对应态原理，f(pr,Tr,vr)?0。
对应态原理并不是十分精确，但大致是正确的。它可以使我们在缺乏详细资料的情况下，能借助某一资料充分的参考流体的热力性质来估算其他流体的性质。 相对于临界参数的对比值叫做对比参数。对比温度
Tr?TTc，对比压力
pr?ppc，对比比体积
vr?vvc。
6. 什么是特性函数？试说明 u?u(s,p)是否是特性函数。
答：对简单可压缩的系统，任意一个状态参数都可以表示成另外两个独立参数的函数。其中，某些状态参数若表示成特定的两个独立参数的函数时，只需一个状态函数就可以确定系统的其它参数，这样的函数就称为“特性函数”
??u???u???u?T??du???ds??dp????p??s??s?p，但是??p??v且du?Tds?pdv将两公式进行对比则有由函数u?u(s,p)知
对于比容无法用该函数表示出来，所以此函数不是特性函数。
7. 如何利用状态方程和热力学一般关系求取实际气体的 ?u、?h、?s？
答：将状态方程进行求导，然后带入热力学能、焓或熵的一般关系式，在进行积分。 8.试导出以 T,p及 p,v为独立变量的 du方程及以 T,v及 v,p为独立变量的 dh方程。 答：以T,p为独立变量时u?u(T,p),将第二ds方程
??v???v??dv???dT??dp????T?p??p?T得到 ????v???v????v??du??cp?p???dT??p???p???T??T??dp?T??p???p????????T?
ds?cpTdT?(?v)pdp?T代入du?Tds?pdv同时，
同理：以v,p为独立变量时u?u(v,p),将第三ds方程
得到
???T????T??du?cv?dp?c?p??p??dv??p????v?p? ??v??以T,v为独立变量时h?h(p,v)，将第一ds方程代入dh?Tds?vdp 得
????p???p????p??dh??cv?v???dT??T???v???dv??T?v???v?T? ????T?v
11
ds?cp?Tcv?T()vdp?()pdvT?vT?v代入du?Tds?pdv，
以p,v为独立变量时h?h(T,v)，将第三ds方程代入dh?Tds?vdp 得
???T????T??dh??v?cv?dp?c?dvp???p???v??p???v???
9. 本章导出的关于热力学能、焓、熵的一般关系式是否可用于不可逆过程？
答：热力学能、焓、熵都是状态参数，计算两个平衡状态之间的变量可任意选择其过程。所以同样适用于不可逆过程。
10.试根据比热容的一般关系式分析水的比定压热容和比定容热容的关系。 答：比热容一般关系式：
cp?cv??T(?v2?p)P()T?T?v
对于液态水，在压力不变条件下，比容随温度的变化很小，因而cp-cv≈0。
即：液态和固态物质一般不区分定压比热与定容比热，而气体cp≠cv，要区分。
11.水的相图和一般物质的相图区别在哪里？为什么？
答：与水的相图比较，显著的差别是固液二相平衡线的倾斜方向不同，由于液态水凝固时容积增大，依据克拉贝隆-克劳修斯方程固液相平衡曲线的斜率为负。而其他物质则相反。
第 七、十一章 水蒸气及蒸汽动力循环
1.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？
答：水的三相点状态参数不是唯一的，其中温度、压力是定值而比体积不是定值；临界点是唯一的，其比体积、温度、压力都是确定的；三相点是三相共存的点，临界点是饱和水线与饱和蒸汽线的交点，在该点饱和水线与饱和蒸汽线不再有分别。
2.刚性绝热的密闭容器内水的压力为4MPa,测得容器内温度为200℃，试问容器内的水是什么集态？因意外事故容器上产生了一不大的裂缝，试分析其后果？ 答：水的集态为高压水，若有裂缝则会产生爆裂事故。
3.水的定压汽化过程中温度维持不变，因此有人认为过程中热量等于膨胀功，即q?w，对不对？为什么？
答：这种说法是不对的。因为温度不变不表示热力学能不变。这里分析的是水，定压汽化有相变，不能作为理想气体来处理，所以?u?0。不能得到q?w这样的结果。 4.由于
?hp?cpT2T1T2T1?T普遍适用于一切工质，所以有人说水定压汽化时温度不变，因此其焓变量
?hp?cp?T?0T2T1。这一推论错误在哪里？
答：适用于理想气体，不能应用于水定压汽化过程，水不能作为理想气体来处理。 5.干饱和蒸汽朗肯循环（图10-1中循环 6-7-3-4-5-6）与同样初压力下的过热蒸汽朗肯循环（图10-1中循环1-2-3-4-5-6-1）相比较，前者更接近卡诺循环，但热效率却比后者低，如何解释此结果？ 答：图10-1中循环6-7-3-4-5-6局限于饱和区，上限温度受制于临界温度，导致其平均吸热温度较低，故即使实现卡诺循环，其热效率也不高。 6.本世纪二三十年代，金属材料的耐热性仅达400℃，为使蒸汽初压提高，用再热循环很有必要。其后，耐热合金材料有进展，加之其他一些原因，在很长一段时期内不再设计制造按再热循环工作的设备。但近年来随着初压提高再热循环再次受到注意。请分析其原因。
?hp?cp?T 12
答：通过对热机的效率进行分析后知道，提高蒸汽的过热温度和蒸汽的压力，都能使热机效率提高。在本世纪二三十年代，材料的耐热性较差，通过提高蒸汽的温度而提高热机的效率比较困难，因此采用再热循环来提高蒸汽初压。随着耐热材料的研究通过提高蒸汽的温度而提高热机的效率就可以满足工业要求。因此很长一段时期不再设计制造再热循环工作设备。近年来要求使用的蒸汽初压提高，由于初压的提高使得乏气干度迅速降低，引起气轮机内部效率降低，另外还会侵蚀汽轮机叶片缩短汽轮机寿命，所以乏气干度不宜太低，必须提高乏气温度，就要使用再热循环。
7、图11-2所示回热系统中采用的是混合式回热器，靠蒸气与水的混合达到换热的目的。另有一种表面式换热器，如图10-3所示，蒸汽在管外冷凝，将凝结热量传给管内的水，这种布置可减少系统中高压水泵的数量。试分析这种系统在热力学分析上与混合式系统有否不同？
答：计算回热循环主要是计算抽气量。
1）对于混合式回热加热器对如图11-4所示的N级抽汽回热的第j级加热器，列出质量守恒方程为
?j???1??k??k?1N?jN?j?1k?1??1???kN?j?1能量守恒方程为
'0j?jh0j???1??k?hk?1N?j'0,j?1???1???hkk?1解得第j级抽气量
''?N?j?h0j?h0,j?1?j???1???k??h?h'k?1??0j0,j?1
2）对于表面式回热加热器，其抽气量仍是通过热平衡方程求取
'''?jh0j?h0j?h0j?h0,j?1
''h0j?h0,j?1?j?'h0j?h0j
???? 13
8.各种实际循环的热效率无论是内燃机循环，燃气轮机循环，或是蒸汽循环都肯定地与工质性质有关，这些事实是否与卡诺定理相矛盾？
答：这与卡诺定理并不矛盾。卡诺定理当中的可逆循环忽略了循环当中所有的不可逆因素，不存在任何不可逆损失，所以这时热能向机械能转化只由热源的条件所决定。而实际循环中存在各种不可逆损失，由于工质性质不同，不可逆因素和不可逆程度是各不相同的，因此其热效率与工质性质有关。 9.蒸汽动力循环中，在动力机中膨胀作功后的乏汽被排入冷凝器中，向冷却水放出大量的热量q2，如果将乏汽直接送入汽锅中使其再吸热变为新蒸汽，不是可以避免在冷凝器中放走大量热量，从而减少对新汽的加热量q1大大提高热效率吗？这样想法对不对?为什么？
答：这样的想法是不对的。因为从热力学第二定律来讲一个非自发过程的进行必定要有一个自发过程的进行来作为补充条件。乏气向冷却水排热就是这样一个补充条件，是不可缺少的。 10.用蒸汽作为循环工质，其吸热和放热接近定温过程，而我们又常说以定温吸热和定温放热最为有利，可是为什么在大多数情况下蒸汽循环反较柴油机循环的热效率低?
答：柴油机的汽缸壁因为有冷却水和进入气缸的空气冷却，燃烧室和叶片都可以冷却，其材料可以承受较高燃气温度，燃气温度通常可高达1800-2300K，而蒸汽循环蒸汽过热器外面是高温燃气里面是蒸汽，所以过热器壁面温度必定高于蒸汽温度，这与柴油机是不同的，蒸汽循环的最高蒸汽温度很少超过600K.。因此蒸汽循环的热效率较低。
11.应用热泵来供给中等温度(例如100℃上下)的热量是比直接利用高温热源的热量来得济，因此有人设想将乏汽在冷凝器中放出热量的一部分用热泵提高温度，用以加热低温段(100℃以下)的锅炉给水，这样虽然需要增添热泵设备。但却可以取消低温段的抽汽回热，使抽汽回热设备得以简化，而对循环热效率也能有所补益。这样的想法在理论上是否正确?
答：这种想法是不正确的。回热循环是是通过减少了温差传热不可逆因素，从而使热效率提高，使该循环向卡诺循环靠近了一步。而该题中的想法恰恰是又增加了 温差传热不可逆因素。因此对效率提高是没有好处的。
12.热量利用系数?说明了全部热量的利用程度，为什么又说它不能完善地衡量循环的经济性？ 答：热量利用系数说明了全部热量的利用程度，但是不能完善的衡量循环的经济性。能量分为可用能与不可用能，能量的品位是不同的。在实际工程应用中用的是可用能。可用能在各个部分各个过程的损失是不能用热量利用系数来说明的。
13.总结一下气体动力循环和蒸汽动力循环提高循环热效率的共同原则。 答：提高循环热效率的共同原则是：提高工质的平均吸热温度。
第 八 章 气体和蒸汽的流动
1.改变气流速度起主要作用的是通道的形状，还是气流本身的状态变化？ 答：改变气流速度主要是气流本身状态变化。
2.当气流速度分别为亚声速和超声速时，下列形状的管道宜于作喷管还是宜于作扩压管？
答：气流速度为亚声速时图6-1中的1图宜于作喷管，2图宜于作扩压管，3图宜于作喷管。当声速达到超声速时时1图宜于作扩压管，2图宜于作喷管，3图宜于作扩压管。4图不改变声速也不改变压强。
c?2?h0?h2?3.当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用f2计算，似乎与无摩擦损耗时相同，那么
摩擦损耗表现在哪里呢？
答：摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。摩擦引起出口速度变小，出口动能的减小引起出口焓值的增
大
14
4.在图6-2中图a为渐缩喷管,图b为缩放喷管。设两喷管的工作背压均为0.1MPa，进口截面压力均为
c1 MPa，进口流速f1可忽略不计。1）若两喷管的最小截面面积相等，问两喷管的流量、出口截面流速和压力是否相同？2) 假如沿截面2’-2’切去一段，将产生哪些后果？出口截面上的压力、流速和流量起什么变化？
答：1）若两喷管的最小截面面积相等，两喷管的流量相等，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。
2) 若截取一段，渐缩喷管最小截面面积大于缩放喷管最小截面面积，则渐缩喷管的流量小于缩放喷管的流量，渐缩喷管出口截面流速小于缩放喷管出口截面流速，渐缩喷管出口截面压力大于缩放喷管出口截面压力。
5.图6-3中定焓线是否是节流过程线？既然节流过程不可逆，为何在推导节流微分效应?J时可利用
dh=0？
答：定焓线并不是节流过程线。在节流口附近流体发生强烈的扰动及涡流，不能用平衡态热力学方法分析，不能确定各截面的焓值。但是在距孔口较远的地方流体仍处于平衡态，忽略速度影响后节流前和节流后焓值相等。尽管节流前和节流后焓值相等，但不能把节流过程看作定焓过程。距孔口较远的地方属于焓值不变的过程所以dh=0。
6. 多股气流混合成一股混合气流称为合流，请导出各股支流都是理想气体的混合气流的温度表达式。
混合气流的熵值是否等于各股支流熵值之和，为什么？应该怎么计算？
第 九 章 压气机的热力过程
1.如果由于应用汽缸冷却水套以及其他冷却方法，气体在压气机气缸中已经能够按定温过程进行压缩，这时是否还需要采用分级压缩？为什么？
答：分级压缩主要是减小余隙容积对产气量的影响，冷却作用只是减小消耗功。所以仍然需要采用分级压缩。
2.压气机按定温压缩时气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？
答：绝热压缩时压气机不向外放热，热量完全转化为工质的内能，使工质的温度升高不利于进一步压缩容易对压气机造成损伤，耗功大。等温压缩压气机向外放热，工质的温度不变，有利于进一步压缩耗功小，所以等温压缩更为经济。
3.压气机所需要的功也可以由第一定律能量方程式导出，试导出定温、多变、绝热压缩压气机所需要的功，并用T-s图上面积表示其值。
p?s?Rgln1p2答：由第一定律能量方程式q??h?wt，定温过程?h?0，所以wc??wt??q??T?s，同时
p2p1 则有
多变过程wc??wt??h?q
wc?RgT1ln
15