使水升温的那部分称之为火用。

（3）一杯热水含有一定的热量火用，冷却到环境温度，这时的热量就已没有火用值。

（4）系统的火用只能减少不能增加。

（5）任一使系统火用增加的过程必然同时发生一个或多个使火用减少的过程。

5-15 闭口系统绝热过程中，系统由初态1变化到终态2，则w=u1–u2。考虑排斥大气作功，有用功为wu= u1–u2–p0(v1–v2)，但据火用的概念系统由初态1变化到终态2可以得到的最大有用功即为热力学能火用差：wu,max=ex,U1–exU2= u1–u2–T0(s1–s2)–p0(v1–v2)。为什么系统由初态1可逆变化到终态2得到的最大有用功反而小于系统由初态1不可逆变化到终态2得到的有用功小？两者为什么不一致？ P170 5-1 ?t=

T1273.15?20=11.726 ?T1?T2293.15?268.15 Q2=

?t?111.726?1?2.5?104=22867.99kJ/h Q1??t11.726N=W/95%=Q1/(0.95?t)=2.5?104/(0.95?11.726)=2244.23kJ/h=0.623kW N电炉= Q1=2.5?104kJ/h= 6.944kW 5-2 不采用回热

p2=p1=0.1MPa, T4=T1=300K, T3=T2=1000K, q23=400kJ/kg, q12=cp(T2-T1)=1.004?(1000-300)=702.8kJ/kg q34=cp(T4-T3)=1.004?(300-1000)=-702.8kJ/kg

q23=RT2ln(p2/p3), q41=RT1ln(p4/p1)=RT1ln(p3/p2)= -RT1ln(p2/p3) ? q41=-T1 q23/T2= -300?400/1000=-120kJ/kg

?t=1-?q41+q34?/ (q12+q23) =1-?-702.8-120?/ (702.8+400) = 0.2539 采用极限回热，过程34放热回热给过程12，q34

r=1-?q41?/q23) =1-?-120?/400=0.70

q12

5-3 如图所示，如果两条绝热线可以相交，则令绝

热线s1、s2交于a点，过b、c两点作等压线分别与绝热线s1、s2交于b、c点。于是，过程bc、ca、ab组成一闭合循环回路，沿此回路可进行一可逆循环，其中过程ca、ab均为可逆绝热过程，只有定压过程bc为吸热过程，而循环回路围成的面积就是对外净输出功。显然，这构成了从单一热源吸热并将之全部转变为

p b c s2 a s1 v 5-3题图 机械能的热力发动机循环，是违反热力学第二定律的。 5-4 (1) p1=p2???T1????T2?kk?1?1500??0.1????300?1.41.4?1=27.95MPa

(2) 见图。 (3) q31=cp(T1-T3)=

kR(T1-T2), q23=

T k?11 RT2ln(p2/p3)= RT2ln(p2/p1)

3 2 s 5-4题图 ?t=1-

q23q31RT2ln?1?p2p1300?ln?1?0.127.95kR?T1?T2?k?11.4?1500?300?1.4?1

=0.5976

5-5 (1) QH=?'Wnet=?'?tQ1=3.5?0.40?100=140kJ

(2) ?c=1-

T0TH290360?1??0.71, ?'c=?=5.14 T11000TH?T0360?290 QH,c=?'cWnet,c=?'c?cQ1=5.14?0.71?100=365.14kJ

(3) 此复合系统虽未消耗机械功，但由高温热源放出热量Q1作为代价，使得部分热量从低温热源T0传到较高温热源TH，因此并不违背热力学第二定律。 5-6 ?c=1-

T2300?1?=0.85 T12000(1) W=?cQ1=0.85?1=0.85kJ，可能作出的最大功为0.85kJ，所以这

种情形是不可能实现的。

(2) W=?cQ1=0.85?2=1.70kJ，Q2=Q1-W=2-1.70=0.30kJ，所以这种

情形有实现的可能（如果自然界存在可逆过程的话），而且是可逆循环。

(3) Q1, c=Wnet/?c=1.5/0.85= 1.765kJ，Q1=Wnet+Q2=1.5+0.5=2.0kJ>Q1,

c,

此循环可以实现，且耗热比可逆循环要多，所以是不可逆

循环。

1. 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

件下才可以把实际气体作理想气体处理？

答：差异产生的原因就是理想气体忽略了分子体积与分子间作用力。当p→0时，实际气体成为理想气体。实际情况是当实际气体距离其液态较远时，分子体积与分子间作用力的影响很小，可以把实际气体当作理想气体处理。

2. 压缩因子Z的物理意义怎么理解？能否将Z当作常数处理？

答：由于分子体积和分子间作用力的影响，实际气体的体积与同样状态下的理想气体相比，发生了变化。变化的比例就是压缩因子。Z不能当作常数处理。

3. 范德瓦尔方程的精度不高，但是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：范德瓦尔方程是第一个实际气体状态方程，在各种实际气体状态方程中它的形式最简单；它较好地定性地描述了实际气体的基本特征；其它半理论半经验的状态方程都是沿范德瓦尔方程前进的。 4. 范德瓦尔方程中的物性常数a和b可以由实验数据拟合得到，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：实验数据来自于实际，而范德瓦尔临界压缩因子与实际的压缩因子误差较大，所以由试验数据拟合得到的接近于实际。

5. 如何看待维里方程？一定条件下维里系数可以通过理论计算，为

什么维里方程没有得到广泛应用？

答：维里方程具有坚实的理论基础，各个维里系数具有明确的物理意义，并且原则上都可以通过理论计算。但是第四维里系数以上的高级维里系数很难计算，三项以内的维里方程已在BWR方程、MH方程