【正确答案】在放气过程中,容器内气体的质量及状态是随时间而变化的,但在每个瞬间的状态都可看作是均匀一致的,因此,放气过程符合USUF过程的条件。选择系统时不要包括阀门,这样,出口处质量流的状态与容器内工质的状态,始终相同。
现在分析放气过程中从某一中间态开始的一个微元放气过程。根据能量方程:
△E=(△E)Q+(△E)W+(△E)M
按题意: (△E)Q=0,(△E)W=0,△EK=△EP=0,Efi=0
因此有:d(mu)=-δmehe,mdu+udm=-δmehe
根据质量守恒定律,dm=-δme,代入上式有:
mdu=(h-u)dm,dm/m=du/(h-u)=du/pv
对于刚性容器有 dV=d(mv)=mdv+vdm=0,dm/m=-dv/v
因此有: du/pv=-dv/v,du+pdv=0
对于简单可压缩物质,热力学参数之间普遍的微分关系式,有
Tds=du+pdv
因此有 ds=0
上式说明,容器内剩余气体经历了一个可逆的绝热膨胀过程。上述证明并未应用具体工质的性质,因此,上述结论对任何简单可压缩物质都是普遍适用的。过程的特性与工质的客观属性无关。在教材例3-10中,是应用理想气体的性质来证明的,其证明的结果,对其他可压缩物质是同样适用的。
【答案解析】