名称含义说明
体积功（或膨胀功）W 系统体积发生变化
所完成的功。
2
①当过程可逆时，W = ∫ pdV 。
1
②膨胀功往往对应闭口系所求的功。
轴功W系统通过轴与外界交换
的功。①开口系，系统与外界交换的功为轴功W
s
。
②当工质的进出口间的动位能差被忽略时，W
t
=W
s
，所以此时开口系所求的轴功也是技术功。
《工程热力学》期末总结
一、闭口系能量方程的表达式有以下几种形式：
1kg 工质经过有限过程：q = ?u + w（2-1）
1kg 工质经过微元过程：δq = du+δw（2-2）
mkg 工质经过有限过程：Q = ?U +W（2-3）
mkg 工质经过微元过程：δQ = dU +δW（2-4）以上各式，对闭口系各种过程（可逆过程或不可逆过程）及各种工质都适用。
在应用以上各式时，如果是可逆过程的话，体积功可以表达为：
2
δw =pdv（2-5）w= ∫1 pdv
2（2-6）
δW = pdV（2-7）W = ∫1 pdV（2-8）
闭口系经历一个循环时，由于U 是状态参数，∫dU = 0 ，所以
∫δQ = ∫δW（2-9）
式（2-9）是闭口系统经历循环时的能量方程，即任意一循环的净吸热量与净功量相等。
二、稳定流动能量方程
q = ?h + 1
?c 2 2
= ?h + w
t + g?z + w
s（2-10）
（适用于稳定流动系的任何工质、任何过程）
2
q = ?h ?∫vdp（2-11）
1
（适用于稳定流动系的任何工质、可逆过程）
三、几种功及相互之间的关系（见表一）
表一几种功及相互之间的关系
s
1
名称 质量比热容
c
体积比热容 c '
摩尔比热容 M c 三者之间的关系
单位 J/（k g ·K ）
J/（m 3·K ）
J/ （kmol ·K ）
M c
c ' = c ρ 0 =
22.4
ρ 0 ? 气体在标准状况下的密度
定压 c
'
c p
M c p
定容
c V
'
c V
M c V
推 动
功
W push
开口系因工质流动而传 递的功。
①相当于一假想的活塞把前方的工质推进（或推出）系
统所做的功，W push = pV 。
②推动功只有在工质流动时才有，当工质不流动时，虽
然也有 p 和V ，但其乘积并不代表推动功。
流动功W f
工质流动时，总是从后面
获得推动功，而对前面作 出推动功，进出质量的推 动功之差，称为流动功。 W f = p 2V 2 ? p 1V 1
技术功W t
技术上可资利用的功。
①W = 1
m ?c
2
+ mg ?z + W t 2
s
2
②当过程可逆时，W t = ?∫
1
Vdp
四、比热容
1、比热容的种类（见表二）
表二 比热容的种类
p
（
2、平均比热容： c t 2 = t c 2 t 0 2 t ? c 1 t 0 1
（2-12）
t 1 t 2 ? t 1
t
2 t 1
3、利用平均比热容计算热量： q = c t ? c t 0 2
1
（2-13）
4、理想气体的定值比热容（见表三）
表三 理想气体的定值比热容
气体种类
c V /[J/(k g ·K )] c p /[J/(k g ·K )]
c k =
p
c V 单原子 3 2 R g 5 R 2 g 1.67 双原子 5 2 R g 7 R 2 g 1.40 多原子
7 R g 2 9 R g 2
1.29
2
其中： R g = R 0 M = 8314 M
[J/(k g ·K )]
M —气体的摩尔质量，如空气的摩尔质量为 28.96kg/kmol 。
空气的 R g = R 0 M = 8314J /( k mol ? K) 28.96kg / kmol
=287[J/(k g ·K )]，最好记住空气的气体常数。
引入比热容比 k 后，结合梅耶公式，又可得：
k 1 c p = R g k ? 1 （2-14） c V = R g
k ? 1 (2-15)
五、理想气体的热力学能、焓、熵（见表四）
表四 理想气体的热力学能、焓、熵
类型 热力学能 焓
熵
微元变化
du = c V dT
dh = c p dT
ds = c d T
+ R dv
V T g v ds = c dT ? R dp p T g p 有限变化
（真实比热容）
2
?u = ∫1
c V dT
2
?h = ∫1
c p dT
?s = ∫2
c dT + R ln =v 2
1 V T g
v 1
?s = ∫ 2 c dT ? R ln p 2 1 p T g
p 1
有限变化
（定值比热容）
?u = c V ?T
?h = c p ?T
?s = c ln
T 2 + R ln v 2
V T g
v 1 1 ?s = c ln
T 2 ? R ln p 2
p T g p 1
1
（焓的定义： h = u + pv kJ/kg , 焓是状态参数）
3
4
2 ∫
2
p
七、压气机工作原理及轴功的计算
1、压气机的工作原理
2、基本计算公式：
w C
2
= w t
= w s
p
2
= ? ∫ vdp
1
○T : w s ,T = ? ∫ 1
vdp = ? p 1v 1 ln 1
○S : w
s ,s = kR k ? 1
(T 1 ? T 2 )
○
n : w s ,n = nR n ? 1
(T 1 ? T 2 )
3、压气机升压比 p 2 / p 1 ↑，压缩终温会升高，容积效率 λv 下降。
4、采用多级压缩的优点是：降低排气温度，节省功的消耗。
5、当压气机采用两级压缩时，升压比 β =
p 3
，最有力的级间压力： p =
p 1 p 3
，
多级（Z 级）压缩时： β = z
八、热力学第二定律：
p 1
p z +1
。 p 1
1、热力学第二定律的实质、表述：克劳修斯说法、开尔文-浦朗克说法。
2、热力学第二定律的数学表达式，会利用这些表达式判断过程或循环是否能够实现。
⑴克劳修斯积分不等式：
等号对可逆循环而言，不等号对不可逆循环成立。
?s ≥ 2
δq 1 T
等号对可逆过程而言，不等号对不可逆过程成立。 ⑵ ?s iso ≥ 0
熵增原理：孤立系统的熵只能增加（不可逆过程）或保持不变（可逆过程），而绝不能减少。
任何实际过程都是不可逆过程，只能沿着使孤立系统熵增加的方向进行。
5
注意：
①克劳修斯积分不等式适用于循环，即针对工质，所以热量、功的正和负都以工质作为对
象考虑。
②熵增原理表达式适用于孤立系统，热量的方向以构成孤立系统的有关物体为对象，它们
吸热为正，放热为负。
3、卡诺循环及卡诺定理是重点。
九、水蒸气
1、基本概念：三相点、临界点、饱和状态、p s ，t s ，湿蒸汽、干饱和蒸汽等。
2、水蒸气的定压发生过程：三个阶段。
3、水蒸气的p?v图与T ?s 图特点：一点、两线、三区、五态的含义。
4、会查水蒸气表，会查h ?s 图。
、○S 在h ?s 图上的表示和热量及功量的计算。
5、水蒸气的四个基本热力过程○p 、○T 、○v
十、湿空气
1、定义，p = p a + p v
2、饱和空气、未饱和空气、绝对湿度、相对湿度、含湿量、焓、干球温度、湿球温度、露点温度的含义，湿空气的分子量和气体常数的计算；湿空气的比体积等。
3、重点掌握以下计算公式：
6
2
4、掌握湿空气焓 -湿图的结构及其应用。已知某状态点，会在焓 -湿图上表示这个状态点，
并会查出此状态点的其余参数，确定此状态点所对应的湿球温度、露点温度（参看教材 p151:
例 8-3）。
4、会用湿空气焓-湿图表示湿空气的基本热力过程：加热、等湿冷却、去湿冷却、绝热加湿
（等焓过程）、定温加湿、湿空气的混合。会计算过程中吸收或放出的热量、加湿量、去湿 量、混合后的状态点的位置等。
十一、气体和蒸汽的流动：
1、基本方程：
m
&= cf v = 常数
dh + d c = 0
c 2 h + 1
1 2 2 = h 2
c 2
+ 2
2
= 常数
pv k = 常数
7
= ? dp +
k dv = 0 p v
2、理想气体定熵流动： a =
3、 M = c
a
M>1 超音速流动 M=1 临界音速流动 M<1
亚音速流动
4、喷管的作用：降压增速。
5、喷管的计算
（1）滞止参数
kRT
（2）喷管出口流速： c 2 = 2(h 1 ? h 2 ) = 2c p (T 1 ? T 2 ) [注意：h 的单位是
J/(kg.K)]
（3）临界压力比： β =
p c ? k
2 ? k ?1
? p 1 ? k + 1?
特别是：对双原子气体，如空气： β = 0.528 ，记住这个数据。
（4）临界温度：T c = 2T 1
k + 1
（5）临界流速： c c = kRT c
（6）喷管出口压力 p 2 要根据背压 p b 确定。
为使气流充分膨胀，对渐缩喷管：
8
p
b
> p
c p2=p b
p
b
≤p
c p2=p c
（7）最大流量
m&
max
=
f
m in
c
c
v
c
（8）喷管形式的选择：
p
b
≥
p
b
<
p
c
,
p
c
,
渐缩喷管
渐缩渐扩喷管
十二、动力循环
1、蒸汽动力基本循环—朗肯循环是重点，应切实掌握。
（1）会画其流程图及T-s 图。
（2）会能量分析及热效率的计算。
（3）提高朗肯循环热效率的基本途径。
2、掌握抽汽回热循环、再热循环的工作原理。
3、掌握背压式、调解抽汽式热电循环的工作原理。
4、理解内燃机循环的工作原理及相应的三种理论循环。
5、掌握燃气轮机循环的工作原理及分析计算是重点，应切实掌握。
十三、制冷循环
1、空气压缩制冷循环的组成，工作原理及p ?v 图、T?s 图。
2、蒸汽压缩制冷循环的组成，工作原理，T ?s 图。
3、什么是lg p?h 图，图中有哪些线族？蒸汽压缩式制冷循环如何在lg p?h 图上表示，
并利用lg p?h图进行能量分析及制冷系数的计算。
4、热泵的工作原理及供热系数的计算。
工程热力学复习要点
第一章基本概念
1.基本概念
热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。
边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。
外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。
▲闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。
▲开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。
▲绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。
▲孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。
单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。
复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。
单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。
多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。
均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。
非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。
热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。
▲平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。
▲状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。
基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。
温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。
热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。
压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。
比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容。
密度：单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度。
强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性，如温度、压力等。在热力过程中，强度性参数起着推动力作用，称为广义力或势。
广延性参数：整个系统的某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之和，如系统的容积、内能、焓、熵等。在热力过程中，广延性参数的变化起着类似力学中位移的作用，称为广义位移。
▲准静态过程：过程进行得非常缓慢，使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的平衡态，从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都非常接近平衡状态，整个过程可看作是由一系列非常接近平衡态的状态所组成，并称之为准静态过程。
▲可逆过程：当系统进行正、反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程。
膨胀功：由于系统容积发生变化（增大或缩小）而通过界面向外界传递的机械功称为膨胀功，也称容积功。
▲热量：通过热力系边界所传递的除功之外的能量。
热力循环：工质从某一初态开始，经历一系列状态变化，最后又回复到初始状态的全部过程称为热力循环，简称循环。 2.常用公式 状态参数:12
12x x dx -=?
?=0dx
状态参数是状态的函数，对应一定的状态，状态参数都有唯一确定的数值，工质在热力过程中发生状态变化时，由初状态经过不同路径，最后到达终点，其参数的变化值，仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。
温 度 ：1．BT w m =2
2
式中 22w m —分子平移运动的动能，其中m 是
一个分子的质量，w 是分子平移运动的均方根速度；B —比例常数；T —气体的热
力学温度。 2．t T +=273 压 力
：1．nBT w m n
p 3
2
2322== 式中 P —单位面积上的绝对压力；
n —分子浓度，即单位容积内含有气体的分子数V
N
n =，其中N 为容积V 包含的气体分子总数。 2．f
F
p =
F —整个容器壁受到的力，单位为牛（N ）； f —容器壁的
总面积（m 2
）。 3．g p B p +=
（P >B ） H B p -=
（P
式中 B —当地大气压力
P g —高于当地大气压力时的相对压力，称表压力；
H —低于当地大气压力时的相对压力，称为真空值。
比容: 1．m
V v = m 3/kg 式中 V —工质的容积 m —工质的质
量
2．1=v ρ 式中 ρ—工质的密度 kg/m 3 v —工质的比容 m 3/kg
▲热力循环: ??=w q δδ 或 ∑=?0u ，?=0du
▲循环热效率:
1
2121101q q q q q q w t -=-==
η 式中 q 1—工质从热源吸热； q 2—工质向冷源放热； w 0—循环所作的净功。 ▲制冷系数： 2
12
021q q q w q -==
ε 式中
q 1—工质向热源放出热量； q 2—工质从冷源吸取热量； w 0—循环所作
的净功。
▲供热系数： 2
11
012q q q w q -==
ε 式中 q 1—工质向热源放出热量 q 2—工质从冷源吸取热量 w 0—循环所作
的净功
第二章 气体的热力性质 1.基本概念
理想气体：气体分子是由一些弹性的、忽略分子之间相互作用力（引力和斥力）、不占有体积的质点所构成。
▲比热：单位物量的物体，温度升高或降低1K （1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的比热。
定容比热：在定容情况下，单位物量的物体，温度变化1K （1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的定容比热。
定压比热：在定压情况下，单位物量的物体，温度变化1K （1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体的定压比热。
定压质量比热：在定压过程中，单位质量的物体，当其温度变化1K （1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压质量比热。
定压容积比热：在定压过程中，单位容积的物体，当其温度变化1K （1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压容积比热。
定压摩尔比热：在定压过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化1K （1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定压摩尔比热。
定容质量比热：在定容过程中，单位质量的物体，当其温度变化1K （1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容质量比热。
定容容积比热：在定容过程中，单位容积的物体，当其温度变化1K （1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容容积比热。
定容摩尔比热：在定容过程中，单位摩尔的物体，当其温度变化1K （1℃）时，物体和外界交换的热量，称为该物体的定容摩尔比热。
混合气体的分压力：维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力。
道尔顿分压定律：混合气体的总压力P 等于各组成气体分压力P i 之和。 混合气体的分容积：维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体所具有的容积。
阿密盖特分容积定律：混合气体的总容积V 等于各组成气体分容积V i 之和。 混合气体的质量成分：混合气体中某组元气体的质量与混合气体总质量的比值称为混合气体的质量成分。
混合气体的容积成分：混合气体中某组元气体的容积与混合气体总容积的比值称为混合气体的容积成分。
混合气体的摩尔成分：混合气体中某组元气体的摩尔数与混合气体总摩尔数的比值称为混合气体的摩尔成分。
对比参数：各状态参数与临界状态的同名参数的比值。
对比态定律：对于满足同一对比态方程式的各种气体，对比参数r p 、r T 和r v 中若有两个相等，则第三个对比参数就一定相等，物质也就处于对应状态中。 2.常用公式
理想气体状态方程： 1．RT pv = 式中
p —绝对压力Pa v —比容 m 3/kg T —热力学温度 K
适用于1千克理想气体。 2．mRT pV = 式中
V —质量为m kg 气体所占的容积
适用于m 千克理想气体。 3．T R pV M 0=
式中 V M =M v —气体的摩尔容积，m 3/kmol ； R 0=MR —通用气体常数，
J/kmol 〃K 适用于1千摩尔理想气体。
4．T nR pV 0= 式中
V —nKmol 气体所占有的容积，m 3； n —气体的摩尔数，
M
m
n =
，kmol 适用于n 千摩尔理想气体。
▲5．通用气体常数：R 0
83140=R
J/K 〃K R 0与气体性质、状态均无关。
▲6．气体常数：R
M
M R R 8314
0=
=
J/kg 〃K
R 与状态无关，仅决定于气体性质。 7．
1122
12
p v p v T T =
▲比热：
1．比热定义式：dT
q
c δ=
表明单位物量的物体升高或降低1K 所吸收或放出的热量。其值不仅取决于物质性质，还与气体热力的过程和所处状态有关。 2．质量比热、容积比热和摩尔比热的换算关系：04
.22'ρc Mc
c == 式中 c —质量比热，kJ/Kg 〃k 'c —容积比热，kJ/m 3
〃k
M c —摩尔比热，kJ/Kmol 〃k
3．定容比热：v
v v
v T u dT du dT
q c ???
????==
=
δ 表明单位物量的气体在定容情况下升高或降低1K 所吸收或放出的热量。 4．定压比热：dT
dh dT
q c p
p ==
δ 表明单位物量的气体在定压情况下升高或降低1K 所吸收或放出的热量。 5．梅耶公式：
R c c v p =- R c c v p 0''ρ=-
0R MR Mc Mc v p ==-
6．比热比：
v
p v
p v
p Mc Mc c c c c =
=
=
''κ
1-=
κκR
c v 1
-=κnR c p 道尔顿分压定律： V
T n
i i n p p p p p p ,1321??????=++++=∑= 阿密盖特分容积定律： P
T n
i i n V V V V V V ,1321??????=++++=∑= 质量成分： i
i m g m
=
121
1n
n i i g g g g =+++==∑
容积成分： i
i V r V
=
121
1n
n i i r r r r r ==++==∑
摩尔成分： i
i n x n
=
121
1n
n i i x x x x x ==+++==∑
容积成分与摩尔成分关系： i
i i n r x n
=
= 质量成分与容积成分：
i i i i i i i i m n M M M g x r m nM M M
=
===
i i i i
i i i M R
g r r r M R ρρ
=== 折合分子量： 1
11
n
i i
n n
i i i i i i i n M m M x M r M n n =====
==∑∑∑ 121121
1
n
n i i n
i
M g g g
g M M M M ==
=
+++∑ 折合气体常数：0
1
000
1
n
n
i
i n
i i i
i i i R m n R R nR
M R g R M m
m
m
======
=
=∑∑∑
001
2112211211n
n i
n n i n
i
R R R r r r r M r M r M r M R R R R ==
===
++++++∑
分压力的确定 i
i i V p p r p V
=
= i i i i i i i R M
p g p g p g p M R
ρρ===
混合气体的比热容：121
n
n n i i i c g g c g c ==+=∑ 12c +g c +
混合气体的容积比热容：121
'''n
n n i i i c r r c rc ==+=∑ 12c'+r c'+
混合气体的摩尔比热容：1
1
n n
i i i i i i i Mc M g c x M c ====∑∑
混合气体的热力学能、焓和熵 1
n i i U U ==∑ 或 1
n
i i i U m u ==∑
1
n i i H H ==∑ 或 1
n
i i i H m h ==∑
1
n i i S S ==∑ 或 1
n
i i i S m s ==∑
范德瓦尔(Van der Waals)方程
()2a p v b RT v ?
?+-= ??
?
对于1kmol 实际气体
()02M M a p V b R T V ??
+-= ???
压缩因子：
id v pv
z v RT
=
=
对比参数： r c T T T =， r c
p p p =， r c v v v = 第三章 热力学第一定律 1.基本概念
热力学第一定律:能量既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统转移到另一个系统，而其总量保持恒定，这一自然界普遍规律称为能量守恒与转换定律。把这一定律应用于伴有热现象的能量和转移过程，即为热力学第一定律。
第一类永动机：不消耗任何能量而能连续不断作功的循环发动机，称为第一类永动机。
▲热力学能：热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具有的能量之和。
▲外储存能：也是系统储存能的一部分，取决于系统工质与外力场的相互作用（如重力位能）及以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量（宏观动能）。这两种能量统称为外储存能。
轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功。
流动功（或推动功）：当工质在流进和流出控制体界面时，后面的流体推开前面的流体而前进，这样后面的流体对前面的流体必须作推动功。因此，流动功是为维持流体通过控制体界面而传递的机械功，它是维持流体正常流动所必须传递的能量。
焓：流动工质向流动前方传递的总能量中取决于热力状态的那部分能量。对于流动工质，焓=内能+流动功，即焓具有能量意义；对于不流动工质，焓只是一个复合状态参数。
稳态稳流工况：工质以恒定的流量连续不断地进出系统，系统内部及界面上各点工质的状态参数和宏观运动参数都保持一定，不随时间变化，称稳态稳流工况。 技术功：在热力过程中可被直接利用来作功的能量，称为技术功。 动力机：动力机是利用工质在机器中膨胀获得机械功的设备。 压气机：消耗轴功使气体压缩以升高其压力的设备称为压气机。
节流：流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使流体压力降低的现象。 2.常用公式 ▲外储存能： 宏观动能：22
1mc E k =
重力位能：mgz E p = 式中 g —重力加速度。
系统总储存能：
1．p k E E U E ++= 或 mgz mc U E ++=22
1
2．gz c u e ++=22
1 3．U E = 或u e =（没有宏观运动，并且高度为零）
热力学能变化：
1．dT c du v =，?=?2
1dT c u v
适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程 2．)(12T T c u v -=?
适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用定值比热计算） 3．10
20
121
2
2
1
t c t c dt c dt c dt c u t vm
t vm
t v t v t t v ?-?=-==????
适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用平均比热计算） 4．把()T f c v =的经验公式代入?=?2
1dT c u v 积分。
适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程（用真实比热公式计算） 5．∑∑====+++=n
i i i n
i i n u m U U U U U 1
1
21
由理想气体组成的混合气体的热力学能等于各组成气体热力学能之和，各组成气体热力学能又可表示为单位质量热力学能与其质量的乘积。 6．?-=?2
1pdv q u 适用于任何工质，可逆过程。
7．q u =?
适用于任何工质，可逆定容过程
8．?=?2
1
pdv u
适用于任何工质，可逆绝热过程。
9．0=?U
适用于闭口系统任何工质绝热、对外不作功的热力过程等热力学能或理想气体定温过程。
10．W Q U -=? 适用于mkg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程。
11.w q u -=? 适用于1kg 质量工质，开口、闭口，任何工质，可逆、不可逆过程
12.pdv q du -=δ 适用于微元，任何工质可逆过程 13．pv h u ?-?=? 热力学能的变化等于焓的变化与流动功的差值。
▲焓的变化：
1．pV U H += 适用于m 千克工质
2．pv u h +=
适用于1千克工质
3．()T f RT u h =+= 适用于理想气体 4．dT c dh p =，dT c h p ?=?2
1
适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程 5．)(12T T c h p -=?
适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程，用定值比热计算 6．1020
121
2
2
1
t c t c dt c dt c dt c h t pm
t pm
t p t p t t p ?-?=-==????
适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程用平均比热计算 7．把()T f c p =的经验公式代入?=?2
1dT c h p 积分。
适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程，用真实比热公式计算
8．∑∑====+++=n
i i i n
i i n h m H H H H H 1
1
21
由理想气体组成的混合气体的焓等于各组成气体焓之和，各组成气体焓又可表示为单位质量焓与其质量的乘积。 9．热力学第一定律能量方程
CV S dE W m gz C h m gz C h Q ++??
? ?
?++-??? ?
?
++=δδδδ11211222
222
12
1
适用于任何工质，任何热力过程。
10．s w gdz dc q dh δδ---=22
1 适用于任何工质，稳态稳流热力过程
11．s w q dh δδ-= 适用于任何工质稳态稳流过程，忽略工质动能和位能的变化。 12．?-=?2
1vdp q h 适用于任何工质可逆、稳态稳流过程，忽略工质动能和位
能的变化。
13．?-=?2
1vdp h 适用于任何工质可逆、稳态稳流绝热过程，忽略工质动能和位
能的变化。
14．q h =? 适用于任何工质可逆、稳态稳流定压过程，忽略工质动能和位能的变化。
15．0=?h 适用于任何工质等焓或理想气体等温过程。 ▲熵的变化：
1．?
=?2
1T
q
s δ 适用于任何气体，可逆过程。 2．g f s s s ?+?=?
f s ?为熵流，其值可正、可负或为零；
g s ?为熵产，其值恒大于或等于零。 3．1
2
ln T T c s v =?（理想气体、可逆定容过程） 4．1
2
ln T T c s p =?（理想气体、可逆定压过程） 5．2
112ln ln p p
R v v R s ==?（理想气体、可逆定温过程）
6．0=?s （定熵过程）
1
21212121212ln ln ln ln ln ln
p p
c v v c p p R T T c v v R T T c s v p p v +=-=+=?
适用于理想气体、任何过程 功量： 膨胀功（容积功）：
1．pdv w =δ 或?=2
1pdv w 适用于任何工质、可逆过程
2．0=w 适用于任何工质、可逆定容过程 3．()21w p v v =- 适用于任何工质、可逆定压过程 4．1
2
ln
v v RT w = 适用于理想气体、可逆定温过程 5．u q w ?-= 适用于任何系统，任何工质，任何过程。 6．q w = 适用于理想气体定温过程。 7．u w ?-= 适用于任何气体绝热过程。 8．dT C w v ?-=2
1 适用于理想气体、绝热过程
9．()()????
?????????? ??--=--=--=?-=-k k p p k RT T T R k v p v p k u w 1
121212********* 适用于理想气体、可逆绝热过程
10．()()()11111111
121212211≠???
?
?
????????? ??--=--=--=-n p p n RT T T R n v p v p n w n n 适用于理想气体、可逆多变过程
▲流动功: 1122v p v p w f -= 推动1kg 工质进、出控制体所必须的功。 ▲技术功:
1．s t w z g c w +?+?=22
1
热力过程中可被直接利用来作功的能量，统称为技术功。
2．s t w gdz dc w δδ++=22
1 适用于稳态稳流、微元热力过程 3．2211v p v p w w t -+= 技术功等于膨胀功与流动功的代数和。 4．vdp w t -=δ 适用于稳态稳流、微元可逆热力过程 5．?-=2
1vdp w t 适用于稳态稳流、可逆过程
▲热量： 1．TdS q =δ 适用于任何工质、微元可逆过程。 2．?=2
1Tds q
适用于任何工质、可逆过程
3．W U Q +?= 适用于mkg 质量任何工质，开口、闭口，可逆、不可逆过程 4．w u q +?= 适用于1kg 质量任何工质，开口、闭口，可逆、不可逆过程 5．pdv du q +=δ 适用于微元，任何工质可逆过程。 6．?+?=2
1pdv u q 适用于任何工质可逆过程。
7、CV S dE W m gZ C h m gZ C h Q ++??
? ?
?++-??? ?
?
++=δδδδ11211222
2
22
12
1 适用于任何工质，任何系统，任何过程。 8．
s w gdz dc dh q δδ+++=22
1 适用于微元稳态稳流过程
9．t w h q +?= 适用于稳态稳流过程 10．u q ?= 适用于任何工质定容过程 11．()12T T c q v -= 适用于理想气体定容过程。 12．h q ?= 适用于任何工质定压过程
一、1.若已知工质的绝对压力P=，环境压力Pa=，则测得的压差为(B)A.真空pv= B.表压力pg=.真空pv= D.表压力p g= 2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则(A) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是(B)=0 =>W
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1 n c n κ - = - R =，代入上式得 页脚内容3
页脚内容4
页脚内容 6 及内能的变化，并画出p-v 图，比较两种压缩过程功量的大小。（空气： p c =1.004kJ/(kgK)，R=0.287kJ/(kgK)）（20分） 2．某热机在T1=1800K 和T2=450K 的热源间进行卡诺循环，若工质从热源吸热1000KJ ，试计算：（A ）循环的最大功？（B ）如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K ，在过程中与低温热源的温差为50K ，则该热量中能转变为多少功？热效率是多少？（C ）如果循环过程中，不仅存在传热温差，并由于摩擦使循环功减小10KJ ，则热机的热效率是多少？（14分） 3．已知气体燃烧产物的cp=1.089kJ/kg ·K 和k=1.36，并以流量m=45kg/s 流经一喷管，进口p1=1bar 、T1=1100K 、c1=1800m/s 。喷管出口气体的压力p2=0.343bar ，喷管的流量系数cd=0.96；喷管效率为 =0.88。求合适的喉部截 面积、喷管出口的截面积和出口温度。（空气：p c =1.004kJ/(kgK)， R=0.287kJ/(kgK)）（20分） 一．是非题（10分） 1、√ 2、√ 3、× 4、× 5、√ 6、× 7、× 8、√ 9、×10、√ 二．选择题（10分） 1、B2、C3、B4、B5、A 三．填空题（10分） 1、功W;内能U 2、定温变化过程，定熵变化 3、小，大，0 4、对数曲线，对数曲线 5、 a kpv kRT ==， c M a = 四、名词解释（每题2分，共8分） 孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换的系统。 焓：为简化计算，将流动工质传递的总能量中，取决于工质的热力状态的那部分能量，写在一起，引入一新的物理量，称为焓。 热力学第二定律：克劳修斯(Clausius)说法：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。开尔文一浦朗克(Kelvin —Plank)说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。 相对湿度：湿空气的绝对湿度v ρ与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度s ρ的比值， 称为相对湿度?。 五简答题（8分）
一、分析说明题： 1、水汽化过程的P-V 与T-S 图上：1点、2线、3区、5态，分别指的是什么？ 答：1点：临界点2线：上界线（干饱和蒸汽线）、下界线（饱和水线）3区：过冷区（液相区或未饱和区）、湿蒸汽区（汽液两相区）、过热蒸汽区（气相区）5态：未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽 2、什么样的的气体可以看成是理想气体？ 答：①分子之间的平均距离相当大，分子的体积与气体的总体积相比可以忽略。②分子之间没有相互的作用力。 ③分子之间的相互碰撞及分子与器壁之间的碰撞均为弹性碰撞。 3、画图分析蒸汽初温及初压的变化对郎肯循环的影响。 ①蒸汽初温的影响： 保持p 1、p 2不变，将t 1提高，2t 1 T 1T η=- 则有：1T ↑，2T 不变?t η↑ 且乏汽干度：2'2x x > ②蒸汽初压的影响： 保持t 1、 p 2不变，提高p 1，2t 1 T 1T η=- 则有：1T ↑，2T 不变?t η↑ 但是乏汽干度：2'2x x < 4、什么叫逆向循环或制冷循环？逆向循环的经济性用什么衡量？其表达式是什么？ 答：在循环中消耗机械能，把热量从低温热源传向高温热源的循环称为逆向循环或制冷循环。或者在P-V 图和T-S 图上以顺时针方向进行的循环。 逆向循环的经济性评价指标有：制冷系数；ε =q 2/W net ；热泵系数：ε ′ =q 1/W net 5、简述绝对压强、相对压强及真空度之间的关系。 答：①当绝对压强大于当地大气压时： 相对压强（表压强）=绝对压强-当地大气压 或 当地绝表P P P -= ②当绝对压强小于当地大气压时：真空度=当地大气压-绝对压强 或 绝当地真空P P P -= 6、绝热刚性容器中间用隔板分开，两侧分别有1kg N 2和O 2，其p 1、T 1相同。若将隔板抽出，则混合前后的温度和熵有什么变化，为什么？ 答: ①因为是刚性绝热容器，所以系统与外界之间既没有热量交换也没有功量交换。②系统内部的隔板抽出后，温度保持不变。③绝热过程系统熵流为零，系统内部为不可逆变化，熵产大于零，因此总熵变大于零。 7、表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否 可能变化？ 答：①表压力或真空度不能作为状态参数进行热力计算，因为表压力或真空度只是一个相对压力。 ②若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。
工程热力学考试试卷 All rights reserved. 判断题 1.流动功是系统维持流动所花费的代价，所以流动功不能为0。（×） 2.质量保持不变的系统就是闭口系。（×） 3.处于稳定状态的系统一定处于平衡状态（×） 4.（×） 5.等温过程的膨胀功与与吸收的热量相等。（×） 线比等容线陡。（×） 7.绝热系可以是开口系。（√） 8.可以从单一热源中取热并使之完全转换为功。（√） 9.定容过程对湿蒸汽进行加热，干度一定增大。（×） 10.可逆循环的热效率一定大于不可逆循环的热效率。（×） 任何过程。（×） 分析、简答题 1.“系统经某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，则经不可逆途径系统的熵变必大于可逆途径的熵变。”，这种说法是否正确，为什么？答：不正确。因为熵是状态参数，不论过程是否可逆，只要初终态相同，其熵变均相同，故系统从某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，经不可逆途径系统的熵与可逆途径的熵变相等。 2.
答：通过2点作等温线，分别与过1点的等容线和等压线相交于2v 及2p 点；由于理想气体的热力学能和焓是温度的单值函数，p v T T T 222==，可以得到p v h h u u 2222,==。 等容过程的吸热量与相同温限下的热力学能的变化相等，可以得到 12u u q v v -=。 等压过程的吸热量与相同温度下的焓的变化相等，可以得到 12h h q p p -=。s T -图上过程线下方的面积表示热量，所以 11212s s q v v v 面积=；11212s s q p p p 面积=。从而可以得到，1121212s s q u u v v v 面积==-；1121212s s q h h p p p 面积==-。 3.某理想气体在v p -图上的两种过程如下图所示，试在s T -图上画出相应的两个过程，指出过程多变指数n 的围，并说明各过程中工质是膨胀还是压缩，吸热还是放热，升温还是降温，降压还是升压。
第十章自我测验题 1、画出柴油机混合加热理想循环的p－v图和T－s图，写出该循环吸热量、放热量、净功量和热效率的计算式；并分析影响其热效率的因素有哪些，与热效率的关系如何？ 2、画出汽油机定容加热理想循环的p－v图和T－s图，写出该循环吸热量、放热量、净功量和热效率的计算式，分析如何提高定容加热理想循环的热效率，是否受到限制？ 3、柴油机的热效率高于汽油机的热效率其主要原因是什么？ 4、怎样合理比较内燃机3种理想循环（混合加热循环、定容加压循环、定压加热循环）热效率的大小？比较结果如何？ 5、画出燃气轮机装置定压加热理想循环的p－v图和T－s图。分析如何利用压气机绝热效率和燃气轮机相对内效率确定实际压气机出口的温度和实际燃气轮机出口的温度，怎样来提高定压加热实际循环的热效率？ 6、燃气轮机装置定压加热实际循环采用回热的条件是什么？一旦可以采用回热，为什么总会带来循环热效率的提高？ 7、朗肯循环的定压吸热是在________中进行的，绝热膨胀是在________中进行的，在冷凝器中发生的是________过程，在水泵中进行的是_______过程。 8、试将如图所示的蒸汽再热循环的状态点1、2、3、4、5、6及循环画在T－s图上。假设各状态点的状态参数已知，填空： 9、如图所示的一级抽汽回热（混合式）蒸汽理想循环，水泵功可忽略。试： （1）定性画出此循环的T－s图和h－s图；
（2）写出与图上标出的状态点符号相对应的焓表示的抽汽系数，输出净功，吸热量，放热量，热效率及汽耗率的计算式。 10、某气体依次经历绝热、定容、定压3个可逆过程完成循环。试在T－s图上判断该循环是热机循环还是制冷循环。 11、蒸气压缩制冷循环可以采用节流阀来代替膨胀机，空气压缩制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？ 12、何谓制冷系数？何谓热泵系数？试用热力学原理说明能否利用一台制冷装置在冬天供暖。 13、一内燃机按定容加热理想循环工作，其进口状态为p1＝98kPa，t1＝60℃，压缩比为6，加入热量q1=879kJ/kg。工质视为空气，比热容为定值，试： （l）在p－v图和T－s图上画出该机的理想循环； （2）计算压缩终了温度、循环最高温度、循环放热量及循环热效率。 14、内燃机定压加热循环，工质视为空气，已知p1＝100kPa，t1＝70℃，压缩比为12， 。设比热容为定值，求循环的吸热量、放热量、循环净功量及循环热效率。 15、一内燃机混合加热循环，已知p1＝103kPa，t1＝22℃，压缩比为16，定压加热过程比体积的增量占整个膨胀过程的3％，循环加热量为801.8kJ/kg。求循环最高压力、最高温度及循环热效率。 16、一燃气轮机装置定压加热循环，工质视为空气，进入压气机时的温度p1＝93kPa，t1＝20℃，在绝热效率为0.83的压气机中被压缩到p2＝552kPa。在燃烧室中吸热后温度上升到t3＝870℃，经相对内效率为0.8的燃气轮机绝热膨胀到p4＝93kPa。空气的质量流量为10 kg／s。设空气比热容为定值，试求： （l）循环的净功率； （2）循环热效率。 17、如图所示的一次再热和一级抽汽回热蒸汽动力理想循环，新蒸汽与再热蒸汽温度相同，回热器为表面式，疏水进人凝汽器，被加热水出口焓看作等于抽汽压力下的饱和水焓，水泵功可忽略。试：
1．湿蒸汽的状态参数p,t,v,x 中，不相互独立的一对是（D ）D ．(p,t)2．在不可逆循环中（B ）A ． ??>?ds T q B ． ??t w >t C ．t DP =t w =t D ．t w > t DP >t 6．如果孤系内发生的过程都是可逆过程，则系统的熵（C ） A ．增大 B ．减小 C ．不变 D ．可能增大，也可能减小21．理想气体的可逆过程方程式=n pv 常数，当n ＝ ∞ 时，即为等体过程。 7．pdv dT c q v +=δ适用于（A ）A ．可逆过程，理想气体 B ．不可逆过程，理想气体 C ．可逆过程，实际气体 D ．不可逆过程，实际气体 8．电厂蒸汽动力循环回热是为了（C ）A ．提高循环初参数 B ．降低循环终参数C ．提高平均吸热温度 D ．提高汽轮机的相对内效率 9．活塞式压气机采取分级压缩（ C ）A ．能省功 B ．不能省功 C ．不一定省功 D ．增压比大时省功 10．理想情况下活塞式压气机余隙体积的增大，将使生产1kg 压缩空气的耗功量（C ）A 增大 B ．减小C ．不变 D ．的变化视具体压缩空气的耗功量 11．下列各项中，不影响燃烧过程热效应的是（C ）A ．反应物的种类 B ．反应温度C ．反应速度D ．反应压力 12．欲使亚声速气流加速到超声速气流应采用（C ）A ．渐缩喷管B ．渐扩喷管C ．缩放喷管D ．前后压差较大直管 13．水蒸汽h －s 图上定压线（C ．在湿蒸汽区是直线，在过热蒸汽区是曲线 14．为提高空气压缩制冷循环的制冷系数，可以采取的措施是（D ） A ．增大空气流量 B ．提高增压比C ．减小空气流量 D ．降低增压比 15．在范德瓦尔方程中，常数b 为考虑气体 而引入的修 正项。（C ）A 分子间内位能 B ．分子运动动能C ．分子本身体积D ．分子间相互作用力 二、多项选择题16．理想气体可逆等温过程的体积变化功w 等于（AC ）A ．2 1 p p RT ln B ．1 2p p RT ln C ．1 2v v RT ln D ．2 1v v RT ln E ．(p 2v 2－p 1v 1) 17．vdp dh q －=δ适用于 AC A ．可逆过程，理想气体 B ．不可逆过程，理想气体 C ．可逆过程，实际气体D ．不可逆过程，实际气体 E ．任意过程，任意气体 18．再热压力若选得合适，将使（BCDE ） A ．汽耗率提高 B ．热耗率提高 C ．循环热效率提高 D ．排汽干度提高 E ．平均吸热温度提高 19．马赫数小于1的气流可逆绝热地流过缩放管时，如果把喷管的渐扩段尾部切去一段，在其他条件不变的情况下，其（BDE ）A ．流量变小B ．流量不变 C ．流量变大 D ．出口压力变大E ．出口速度变大 20．不可逆循环的热效率（BE ） A ．低于可逆循环的热效率 B ．在相同的高温热源和低温热源间低于可逆循环的热效率 C ．高于可逆循环的热效率 D ．在相同的高温热源和低温热源间高于可逆循环的热效率 E ．可能高于，也可能低于可逆循环的热效率 三、填空题 22．在一定的压力下，当液体温度达到 饱和 时，继续加热，立即出现强烈的汽化现象。 23．湿空气的绝对温度是指lm 3湿空气中所含水蒸汽的 质 量 。 24．火电厂常用的加热器有表面式和 混合 式。 25．可逆绝热地压缩空气时，无论是活塞式压气机还是叶轮式压气机，气体在压气机内的 状态变化 规律是相同的。 26．理想气体的绝热节流效应是 零效应 。 27．利用平均比热表计算任意体积气体在定压过程中的吸热量时，应使用公式 Q ＝V 0 )t |c -t |(c 1t 0'p 2t 0'p 1 2?? 。 28．图示通用压缩子图上一状态点A ，其位置表明： 在该状态下气体分子之间的相互作用力 主要表现为 排斥 力。
1．可逆过程一定是准静态过程； 对，因为一个可逆过程，首先应该是准平衡过程。 2．工质经一不可逆循环后其熵一定增加； 错，工质经一不可逆循环后其熵是不变的。 3．第二类永动机违反了热力学第一和第二定律； 错，第二类永动机并不违背热力学第一定律。 4．节流过程是一个等焓过程； 错，节流过程中，流体在孔口附近产生严重的扰动及涡流，处于不稳定状态，因而不能确定各截面的焓值，所以，尽管节流前后焓不变，但不能把节流过程理解为等焓过程。 5．制冷系数是大于1的数； 错，制冷系数是指制冷循环中制冷量与消耗功的比值，可能大于1，也可能小于1。 6．压缩机的余隙容积对压缩机压缩每公斤工质的理论功没有影响； 对，有余隙容积后，如生产增压比相同、质量相同的同种压缩气体，理论上所消耗的功与无余隙容积时相同。 7．熵减少的过程是可以发生的； 对，只对于孤立系统，熵必定增加或不变，但是对于其他非孤立系统，不一定熵增。 8．孤立热力系熵减少的过程是无法实现的； 对，根据熵增原理，孤立系统熵必定增加或不变。 9．热量不可能从低温热源传向高温热源； 错，根据热力学第二定律，热不可能自发的从低温物体转向高温物体。 10．当蒸汽的温度高于饱和温度时，称该蒸汽为过热蒸汽； 错，当蒸汽温度高于对应压力下的饱和温度时，该蒸汽为过热蒸汽。二．名二、名词解释：（15分，每题3分） 1. 混合气体的分压力； 答：在与混合气体温度相同的情况下，每一种组成气体都独自占据体积V时，组成气体的压力成为分压力。 2. “焓”； 答：在有关热工计算中时常有U出现，为了简化公式和简化计算，把它定义为焓，用符号H表示。pV+ 3. 第二类永动机； 答：从环境大气或海水吸收热量不断转化为机械功，这种单一热源下做功的动力机械称为第二类永动机。 4. 孤立热力系； 答：任何一个热力系（闭口系、开口系、绝热系、非绝热系），总可以将它连同与其相互作用的一切物体组成一个复合系统，该复合系统不再与外界有任何形式的能量交换和质量交换，我们称该复合系统为孤立系统。 5. 理想气体； 答：理想气体是一种实际上不存在的假想气体，其分子是些弹性的、不具体积的质点，分子间相互没有作用力。 三．（15分） 空气由初态压力为0.1MPa，温度20℃，经2级压缩机压缩后，压力提高到2MPa。若空气进入各级气缸的温度相同，且各级压缩过程的多变指数均为1.2，求最佳的中间压力为多少？并求生产1kg质量的压缩空气所消耗的理论功？求各级气缸的排气温度为多少？ 解：最佳中间压力MPa p p p447 .0 2 1.0 2 1 2 = ? = =； 理论比功：() KJ p p p p T R n n w n n n n g c 21 . 286 2 1.0 447 .0 2 20 15 . 273 10 06 . 287 1 2.1 2.1 2 1 2.1 1 2.1 3 1 2 3 1 1 2 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? - ? ? ? ? ? ? + ? ? ? - = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? - ?? ? ? ? ? + ?? ? ? ? ? - = - - - -
第七章 气体与蒸汽的流动 7.1对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，主要是压力变化直接导致流速的变 化。 7.2如何用连续性方程解释日常生活的经验：水的流通截面积增大，流速就降低？ 答：日常生活中水的流动一般都为稳定流动情况11 221212f f m m m Ac A c q q q v v ====， 对于不可压缩流体水1v =2v ，故有流速和流通截面积成反比关系。 7.3在高空飞行可达到高超音速的飞机在海平面上是否能达到相同的高马赫数？ 答：不能，因为速度和压比有个反比关系，当压比越大最大速度越小，高空时压 比小，可以达到高马赫数，海平面时压比增大，最大速度降低无法达到一样的高马赫数。 7.4当气流速度分别为亚声速和超声速时，下列形状的管道（图7-16）宜于作喷管还是宜于作扩压管？ 答：气流速度为亚声速时图7-16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。 7.5当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用2022()f c h h -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。 7.6考虑摩擦损耗时，为什么修正出口截面上速度后还要修正温度？ 答：因为摩擦而损耗的动能被气流所吸收，故需修正温度。 7.7考虑喷管内流动的摩擦损耗时，动能损失是不是就是流动不可逆损失？为什 么？ 答：不是。因为其中不可逆还包括部分动能因摩擦损耗转化成热能，而热能又被 气流所吸收，所造成的不可逆。 7.8在图7-17 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1 MPa ，进口流速1f c 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
一．是非题三．填空题（10 分） 1．两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。（） 1．理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2．闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少（）2．蒸汽的干度定义为_________。 3．容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（）3．水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________，在高温时较__________，在临界温度 为__________。 4．理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为 T 2 p 2 k 1 k （） 4．理想气体的多变比热公式为_________ 5．采用Z级冷却的压气机，其最佳压力比公式为_________ 四、名词解释（每题 2 分，共8 分） T 1 p 1 1．卡诺定理： 5．对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其结果与所取系统的形式无关。（） 6．工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程，则工质熵的变化是一样的。 （） 7．对于过热水蒸气，干度x 1（） 8．对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最 多增大到临界流量。（） 9．膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量（） 10．已知露点温度t d 、含湿量 d 即能确定湿空气的状态。（） 二．选择题（10 分） 1．如果热机从热源吸热100kJ，对外作功100kJ，则（）。 （A）违反热力学第一定律；（B）违反热力学第二定律； （C）不违反第一、第二定律；（D）A 和B。 2．压力为10bar 的气体通过渐缩喷管流入1bar 的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（）。 A 流速减小，流量不变（B）流速不变，流量增加 C流速不变，流量不变（D）流速减小，流量增大 3．系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（）。 （A）系统的初、终态；（B）系统所经历的过程； （C）（A）和（B）；（D）系统的熵变。 4．不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（）。 （A）全部水变成水蒸汽（B）部分水变成水蒸汽2．．理想气体 3．水蒸气的汽化潜热 5．含湿量 五简答题（8 分） t t wet 、温度，试用H d —图定性的 d 1.证明绝热过程方程式 2.已知房间内湿空气的 确定湿空气状态。 六．计算题（共54 分） 1．质量为2kg 的某理想气体，在可逆多变过程中，压力从0.5MPa 降至0.1MPa，温度从162℃降至27℃，作出膨胀功267kJ，从外界吸收热量66.8kJ。试求该理想气体的定值比热容c p 和c V p v 图和T s 图上 [kJ/(kg·K)]，并将此多变过程表示在 （图上先画出 4 个基本热力过程线）。（14 分） 2．某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p1=13.5bar，t1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0.08bar 的干饱和蒸汽，设环境温度t0=20℃,试求：汽轮机的实际功量、 理想功量、相对内效率（15 分） 3．压气机产生压力为6bar，流量为20kg/s 的压缩空气，已知压气机进口状态 p =1bar，t1 =20℃，如为不可逆绝热压缩，实际消耗功是理论轴功的 1.15 倍，求1 c 压气机出口温度t2 及实际消耗功率P。（已知：空气 p =1.004kJ/(kgK)，气体常数R=0.287kJ/(kgK)）。（15 分）
工程热力学期末试卷 建筑环境与设备工程专业适用 （闭卷，150分钟） 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分，共40分) 1. 什么是热力过程？可逆过程的主要特征是什么？ 答：热力系统从一个平衡态到另一个平衡态，称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小，即准静过程，且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量，设环境温度为30°C ，试问这部分热量的火用（yong ）值（最大可用能）为多少？ 答： =??? ? ?++- ?=15.27350015.273301500,q x E 303.95kJ 3. 两个不同温度（T 1,T 2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2，证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明：四个子系统构成的孤立系统熵增为 （1分） 对热机循环子系统： 1分 1分 根据卡诺定理及推论： 1分 4. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空，如右图所示。若将隔板抽去，试分析容器中空气的状态参数（T 、P 、u 、s 、v ）如变化，并简述为什么。 答：u 、T 不变，P 减小，v 增大，s 增大。 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W 1212 00ISO Q Q S T T -?= +++R 0S ?= iso S ?=
5. 试由开口系能量程一般表达式出发，证明绝热节流过程中，节流前后工质的焓值不变。（绝热节流过程可看作稳态稳流过程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计） 答：开口系一般能量程表达式为 绝热节流过程是稳态稳流过程，因此有如下简化条件 ， 则上式可以简化为： 根据质量守恒，有 代入能量程，有 6. 什么是理想混合气体中某组元的分压力？试按分压力给出第i 组元的状态程。 答：在混合气体的温度之下，当i 组元单独占有整个混合气体的容积（中容积）时对容器壁面所形成的压力，称为该组元的分压力；若表为P i ，则该组元的状态程可写成：P i V = m i R i T 。 7. 高、低温热源的温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大，愈有利？试证明你的结论。 答：否，温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数愈小，耗功越大。（2分） 证明：T T w q T T T R ?==-= 2 2212ε，当 2q 不变，T ?↑时，↑w 、↓R ε。即在同样2q 下(说明 得到的收益相同)，温差愈大，需耗费更多的外界有用功量，制冷系数下降。（3分） 8. 一个控制质量由初始状态A 分别经可逆与不可逆等温吸热过程到达状态B ，若两过程中热源温度均为 r T 。试证明系统在可逆过程中吸收的热量多，对外做出的膨胀功也大。
一.就是非题 1.两种湿空气的相对湿度相等,则吸收水蒸汽的能力也相等。() 2.闭口系统进行一放热过程,其熵一定减少() 3.容器中气体的压力不变,则压力表的读数也绝对不会改变。() 4.理想气体在绝热容器中作自由膨胀,则气体温度与压力的表达式为 k k p p T T 11212-??? ? ??=() 5.对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析,其结果与所取系统的形式无关。() 6.工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程,则工质熵的变化就是一样的。() 7.对于过热水蒸气,干度1>x () 8.对于渐缩喷管,若气流的初参数一定,那么随着背压的降低,流量将增大,但最多增大到临界流量。() 9.膨胀功、流动功与技术功都就是与过程的路径有关的过程量() 10.已知露点温度d t 、含湿量d 即能确定湿空气的状态。() 二.选择题(10分) 1.如果热机从热源吸热100kJ,对外作功100kJ,则()。 (A)违反热力学第一定律;(B)违反热力学第二定律; (C)不违反第一、第二定律;(D)A 与B 。 2.压力为10bar 的气体通过渐缩喷管流入1bar 的环境中,现将喷管尾部截去一小段,其流速、流量变化为()。 A 流速减小,流量不变(B)流速不变,流量增加 C 流速不变,流量不变(D)流速减小,流量增大 3.系统在可逆过程中与外界传递的热量,其数值大小取决于()。 (A)系统的初、终态;(B)系统所经历的过程; (C)(A)与(B);(D)系统的熵变。 4.不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后,其结果只能就是()。 (A)全部水变成水蒸汽(B)部分水变成水蒸汽 (C)部分或全部水变成水蒸汽(D)不能确定 5.()过程就是可逆过程。 (A)、可以从终态回复到初态的(B)、没有摩擦的 (C)、没有摩擦的准静态过程(D)、没有温差的 三.填空题(10分) 1.理想气体多变过程中,工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2.蒸汽的干度定义为_________。 3.水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________,在高温时较__________,在临界温度为__________。 4.理想气体的多变比热公式为_________ 5.采用Z 级冷却的压气机,其最佳压力比公式为_________ 四、名词解释(每题2分,共8分) 1.卡诺定理: 2..理想气体 3.水蒸气的汽化潜热 5.含湿量 五简答题(8分) 1、证明绝热过程方程式 2、已知房间内湿空气的d t 、wet t 温度,试用H —d 图定性的确定湿空气状态。 六.计算题(共54分) 1.质量为2kg 的某理想气体,在可逆多变过程中,压力从0、5MPa 降至0、1MPa,温度从162℃降至27℃,作出膨胀功267kJ,从外界吸收热量66、8kJ 。试求该理想气体的定 值比热容p c 与V c [kJ/(kg ·K)],并将此多变过程表示在v p -图与s T -图上(图上 先画出4个基本热力过程线)。(14分) 2.某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p1=13、5bar,t1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0、08bar 的干饱与蒸汽,设环境温度t0=20℃,试求:汽轮机的实际功量、理想功量、相对内效率(15分) 3.压气机产生压力为6bar,流量为20kg/s 的压缩空气,已知压气机进口状态1p =1bar,1t =20℃,如为不可逆绝热压缩,实际消耗功就是理论轴功的1、 15倍,求压气 机出口温度2t 及实际消耗功率P 。(已知:空气p c =1、004kJ/(kgK),气体常数R=0、287kJ/(kgK))。(15分) 4.一卡诺循环,已知两热源的温度t1=527℃、T2=27℃,循环吸热量Q1=2500KJ,试求:(A)循环的作功量。(B)排放给冷源的热量及冷源熵的增加。(10分) 一.就是非题(10分) 1、× 2、× 3、× 4、√ 5、√ 6、× 7、× 8、√ 9、×10、× 二.选择题(10分) 1、B 2、A3、A4、A5、C 三.填空题(10分)
工程热力学试题 （本试题的答案必须全部写在答题纸上，写在试题及草稿纸上无效） 说明： 1）答题前请考生务必认真阅读说明； 2）考生允许携带计算器； 3）重力加速度g＝9.80m/s2； 4）本套试题中所用到的双原子理想气体绝热指数K＝； 5）理想气体通用气体常数R＝(mol·k)； 6）标准大气压Pa＝； 7）氧原子量取16，氢原子量取1，碳原子量取12，N原子量取14； 8）空气分子量取29，空气的定压比热Cp=(kg·K)。 一、是非题（每题2分，共20分；正确的打√，错误的打×。） 1、系统从同一始态出发，分别经历可逆过程和不可逆过程到达同一终态，则两个过程该系统的熵变相同。（） 2、循环功越大，热效率越高。（） 3、对于由单相物质组成的系统而言，均匀必平衡，平衡必均匀。（） 4、系统经历不可逆过程后，熵一定增大。（） 5、湿空气相对湿度越高，含湿量越大。（） 6、理想气体绝热节流前后温度不变。（）
7、系统吸热，熵一定增大；系统放热，熵一定减小。（） 8、对于具有活塞的封闭系统，气体膨胀时一定对外做功。（） 9、可逆过程必是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。（） 10、对于实际气体，由焓和温度可以确定其状态。（） 二、填空题（每题5分，共50分） 1、某气体的分子量为44，则该气体的气体常数为。 2、某甲烷与氮的混合气，两组分的体积百分含量分别为70％和30％，则该混气的平均分子量为。 3、300k对应的华氏温度为。 4、卡诺循环热机，从200℃热源吸热，向30℃冷源放热，若吸热率是10kw，则输出功率为。 5、自动升降机每分钟把50kg的砖块升高12m，则升降机的功率为。 6、、30℃的氦气经节流阀后压力降至100kpa，若节流前后速度相等，则节流前管径与节流后管径的比值为。 7、某双原子理想气体的定压比热为，则其定容比热可近似认为等于。 8、容积2m3的空气由、40℃被可逆压缩到1MPa、0.6m3，则该过程的多变指数为。 9、空气可逆绝热地流经某收缩喷管，若进口压力为2MPa，出口
第二章热力学第一定律 1.热力学能就是热量吗? 答：不是，热是能量的一种，而热力学能包括内位能，内动能，化学能，原子能，电磁能，热力学能是状态参数，与过程无关，热与过程有关。 2.若在研究飞机发动机中工质的能量转换规律时把参考坐标建在飞 机上，工质的总能中是否包括外部储能？在以氢氧为燃料的电池系统中系统的热力学能是否包括氢氧的化学能？ 答：不包括，相对飞机坐标系，外部储能为0； 以氢氧为燃料的电池系统的热力学能要包括化学能，因为系统中有化学反应 3.能否由基本能量方程得出功、热量和热力学能是相同性质的参数 结论？ 答：不会，Q U W ?为热力学能的差值，非热力学能，热=?+可知，公式中的U 力学能为状态参数，与过程无关。 4.刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空，如图2-1 所示。若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能如何变化？若隔板上有一小孔，气体泄漏入 B 中，分析A、B 两部分压力相同时A、B 两部分气体的热力学能如何变化？ 答：将隔板抽去，根据热力学第一定律q u w w=所以容 =?+其中0 q=0 器中空气的热力学能不变。若有一小孔，以B 为热力系进行分析
2 1 2 2 222111()()22f f cv j C C Q dE h gz m h gz m W δδδδ=+++-+++ 只有流体的流入没有流出，0,0j Q W δδ==忽略动能、势能c v l l d E h m δ=l l dU h m δ=l l U h m δ?=。B 部分气体的热力学能增量为U ? ，A 部分气体的热力学能减少量为U ? 5.热力学第一定律能量方程式是否可以写成下列两种形式： 212121()()q q u u w w -=-+-，q u w =?+的形式，为什么？ 答:热力学第一定律能量方程式不可以写成题中所述的形式。对于 q u w =?+只有在特殊情况下，功w 可以写成pv 。热力学第一定律是一个针对任何情况的定律，不具有w =pv 这样一个必需条件。对于公式212121()()q q u u w w -=-+-，功和热量不是状态参数所以不能写成该式的形式。 6.热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式： q u w =?+ 2 1 q u pdV =?+? 分别讨论上述两式的适用范围. 答： q u w =?+适用于任何过程，任何工质。 2 1 q u pdV =?+? 可逆过程，任何工质 7.为什么推动功出现在开口系能量方程式中，而不出现在闭口系能量
工程热力学习题集 一、填空题 1．能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。 2．孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。 3．单位质量的广延量参数具有 参数的性质，称为比参数。 4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 。 5．只有 过程且过程中无任何 效应的过程是可逆过程。 6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 和 。 7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少） 8．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为可逆循环。 9．熵流是由 引起的。 10．多原子理想气体的定值比热容V c = 。 11．能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。 12．绝热系是与外界无 交换的热力系。 13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。 14．测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器内的绝对压力为 。 15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使 都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 16．卡诺循环是由两个 和两个 过程所构成。 17．相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。（填大、小） 18．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为不可逆循环。 19．熵产是由 引起的。 20．双原子理想气体的定值比热容p c = 。 21、基本热力学状态参数有：（ ）、（ ）、（ ）。 22、理想气体的热力学能是温度的（ ）函数。 23、热力平衡的充要条件是：（ ）。 24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（ ）。 25、卡诺循环由（ ）热力学过程组成。 26、熵增原理指出了热力过程进行的（ ）、（ ）、（ ）。 31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。 32.在国际单位制中温度的单位是_______。
一．是非题 1．两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。（ ） 2．闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少（ ） 3．容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（ ） 4．理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为 k k p p T T 11212-??? ? ??= （ ） 5．对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其结果与所取系统的形式无关。 （ ） 6．工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程，则工质熵的变化是一样的。 （ ） 7．对于过热水蒸气，干度1>x （ ） 8．对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最多增大到临界流量。（ ） 9．膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量 （ ） # 10．已知露点温度d t 、含湿量d 即能确定湿空气的状态。 （ ） 二．选择题 （10分） 1．如果热机从热源吸热100kJ ，对外作功100kJ ，则（ ）。 （A ） 违反热力学第一定律； （B ） 违反热力学第二定律； （C ） 不违反第一、第二定律；（D ） A 和B 。 2．压力为10 bar 的气体通过渐缩喷管流入1 bar 的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（ ）。 （A ） 流速减小，流量不变 （B ）流速不变，流量增加 （C ） 流速不变，流量不变 （D ） 流速减小，流量增大 3．系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（ ）。 （A ） 系统的初、终态； （B ） 系统所经历的过程； [ （C ） （A ）和（B ）； （ D ） 系统的熵变。 4．不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（ ）。 （A ）全部水变成水蒸汽 （B ）部分水变成水蒸汽 （C ）部分或全部水变成水蒸汽 （D ）不能确定 5．（ ）过程是可逆过程。 （A ）.可以从终态回复到初态的 （B ）.没有摩擦的 （C ）.没有摩擦的准静态过程 （D ）.没有温差的 三．填空题 （10分） 1．理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围_________
同济大学《工程热力学》期末模拟试卷 第一部分 选择题（共15分） 一、单项选择题（本大题共15小题，每题只有一个正确答案，答对一题得1分，共15分） 1、压力为10 bar 的气体通过渐缩喷管流入1 bar 的环境中，现将喷管尾部截去一段， 其流速、流量变化为。 【 】 A.流速减小，流量不变 B.流速不变，流量增加 C.流速不变，流量不变 D.流速减小，流量增大 2、某制冷机在热源T 1= 300K ，及冷源T 2= 250K 之间工作，其制冷量为1000 KJ ，消耗功为250 KJ ，此制冷机是 【 】 A.可逆的 B.不可逆的 C.不可能的 D.可逆或不可逆的 3、系统的总储存能为 【 】 A. U B. U pV + C. 2/2f U mc mgz ++ D. 2 /2f U pV mc mgz +++ 4、熵变计算式2121(/)(/)p g s c In T T R In p p ?=-只适用于 【 】 A.一切工质的可逆过程 B.一切工质的不可逆过程 C.理想气体的可逆过程 D.理想气体的一切过程 5、系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后，欲使系统回复到初态，系统需要进行一个【】过 程 。 【 】
A.可逆绝热压缩 B.不可逆绝热压缩 C.边压缩边吸热 D.边压缩边放热 6、混合气体的通用气体常数，【】。【】 A.与混合气体的成份有关 B.与混合气体的质量有关 C.与混合气体所处状态有关 D.与混合气体的成份、质量及状态均无关系 7、贮有空气的绝热刚性密闭容器中装有电热丝，通电后如取空气为系统，则【】 A.Q＞0，△U＞0，W＞0 B.Q=0，△U＞0，W＞0 C.Q＞0，△U＞0，W=0 D.Q=0，△U=0，W=0 8、未饱和空气具有下列关系【】 A.t＞t w＞t d B.t＞t d＞t w. C.t = t d = t w D.t = t w＞t d 9、绝热节流过程是【】过程。【】 A.定压 B.定温 C.定熵 D.节流前后焓相等 10、抽汽式热电循环的结果是【】 A.提高循环热效率，提高热能利用率 B.提高循环热效率，降低热能利用率 C.降低循环热效率，提高热能利用率 D.降低循环热效率，降低热能利用率 11、一个橡皮气球在太阳下被照晒，气球在吸热过程中膨胀，气球内的压力正比于气球的容积，则气球内的气球进行的是【】 A.定压过程 B.多变过程 C.定温过程 D.定容过程 12、气体的容积比热是指【】