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。
8、试比较如图所示的过程1-2与过程1-a-2中下列各量的大小：⑴ W 12与W 1a2； (2) ?U 12
与 ?U 1a2； (3) Q 12与Q 1a2
（1）W 1a2的大小等于面积1bca1，W 12的大小等于面积1bc21，因此W 1a2大。
(2)1-a-2与1-2的初、终状态完全相同，热力学能是状态参数，只与过程的初、终状态有关，因此?U 12 与 ?U 1a2；一样大。 （3）因为Q = ?U + W ，?U 12 =?U 1a2，W 1a2大于W 12，所以 Q 1a2
大。
9、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 <
10、画出蒸汽朗肯循环所需的设备示意图及热力循环的T-s 、P-V 图。
11、在T-s 图上用图形面积表示Δh 解：过a 做等压线，并取:Tb=Tc
考虑ca 过程等压
a b h h amnca -=面积
12、什么叫正向循环？正向循环的经济性用什么衡量？其表达式是什么？ 答：①正向循环是指：热能转化为机械能的循环，是动力循环。
②正向循环是指：从高温热源吸热向低温热源放热，并向外界输出功的循环。 ③正向循环在P-V 和T-S 图上按顺时针方向进行的循环。 其经济性评价指标用热效率η衡量：
其表达式为：1
211Q Q Q W net
-
==η t
q h w =?+0
t w vdp =-=?p a c q h h h amnca =?=-=面积c b c b T T h h ==
13、提高蒸汽动力循环热效率的途径有哪些？ 答：①提高蒸汽的初温 ②提高蒸汽的初压
③降低乏汽压力、 ④采用再热循环、 ⑤采用回热循环、 14、为什么孤立系统的熵值只能增大、或者不变，绝对不能减小？ 答：根据闭口系统熵方程：g f dS dS dS +=
对于孤立系统，因为与外界没有任何能量交换，得出： 0=f dS 所以有：g iso dS dS = 而 0≥g dS
因此：0≥iso dS 即孤立系统的熵值只能增大、或者不变，绝对不能减小。
15、如果某种工质的状态方程式遵循T R pv g =，这种物质的比热容一定是常数吗？这种物质的比热容仅是温度的函数吗？
答：不一定，比如理想气体遵循此方程，但是比热容不是常数，是温度的单值函数。这种物质的比热容不一定仅是温度的函数。
由比热容的定义，并考虑到工质的物态方程可得到：
g R T
u T v p T u T w T u T w u T q c +?=+?=+?=+?==d d d d d d d d d d d )d(d d
由此可以看出，如果工质的内能不仅仅是温度的函数时，则此工质的比热容也就不仅仅是温度的函数了。
16、两喷管工作的背压均为0.1MPa ，进口截面的压力均为1MPa ，进口流速忽略不计。 1）若两喷管最小截面相等，问两喷管的流量、出口截面的流速和压力是否相同？ 2）假如截取一段，出口截面的流量、流速和压力将怎样变化？
答：因为对于渐缩管：P cr =v cr P 1＞P b ,所以取：P 2=P cr 而对于缩放管则取：P 2= P b
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
量大于缩放喷管的流量，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。
17、①在p-v 图上确定 T 增大方向， 做一条等压线
②在p-v 图上确定 s 增大方向
做一条等温线
③在T-s 图上确定 v 增大方向
做一条等温线
④在T-s 图上确定 p 增大方向
14
=0q=w
T T q u w
u ==?+?414100v v w q s s >?>?>?>41
14
41
4141,v v p p T T v v T T ==>>因为：所以14
=0T T q u w
u q w
==?+?=414100s s q w v v >?>?>>
做一条等温线
18、如图所示，1－2为理想气体的可逆绝热过程，试在T －s 图上用面积表示出膨胀功w
的大小。
解：过1、2点分别作定容线，再过1点做定温线与过2点的定容线相交于1ˊ点。 过程1-2为可逆绝热：q=0 '1221()()v v w q u u c T T c T T =-?=-?=-=-， 而过程1ˊ-2为定容过程，w=0 u q -?=-，其大小为面积m 1ˊ2nm 因此1-2的膨胀功大小为面积m 1ˊ2nm
T
1
2
s
1
v 2
v m 1
19、证明：卡诺循环的热效率总是小于1，不可能等于1。
证明：①卡诺循环的热效率：1
2
1T T c -
=η, 其中T 2小于T 1，且均大于0，因此卡诺循环的热效率总是小于1。
4141
00t s s q w p p >?>?>?<14
=0
t T T q h w h q w
==?+?=
②只有当∞→1T 或02→T 时，卡诺循环的热效率等于1，这是不可能的，因此卡诺循环的热效率不可能等于1。
20、据p-v 图，将理想气体可逆过程画在T-s 图上，比较⊿u 12与⊿u 13，⊿h 12与⊿h 13，⊿
s 12与⊿s 13，∣q 12∣与∣q 13∣的大小，并简要说明理由。
v
p
1
2
o
3
s
解：对于理想气体 u=C V ΔT, h=C P ΔT 其中C V 、C P 是常数
因为T 2＞T 3所以u 12＞⊿u 13，⊿h 12＞⊿h 13， 因为S 2=S 3 所以Δs 12=Δs 13，
T-S 图为示热图，从图中可以看出q 12= 面积S 123ba1 ， q 13=面积S 13ba1 所以∣q 12∣＞∣q 13∣
21、在多变过程中，膨胀功、技术功、热量的正负在p-v图和T-s图上如何判断，简要说明。
w pdv
=?q Tds
=?t w vdp
=-?
22、将满足空气下列要求的多变过程表示在p-v图和T-s图上。
①空气升压、升温又放热②空气膨胀、升温又吸热③n=1.3的压缩过程，并判断的正负q、w、△u。
①1-2: q﹤0、w﹤0、△u﹥0
②1-3: q﹥0、w﹥0、△u﹥0
③1-4: q﹥0、w﹤0、△u﹥0
二、计算题
1、若某种气体的状态方程为pv=R g T，现取质量1kg 的该种气体分别作两次循环，如图循环1-2-3-1 和循环4-5-6- 4 所示，设过程1-2 和过程4-5 中温度不变都等于T a，过程2-3 和5-6中压力不变，过程3-1和4-6 中体积不变。又设状态3 和状态6 温度相等，都等于T b。试证明两个循环中1kg 气体对外界所作的循环净功相同。
解：循环1231 和循环4564 中过程1-2 和4-5
都是等温过程，，
据理想气体状态方程，
根据已知条件，可得：
2、1kg 理想气体K kg KJ R g ?=/287.0，由初态K T Pa p 400,105
1==被等温压缩到终态
K T P 400,10262==，试计算：①经历一可逆过程；②经历一不可逆过程，实际耗功比理论
多耗20%，环境温度为300K ，求两种情况下气体的熵变、环境熵变、过程熵产及有效能的损失。
①可逆过程
K J P P mR S g sys /8.660ln
1
2
-=-=? K J S S sys surr /8.660=?-=? 0=?g S I=0
②不可逆过程：
熵为状态参数，只取决于状态，因此，K J P P mR S g sys /8.660ln
1
2
-=-=? KJ P P T mR W W g re 2.317ln
2.12.12
1
-=== 等温过程：0=?U 因此，KJ W Q 2.317-==（系统放热）
K KJ T Q
S surr /0573.10
==?（环境吸热为正）
K J S S S S surr sys iso g /5.396=?+?=?=? KJ S T I g 0.1190=??=
3、已知A 、B 、C ，3个热源的温度分别为500K 、400K 、300K ，有一可逆热机在这3个
热源之间工作。若可逆热机从热源A 吸入3000的热量，输出净功400。试求：可逆热机
与热源B 、C 所交换的热量，并指明方向。
如图所示热机的方向，设A 、B 、C 及无限大空间组成孤立系统；则有：
→
??
?
???????=++=?++=0C C B B A A iso O C B A T Q T Q T Q S W Q Q Q ??
?
?
?
?????=+-=+50030004003004003000B C C B Q Q Q Q 计算得出：??????-==KJ Q KJ Q C B 6003200 因此，Q B 与假设方向相同，而Q C 则相反。
22、容积为36.0m V =的压缩空气瓶内装有表压力MPa p e 9.91=，温度271=t ℃的压缩空气，打开空气瓶上的阀门用以启动柴油机，假定留在瓶内的空气参数满足C pv k =（k=1.4），
问①瓶中的压力降低到MPa p 72=时，用去多少空气？这时瓶中空气的温度是多少？ ① 过了一段时间后，瓶中的空气从外界吸收热量，温度又恢复到室温300K ，这时瓶上压力表的读数是多少？设空气的比热容为定值，MPa P k kg J R b 1.0,).(287==。
① b e P P P +=11＝9.9＋0.1＝10.0MPa
因为留在瓶内的空气参数满足C pv k =，所以有：
K P P
T T K
K 9.270)
10
7
)(27273()
(4
.114.11
1
212=+==--
68.693002876.0100.10611
11=???==T R V P m g Kg
kg T R V P m g 02.549
.2702876.010762222=???==
用去空气的量： kg m m m 66.1502.5468.6921=-=-=? ②定容过程：32v v = 所以有：
2
2
33T P T P =
MPa T T P P 75.79
.2703007232
3=?== 所以瓶上压力表读数为：MPa P P b 65.71.075.73=-=-
4、容积为0.15 m 3的储气罐内有氧气，初态温度t 1=38 ℃，压力p 1= 0.55 MPa ，罐上装有压力控制阀，对罐内氧气加热，当压力超过0.7 MPa 时，阀门打开维持罐内压力为0.7 MPa ，继续对罐内氧气加热，问：当罐中氧气温度为285 ℃时，对罐内共加入多少热量？Rg=260 J /(kg·K)；c V = 657 J/(kg·K)；c p = 917 J/(kg·K)（8分）
解：Q V ：因1到2为定容过程，过程中m 不变
Q p ：2到3过程中气体压力不变，但质量改变
对罐内共加入热量：
5、体积为312m V =的空气，由MPa p 2.01=，401=t ℃被可逆的压缩到
MPa p 12=,325.0m V =。已知空气的气体常数
)/(287k kg J R g ?=，空气的比热容可以取定值)/(718k kg J c V ?=。
求：①过程的多变指数 ②气体的熵变 ③压缩功以及气体在过程中所放出的热量。
解：①多变指数：由C PV n
=得：16.1)
5.02ln()
2.01
ln(ln ln
2
11
2
===
V V p p n 22110.7MPa
311K 395.82K
0.55MPa ==?=p T T p ()63
11g 10.5510Pa 0.15m 1.020kg
260J/(kg K)27338K
??===??+p V m R T ()()121=1.02kg 0.657J/(kg K)395.85311K 56.84kJ
V V Q m c T T =-???-=3
2
d =?T p p T Q mc T 3
2
333g g 2
d ln =
=?
T p p T c p V p V
T c T R T R T 6
3
917J/(kg K)0.710Pa 0.15m (285273)K
ln 127.17kJ 260J/(kg K)395.82K ????+=?=?p Q 56.84kJ 127.17kJ 184.01kJ =+=+=V p Q Q Q
②气体熵变：K V V T T n 73.390)5
.02
()27340()(
116.112112=?+==-- ① kg T R V P m g 453.4)
27340(2872102.0611
1=+???==
K kJ V V R T T c m s m S g V /063.1)2
5.0ln 287.031373.390ln 718.0(453.4)ln ln
(1212-=+??=+=?=?③可逆压缩功：KJ T T n R m
mw W g 9.620)73.390313(1
16.1287
.0453.4)(121-=--?=--== 热量：KJ W T T mc W U Q V 4.3729.620)31373.390(718.0453.4)(12-=--??=+-=+?= 6、刚性绝热容器用隔板分成两部分，V B =3 V A 。A 侧有1 kg 空气，P 1=1 MPa ，T 1=330 K ，
B 侧为真空。抽去隔板，系统恢复平衡后，求过程作功能力损失。（T 0 = 293 K ，P 0 = 0.1Mpa ，Rg=287 J /(kg·K)）
解：
22V g 11
T v
s c ln R ln 0.287kJ/(kg K)ln 40.3979kJ/(kg K)T v ?=+=??=?
0g I T s 293K 0.3979kJ/(kg K)116.57kJ/kg ==??=
7、证明：利用孤立系统熵增原理证明下述循环发动机是不可能制成的：它从167 ℃的热源吸热1 000 kJ 向7 ℃的冷源放热568 kJ ，输出循环净功432 kJ 。 证明：取热机、热源、冷源组成闭口绝热系
iso 2.272kJ/K 2.027kJ/K 0.245kJ/K 0热源冷源热机?=?+?+?=-+=-
因为孤立系统的熵只能增大或者不变，绝对不能减小，所以该热机是不可能制成的
f g 00.3979kJ/(kg K)
s s s ==?=?21330K ==T T 568kJ 2.027kJ/K (273.157)K
冷源?==+s 0=?热机s 1000kJ 2.272kJ/K
(273.15167)K 热源?=-=-+s
8、如图所示，某循环在700 K 的热源及400 K 的冷源之间工作，试判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?（用两种不同的方法求解）
解：根据热力学第一定律
，
所以1net 2Q W Q 10000kJ 4000kJ 14000kJ =+=+= 方法1: (a)设为热机循环
违反克劳修斯积分不等式，不可能 (b)改设为逆向的制冷循环
符合克劳修斯积分不等式，所以是不可逆的制冷循环
方法2: 将高低温热源、循环装置以及外界 看成是孤立系统。
(a)设为热机循环
1
2
12iso T T 12Q Q 140004000KJ s s s 201010K T T 700400
-?=?+?=
+=+=-+=-
违背了孤立系统熵增原理，不可能 (b)改设为逆向的制冷循环
1
2
12iso T T 12Q Q 140004000
KJ s s s 201010K T T 700400
-?=?+?=
+=+=-=
满足孤立系统熵增原理，所以是不可逆的制冷循环 方法3 ： (a)设为热机循环
12r r1r2δ=-??Q Q Q T T T 14000kJ 4000kJ 10kJ/K 0
700K 400K =-=>12r r1r2
δ=-+??Q Q Q T T T 14000kJ 4000kJ 10kJ/K 700K 400K
=-+=-
不可能 (b)设为制冷循环
可能，但不可逆
9、利用逆向卡诺机作为热泵向房间供热，设室外温度为-5℃，室内温度保持20℃。要求每小时向室内供热2.5×105kJ ，问：①每小时从室外吸收多少的热量；②此循环的供热系数；③热泵由电动机驱动，如电动机的效率为95%，电动机的功率为多大？
①net
net c W T T T W q 52111'
105.2?=
-==ε h KJ W net /1013.24?= h kJ W q q net /10287.25
12?=-=
② net
net c
W T T T W q 5
2111'105.2?=
-==ε=11.72 ③ net t t W t p =??η
kw p t 23.6360095.01013.24
=??=
10、某可逆热机工作温度为150℃的高温热源和温度为10℃的低温热源之间，试求：
①热机的热效率为多少？
②当热机输出的功为2.7kJ 时，从高温热源吸收的热量及从低温热源放出的热量各为多少？
③如将该热机逆向作为热泵运行在两热源之间，热泵的性能系数是多少？当工质从温度为10℃的低温热源吸收4.5kJ/s 的热量时，要求输入的功率为多少？ 解：①热机的热效率为：2127310110.33273150
t T T η+=-
=-=+ ②因为：33.01
==
Q W net
t η, 所以从高温热原吸收的热量为 ：1 2.7
8.180.330.33
net
W Q kJ =
==,
向低温热源放出的热量为：218.18 2.7 5.48net
Q Q W kJ =-=-=
L c H 400K
110.4286
700K
η=-=-=T T net t 110000kJ
0.712614000kJ
η=
==W Q t c ηη>c 0400K
1.33700K 400K
ε===--c c T T T 2net 4000kJ
0.410000kJ
ε=
==Q w c
εε<
③热泵系数：
1'12150273 3.0215010
C T T T ε+=
==--
又因为： 02.321
'=+==
P P
q P q Q Q C ε, 4.53.02 2.23P
P kw P
+=
?=
11、某热机在温度分别为600℃和40℃的两个恒温热源之间工作，并用该热机带动一个制
冷机，制冷机在温度分别为40℃和-18℃的两个恒温热源之间工作，当600℃的热源提供给热机2100kJ 的热量时，用热机带动制冷机联合运行并有370 kJ 的功输出。如热机的热效率为可逆机的40%，制冷机的制冷系数为可逆制冷机的40%，求40℃热源共得到多少热量？
解：热机向外输出功：
故制冷机得到的功为：
又制冷机从-18℃热源吸热量：
所以制冷机向40℃热源放热：
热机向40℃热源放热：
40℃热源共得到的热量为：
12、1 kg P= 0.1 MPa ，t 1= 20℃的水定压加热到90 ℃，若热源R 温度T r 恒为500 K ，环境温度T 0=293 K ，求： （1）水的熵变;
（2）分别以水和热源R 为系统求此加热过程的熵流和熵产。P c 4.1868KJ /(kg k)=?
解：（1）定压加热
121160040
40%210040%538.83873T T W Q kJ T --=?=??='538.83370168.83W W W kJ =-?=-= 12'''296.91168.83465.74Q W Q kJ =+=+='12
465.741561.172026.91Q Q Q kJ
=+=+=2
12100538.831561.17Q Q W kJ =-=-=22
12'2550.4
''40%168.83296.91''58
T Q W kJ T T ?=??=?=-=?+=?p t q h w h
()()2121 4.1868kJ/(kg K)9020C 293.0kJ/kg 水=-=-=??-=o p q h h c t t 22
21
1
1d
(90273)K δln
4.1868kJ/(kg K)ln 0.897kJ/(kg K)(20273)K
水+?====??=?+?
?
p R
R
p c T T q s c T
T
T
（2）取水为系统—闭口系
g f 0.897kJ/(kg K)0.586kJ/(kg K)0.311kJ/(kg K)水=?-=?-?=?s s s
取热源R 为系统—闭口系，有
s 0.897kJ/(kg K)=-?=-?水
热源?=?+?f g s s s
13、如图所示，为一烟气余热回收方案，设烟气的比容
求：①烟气流经换热器传给热机工质的热量；②热机排给大气的最小热量Q 2；
③热机输出的最大功W 。
解：（1）根据稳定流动方程，烟气放热：
（2）Q 2取最小时，此过程可逆，取烟气、工质和低温热源为系统，此系统为孤立系统，孤立系统的可逆过程熵不变
m 293.0kJ/kg 326.64K 0.897kJ/(kg K)q T s =
==??1000/()V c J kg K =g 1400/(),p c J kg K =g ()6 1.452737=??-4116kJ
=2210
ln 00
tot c h l p T Q S S S S mc T T ??+?+?=++=＝()112p Q mc T T =-f g
水?=+s s s 2f 1r
r 293.0kJ/kg δ0.586kJ/(kg K)
500K ====??q q s T T 2
r f 1
δ水=?
q s T r m =q T r /水水
=
?q q s r 水
=-q q 21r 293.0kJ/kg δ0.586kJ/(kg K)
500K
热源?==-=-=-??R q q s T T g f 0.586kJ/(kg K)[0.897kJ/(kg K)]0.311kJ/(kg K)
热源=?-=-?--?=?s s s
2201310ln
61400300ln 2389800
p T Q mc T KJ T ?=-=-??= （3）热机输出的最大功：
14、两质量m 相同、比热容c 相同的物体，初温分别为T A 和T B ，用它们作为高温热源和低温热源，使可逆机在其间工作，直至两物体温度相等为止。试求：①平衡时的温度 ②可逆机的总功量
解：①由热源、冷源、工质组成的孤立系统进行可逆循环：0=?iso S
所以有：0=+=?
+?
=?+?=???
m B
m
A
T T T T B
B
A
A
B A iso T
dT
cm T dT cm T Q T Q S S S δδ
0ln ln
=+B
m A m T T cm T T cm ， B A m T T T ?=2
，B A m T T T ?= ②)2()()(21m B A B m m A net T T T cm T T cm T T cm Q Q W -+=---=-=
15、如图所示的两室，由绝热且与汽缸间无摩擦的活塞隔开，开始时，两室的体积均为
0.13m ，分别储有空气和氢气，压力各为0.9807510?Pa ，温度各为15℃，若对空气侧加热，直到两室的气体压力升至1.9614510? Pa ，求空气的终温以及外界加入的热量。已知空气的)/(94.715K kg J C v ?=,41.12=H K 。
解：由于活塞和氢气侧气缸均是绝热的，所以氢气在过程中没有从外界吸入热量，可看可逆绝热过程，所以氢气的终温为：
K p p T T k k 31.352)9614.19807
.0(288)(41.141
.1112112=?==--氢氢氢氢
根据状态方程可得到终态时氢气的体积：
35
512212061.0288
109614.131.3521.0109807.01m T p T V p V ＝＝＝氢氢氢氢氢氢????? max 12
411623891727W Q Q kJ =-=-=
所以，空气终态的体积为：
32139.0061.02.0m V ＝－＝空
故空气的终温为：
K 64.0800.1
100.9807288390.1101.9614V 5
51112空22
空=?????==空空空空V p T p T 把空气和氧气作为热力学系统，根据热力学第一定律可得到外界加入的热量为：
kJ
T T R k T R V p T T c T R V p T T R k m T T c m U U U Q g g v g g v 89.48)
28831.352141.112881.0109807.028864.800(94.7152882871.0109807.0)(1
1)()
(1
1
)(55121111211
11212=?-???-?????--+--+?+?=?=－（）＋＝－＝－＝氢氢氢氢氢氢氢空空空空空空空氢氢氢氢空空空空氢空
16、一逆卡诺制冷循环，制冷系数4=ε，问高温热源与低温热源的温度之比是多少？如果输入的功率是6kw ，问制冷量是多少？如果将其用做热泵，求供热系数以及所提供的热量。
解：因为制冷系数为：25.12
1212=?-=
T T
T T T ε 制冷量：kW w q 24642=?==ε 供热系数：511
=+==
'εεnet
w q 供热量：kW w q net 30651=?='=ε
17、空气在某压气机中被压缩，压缩前空气的参数为P 1=0.3MPa ，v 1=1.5m 3/kg ；压缩后为P 2=0.8MPa ，v 2=0.75m 3/kg ，忽略工质本身的宏观动能和宏观位能。如果在压缩过程中每千克空气的热力学能增加150kJ ，同时向外界放热50kJ ，压气机每分钟压缩空气10kg,试求：
①压缩过程中对每千克空气所做的压缩功。 ④ 生产1千克压缩空气所需要的轴功。 ③带动此压气机所需的功率至少为多少？ 解：①U Q W ?-==-50-150= -200KJ
所以压缩过程中对每千克空气所做的压缩功为200KJ ②S W v p v p W +-=)(1122
所以：)(2211v p v p W W S -+== -200+（0.3×1.5-0.8×0.75）×103
= -350Kj
③1035058.336060m s q w P kw ??===
18、一闭口系统从状态a 沿图中路径acb 变化到b ，吸热100kJ ，对外作功40kJ ，
问：①系统从a 经d 到b ，若对外作功20kJ ，则系统与外界交换的热量是多少？
②系统由b 经曲线所示的过程返回a ，若外界对系统作功30kJ ，则系统与外界交换的热量是多少？
⑤ 设U a =0、U d =40kJ ，那么ad 、db 过程的吸热量各为多少？
①W U Q +?=,kJ W Q U ab 6040100=-=-=?， kJ W U Q adb ab adb 802060=+=+?= ②KJ U U ab ba 60-=?-=? ； KJ W U Q ba ba ba 903060-=--=+?= ③db ad ab U U U ?+?=? ；kJ U U U ad ab db 204060=-=?-?=? kJ W U Q db db db 20020=+=+?=； KJ Q Q Q db adb ad 602080=-=-=
19、若使活塞式内燃机按卡诺循环运行，并设其温度界限与下图所示混合循环相同，试从工程实践角度比较两个循环，已知： p 1 = 0.17 MPa ，T 1 = 333 K ，p 4 = 10.3 MPa ，T 4 =1 985 K ，v 2 = 0.038 7 m 3/kg
g 13
16
1
287J/(kg K)333K 0.562m /kg 0.1710Pa
R T v p ??=
=
=?41985K a T T == 1.41
1.41
111985K 0.17MPa 333K 87.9MPa
a a T p p T κκ--????==? ? ?
????=g 36
287J/(kg K)1985K
0.00648m /kg 87.910Pa
a a a
R T v p ??=
=
=?1333K b T T == 1.41
1.41
44333K 10.3MPa 1985K 0.0199MPa
b b T p p T κκ--????
==? ? ?
????=
页脚内容1
页脚内容2
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。
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
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。
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.根据熵的定义T q s rev δ= d ，热量是过程量，所以熵也是过程量。 （×） 5.等温过程的膨胀功与与吸收的热量相等。（×） 6.v p -图上，理想气体的等熵线比等温线陡；s T -图上，理想气体的等压线比等容线陡。（×） 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。（×） 11.w du q δδ+=及pdv dT c q v +=δ二式均适用于任何工质，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.试在s T -图上把理想气体两状态间热力学能及焓的变化表示出来。
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 的范围，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。 答：1-2过程：0-<<∞n ，压缩、放热、降温、降压。
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。
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【】
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_________
建筑环境与设备工程专业 一、选择题(每小题3分，共分) 1.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为( B ) A.真空pv=0.08Mpa B.表压力pg=0.08MPa C.真空pv=0.28Mpa D.表压力pg=0.28MPa 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 ) A.q=0 B. Wt=W C. Wt>W D. Wt A.焓值增加 B.焓值减少 C.熵增加 D.熵减少 7.空气在渐缩喷管内可逆绝热稳定流动，其滞止压力为0.8MPa，喷管后的压力为0.2MPa，若喷管因出口磨损截去一段，则喷管出口空气的参数变化为( C ) A.流速不变，流量不变 B.流速降低，流量减小 C.流速不变，流量增大 D.流速降低，流量不变 8.把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压，经( A )过程气体终温最高。 A.绝热压缩 B.定温压缩 C.多变压缩 D.多级压缩 9._________过程是可逆过程。( C ) A.可以从终态回复到初态的 B.没有摩擦的 C.没有摩擦的准平衡 D.没有温差的 10.绝对压力p, 真空pv，环境压力Pa 间的关系为( D ) A.p+pv+pa=0 B.p+pa－pv=0 C.p－pa－pv=0 D.pa－pv－p=0 11 Q.闭口系能量方程为( D ) A. +△U+W=0 B.Q+△U－W=0 C.Q－△U+W=0 D.Q－△U－W=0 12.气体常量Rr( A )
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