工程热力学复习题
一、判断题
1．多变过程的指数1＜n＜k时，多变比热为负值。
2. 闭口系统经历了一个可逆的定温过程，由于系统温度没有发生变化，故系统与外界没有交换热量。
3. 系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下（不考虑外力场作用），宏观热力性质不随时间而变化的状态。
4.凡符合热力学第一定律的过程就一定能实现。
5.热力学温标的基准点是一个标准大气压下水的冰点。
6. 通过叶轮输入轴功对绝热刚性容器内的气体进行搅拌，其参数变化为：△U ＞0、△T ＞0、△P ＞0、△S ＞0。
7. 可以从终态回复到初态的热力过程是可逆过程。
8. 理想气体经绝热节流后，前后稳定截面上的温度相等。
9. 因为伴随压力升高，工质的饱和温度也升高，故工质干饱和蒸汽的比容将增大。
10. 阴雨天中由于大气中水蒸汽量增加了，所以大气压力增大了。
11. 任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。
12. 工作在相同热源和在相同冷源之间的一切热机，无论采用什么工质，他们的热效率均相等。
13. 容器中气体的压力不变，压力表的读数也一定不变。
14. 处于平衡状态的热力系，各处应具有均匀一致的温度、压力和比体积。
15. 孤立系统的熵增原理表明：过程进行的结果是孤立系统内各部分的熵都是增加的。
16. 工质经历一可逆循环，其∮d s =0，而工质经历一不可逆循环，其∮d s＞0。
17. 孤立系统达到平衡时总熵达极大值。
18. 不可逆绝热稳态流动系统中，系统的熵的变化△S sys = 0。
19. 卡诺循环的热效率仅取决于其热源和冷源的温度，而与工质的性质无关。
20. 混合气体中容积成份较大的组分，则其摩尔成分也较大。
21. 孤立系统的熵与能量都是守恒的。
22. 对未饱和湿空气喷湿球温度的水可以实现空气的等焓加湿降温过程。
23.同一地区同一季节大气压力基本保持不变，空气的含湿量雨天比晴天大，所以雨天空气的密度比晴天空气的密度大。
24．两个物体不接触，就不能判别它们是否达到热平衡。
25. 对任何温度的气体加压都能使其液化。
26.可逆循环和不可逆循环的熵变都等于零。。
27. 工程上要求气体从Ma<1加速到Ma>1，则应采用拉伐尔喷管。
28. 工质经一不可逆循环后其熵一定增加。
29. 300℃的水和﹣300℃的水蒸汽都是存在的。。
30. 0.1MPa的饱和水，当压力降低至0.08MPa时，工质就由饱和水变为过热蒸汽。
31. 入口为亚声速气流，扩压管的形状是渐缩。
32. 理想气体的热力学能与焓是两个相互独立的状态参数。
33. 保持冷凝温度不变，提高蒸发温度，可以提高制冷循环的制冷系数。
34. 吸收式制冷循环的吸收器是一个吸热设备。
35. 湿空气的含湿量越大，吸收水分的能力越弱。
36. 蒸气压缩制冷循环节流阀出口制冷剂工质的状态是蒸发压力下的湿蒸汽。
37.在国际单位制中温度的单位是℃。
38.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则技术功为正。
39.饱和蒸汽经历绝热节流过程后温度不变。
40.把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压，经多变压缩过程气体终温最高。
二、填空题
1．当容器内的压力低于于外界时，容器内的绝对压力P 、真空度Pv 和大气压力Pb 之间的压力关系为： 。
2．热量与膨胀功都是 量，热量通过温差传递热能，膨胀功通过 差传递机械能。
3．在孤立系统内自发过程进行的结果，系统由 状态达到平衡状态，绝不会使已经达到平衡状态的重新变为 状态。
4. 公式δq = d h 适用于理想气体 过程。
5．已知湿蒸汽的干度为0.6，其中干饱和蒸汽的质量为6 Kg ，则饱和液体的质量为 Kg 。
6．湿空气喷蒸气加湿过程的特征是湿空气的___________基本不变。
7. 理想气体自初温 t 1经绝热过程变到终温t 2，其内能的变化可用公式＿＿＿＿＿＿计算。理想气体自初温 t 1经定容过程变到终温t 2，其焓的变化可用公式＿＿＿＿＿＿＿＿计算。
8. 在可逆过程中系统熵的增加，意味着系统 ，在孤立系统中熵的增加，则意味着为＿ ＿。
9．按照系统与外界之间物质和能量的交换情况，系统可分为开口系统、 系统、绝热系统、__ _ _系统。
10．湿空气加热过程的特征是湿空气的 不变。
11. 公式δq = δw 适用于理想气体的＿＿＿＿＿＿＿＿＿过程，公式δq = d h 适用于理想气体＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿过程,公式δw s = － d h 适用于＿＿＿＿＿＿＿过程。
12. 蒸汽压缩致冷循环是由＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿等设备构成的。空气压缩致冷循环中没有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿设备，而是以＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿所代替。
13．卡诺循环是由两个 和两个 组成的理想循环。
14．理想气体的 和 在T-s 图上都是指数曲线。
15. 露点是对应于湿空气中水蒸气分压力下的 温度。
16．湿空气绝热加湿过程可以近似地看成是 不变的过程。
17. 使系统实现可逆过程的条件是：（1）＿＿＿＿＿＿＿＿＿，（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
18. 气体的质量比热C 、摩尔比热MC 和容积比热C ‘间的关系是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
19. 理想气体经历一个可逆的绝热过程，忽略宏观动能和重力位能按稳定流动系统计算，其轴功量等于＿＿；按闭口系统计算，其功量等于＿＿＿，两功量之比W S / W 等于＿＿＿。
20．定值比热容为c n 的多变过程，初温为T 1，终温为T 2，其熵变量Δs=_____。
21．湿空气绝热加湿过程可以近似地看成是 不变的过程。
22．压气机增压比较大时，为了减少滞胀容积、提高容积效率，除了尽可能减小余隙容积外，
通常还采取__ ___的措施。
23. 将相同质量的氢气和氧气分别储存到同样大小的容器内，若二个容器内气体的温度相等，则两者压力的大小为2H P ______2O P 。
24．当设备中工质的压力低于环境压力时，若测得真空度Pv=0.08MPa ，环境压力Pa=0.1MPa ，则工质的绝对压力P=______MPa 。
25．湿空气的含湿量是以 为计算基准的湿空气中所含水蒸汽的质量。
26．根据稳定流动的能量方程，喷管的能量方程可简化为_____ _。
27．采用两级压缩和中间冷却的压气机，两级的增压比2
32121p p p p =π=π、的关系为_______时耗功量最少。
28．表压力随着环境压力的下降而增大时，工质的______压力可能并无变化。
29. 溴化锂吸收式制冷机中， 是制冷剂。
30. 装有氧气的容器，其温度计的读数为27℃，则其热力学温度T= K 。
31. 蒸气的饱和压力与饱和温度是 的。
32. 技术功w t 与体积功w 的关系式为 。
33. 已知理想气体的比热C 随温度的升高而增大，当t 2>t 》>0℃ 时，2120t t t c c 与的大小关系为_ ___。
34. 新风和回风混合点在＿线上，混合质量比m 2 / m 1与混合点分割该线的线段长度成＿比。
37.已知1kg 理想气体定压过程初、终态的基本状态参数和其比热容，其热力学能的变化量
可求出为Δu=_____。
38.流体流经管道某处的流速与_____的比值称为该处流体的马赫数。
39.压气机增压比较大时，为了减少滞胀容积、提高容积效率，除了尽可能减小余隙容积外，通常还采取_____的措施。
40.根据稳定流动能量方程，风机、水泵的能量方程可简化为_______。
三、选择题
1. 热力系统的总储存能为 。
A. U
B. pV U +
C. mgz mc U ++221
D. mgz mc pV U +++22
1 2. 卡诺定理表明：所有工作于同温热源与同温泠源之间的一切热机的热效率 。
A. 都相等，可以采用任何形式的循环
B. 不相等，以可逆热机的热效率为最高。
C. 都相等，仅仅取决与热源和泠源的温度
D. 不相等，与所采用的工质有关系。
3. 熵变计算式1
212ln ln V V R T T c s v +=?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
4. 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 。
A. 可逆绝热压缩过程
B. 不可逆绝热压缩过程
C. 边压缩边吸热过程
D. 边压缩边放热过程
5. 饱和湿空气的相对湿度 。
A ．?>1 B. ?=1 C. ?<1 D.0
6. 0.1MPa 的饱和水，当压力降低至0.08MPa 时，工质就由饱和水变为 。
A.未饱和水
B.湿蒸汽
C.过热蒸汽
D.饱和蒸汽
7. 湿蒸汽状态参数的特点是 。
A. s t t >
B. "'v v v x <<
C. "'v v v x >>
D. s t t <
8. 未饱和湿空气中含有 。
A.未饱和水
B.湿蒸汽
C.干饱和蒸汽
D.过热蒸汽
9. 某制冷机在热源T 1= 300 K ，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. 可能的，但无法判定其可逆性
10. 气体常数R 决定于 。
A. 气体的分子量
B. 气体的质量
C. 气体所处的状态
D. 气体的原子数
11. 某大气压下，已知湿空气的状态参数t 、d ，则湿空气的状态 。
A ．可以确定 B. 尚需水蒸气分压力P V 才能确定
C. 尚需相对湿度φ才能确定
D. 尚需湿球温度t w 才能确定
12. 在压力为p 时，饱和水的熵为s ′；干饱和蒸汽的熵为s ″。当湿蒸汽的干度0 A. s ″>s>s ′ B. s>s ″>s ′ C. s D. s ′>s>s ″ 13. 不可逆机与可逆机相比，其热效率 。 A.一定高 B.相等 C.一定低 D.可能高，可能低，也可能相等 14．湿空气中水蒸汽所处的状态 。 A.可以是饱和状态，也可以是过热蒸汽状态 B.只能是饱和状态 C.既不是饱和状态，也不是过热蒸汽状态 D.只能是过热蒸汽状态 15.在p —v 图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值 。 A.大 B.小 C.相等 D.可能大，也可能小 16. 热力学温标的基准点是 。 A.水的冰点 B.水的沸点 C.水的三相点 D.水的临界点 17. 稳态稳流系统经历一个不可逆过程，吸热5KJ ，对外作功10KJ ，则系统的熵 。 A.一定增加 B. 不变 C.可以增加、可以减少或者不变 D.一定减少 18. 当工质的温度一定，其压力低于对应的饱和压力时，则工质一定是 。 A.饱和水 B.湿蒸汽 C.未饱和水 D.过热蒸汽 19. 理想气体某一过程的容积变化功w 等于技术功w t ，该过程是 。 A. 定压过程 B. 定容过程 C. 定温过程 D. 绝热过程 20. 饱和湿空气的干球温度t 、湿球温度t s 、露点t l ,间的关系是 。 A. l s t t t >> B. l s t t t == C. l s t t t => D. l s t t t >= 21. 闭口系内的理想气体经历一个不可逆过程，热力学能减少5KJ ，对外作功10KJ ，则 。 A. 理想气体的熵一定增加 B. 该过程的熵流小于零 C. 理想气体的熵可以增加、可以减少或者不变 D. 理想气体的熵一定增加 22. 绝热节流过程是 。 A.定焓过程 B.不可逆过程 C.准平衡过程 D.定熵过程 23. 闭口系统从热源吸热5000kJ ，系统的熵增加为20 kJ/K ，如系统在吸热过程中温度保持为300K ，则这一过程是 。 A.一定是可逆的 B.无法实现的 C.一定是不可逆的 D.无法判断 24．用干、湿球温度计和露点仪对湿空气进行测量，得到3个温度：16℃，18℃，29℃，则干球温度t 、湿球温度t w 分别为 。 A. 16℃，18℃ B. 29℃，16℃ C. 29℃，18℃ D. 16℃，29℃ 25. 水蒸气定压发生过程可分为三个阶段，下列选项中说法错误的是 。 A. 未饱和水的定压预热过程 B. 未饱和水的定压汽化过程 C. 饱和水的定压汽化过程 D. 水蒸气的定压过热过程 26. 以空气为工质所进行的某过程中，加热量的一半转变为功，则该过程的多变指数n 为 。 A. 1.6 B. 1.2 C. 0.6 D. 1.3 27．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 28. CO 2气体与C O 气体如温度变化相同，其内能变化关系为 。 A. △ 2 co u =△CO u B. △ 2co u ＞△CO u C. △ 2co u ＜△CO u D. 无法判断 29．通过饱和曲线（φ=100 %）的定湿球温度线 。 A. 严格地说是一条等焓线 B. 是一条角系数小于等焓线的直线 C. 是一条角系数大于等焓线的直线 D. 是一条近于水平的直线 30. 同样条件下工作的制冷循环与供热循环是 。 A. 制冷系数＞供热系数 B. 供热系数＞制冷系数 C. 供热系数≥制冷系数 D. 制冷系数≥供热系数 31. 湿蒸汽进行定容加热后，其干度的变化（X2－X1）是。 A. ＞0 B. ＜0 C. = 0 D. 不能确定 32. 公式ηt = 1－q2 ／q1适用于。 A. 理想气体任意过程 B. 理想气体可逆循环 C. 任何工质可逆循环 D. 任何工质任何循环 33. 湿空气在总压力不变，干球温度不变的条件下，如果湿球温度越低，则其含湿量。 A. 越大 B. 不变 C. 越小 D. 不确定 34. 热机从热源取热1000 KJ，对外作功1000 KJ，其结果是。 A. 违反热力学第一定律 B. 违反热力学第二定律 C. 违反热力学第一和第二定律 D. 不违反热力学第一和第二定律 35．气体的容积比热是指。 A. 容积保持不变的比热 B. 物量单位为一立方米时的比热 C. 物量单位为一摩尔容积时的比热 D. 物量单位为一标准立方米时的比热36．绝热节流过程是。 A.定焓过程 B.不可逆过程 C.准平衡过程 D.定熵过程 37. P V = R T描述了的变化规律。 A. 任何气体准静态过程中 B. 理想气体任意过程中 C. 理想气体热力平衡状态 D. 任何气体热力平衡状态 38. 通过叶轮轴对绝热刚性容器中的气体搅拌，其参数变化为。 A. △U＞0，△T＞0，△P = 0，△S = 0 B. △U＞0，△T＞0，△P＞ 0，△S ＞ 0 C. △U＞0，△T = 0，△P＞ 0，△S = 0 D. △U＞0，△T = 0，△P = 0，△S ＞ 0 39．闭口系统功的计算式w = u1－u2。 A. 适用于可逆与不可逆的绝热过程 B. 只适用于绝热自由膨胀过程 C. 只适用于理想气体绝热过程 D. 只适用于可逆绝热过程 40．两种不同性质但相同热力状态的气体在绝热混合过程中，其熵。 A. 不变 B.减小 C. 增加 D. 不一定 41. 在水蒸汽 h—s图上，湿蒸汽区内的定压线是。 A. 具有正斜率的直线 B. 曲线 C. 折线 D. 水平直线 42．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 43．工质熵的增加，意味着工质的。 A. Q＞0 B .Q＜ 0 C. Q = 0 D. 不一定 44. 开口系统的技术功W t等于。 A. 轴功W S B. 1 22 2 1 2 21 ()() c c z z w g S -+-+ C. W S +（p1v1－p2v2） D. q－△u 45. 某理想气体，经可逆定压过程对外作功，则其内能的变化量与外界的交换热量分别为。 A. 无确定值。 B. △U = W / K；q = W。 C. △U = W / （K －1）；q =K W / （K －1）。 D. △U = W ；q =K W 。 46. 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内的温度，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。 47. 湿蒸汽经定温膨胀过程后其内能变化 。 A. △U = 0 B. △U ＞0 C. △U ＜0 D. △U ＜0或△U ＞0 48. 测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是 。 A. 有气体泄漏 B. 气体热力状态变化 C. 大气压力发生变化 D. 以上三者均可能 49. 理想气体可逆定温过程的特点是 。 A.q=0 B. W t =W C. W t >W D. W t 50.水蒸汽热力过程热力学能变化量△u= 。 A.q-w t B.△h-△(pv) C.c v (T 2-T 1) D.2 1t t v c (T 2-T 1) 四、简答题 1、闭口系统从热源取热5000kJ ，系统的熵增加为20kJ ／K ，如系统在吸热过程中温度保持为300K ，问这一过程是可逆的、不可逆的还是不能实现的？并简要说明理由。 2、三块相同的金属块被加热到温度T A ，第一块迅速被冷却到环境温度T 0，其熵变为1S ?；第二块在环境中缓慢冷却到T 0，其熵变为2S ?；第三块先与温度为T B (T A > T B >T 0)的热源接 触，达到平衡后再被冷却到环境温度T 0，其熵变为3S ?；试说明这三个过程1S ?、 2S ?和3S ?的大小关系。 3、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 ）如何变化？并简述为什么。 4、某人声称使用新式热力循环和高技术开发出一种新型节能冷柜，在30℃室温下，制冷温度为-40℃时，制冷系数仍可以达到4，请你判断一下是否可能实现。为什么？ 5、“对刚性容器中的水加热，使其在恒温下蒸发”。请判断该过程是否可逆，说明理由。 6、将初态B ＝101325Pa ，t 1=25℃，φ1＝60％的空气在加热器中加热至t 2=50℃，然后送入干燥箱用于烘干物体。空气从干燥箱出来时的温度为t 3=40℃。试将此过程绘在h-d 图上；并推导出每蒸发1kg 水分需要多少kg 空气的计算式。 7、如图所示为蒸气压缩制冷循环的lgp-h 图，试指出进行各热力过程相应设备名称，并写出制冷量和制冷系数的计算式。 自由膨胀 8、指出饱和湿蒸气与饱和湿空气，熵流与熵产的主要区别。 9、下图为蒸气压缩式制冷装置原理图，蒸发温度为零下15℃，冷凝温度为30℃，蒸发器出口为干饱和蒸气。试将此制冷循环描绘在lgp-h图上；若系统制冷量为Q0，试写出制冷剂的流量和制冷系数的计算式。 10、初态为B＝101325Pa、t1=25℃、φ1＝60％，流量为mkg/s的空气首先经冷却器冷却至t2＝15℃、φ2＝90％，再经加热器加热至t3＝20℃。试将上述过程绘在h-d图上；并写出冷却器冷量和加热器加热量的计算式。 11、一个闭口系统由初始状态A分别经可逆与不可逆等温吸热膨胀过程到达状态B，若两过程中热源温度均为T。试判断系统在哪个过程中吸收的热量多，对外做出的膨胀功大。为什么？ 12、空气在气缸内经历不可逆过程,内能减少12kJ,对外作功10kJ,试分析空气的熵变有哪几种可能性？为什么？ 13、下图为蒸气压缩制冷循环的T-s图，试指出进行各热力过程相应设备名称，并写出制冷量和制冷系数的计算式。 14、门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行，若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面，感到凉爽。于是有人就想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的，你认为这种想法可行吗？请以门窗紧闭的房间为系统，利用热力学第一定律进行分析。 15、在寒冷的阴天，虽然气温尚未达到0℃，但晾在室外的湿衣服会结冰，这是什么原因？ 16、平衡状态与稳定态有什么联系与区别? 17、夏天，自行车在被太阳晒得很热的马路上行驶时，为什么容易引起轮胎爆破? 18、理想气体的绝热过程就是等熵过程吗?为什么? 19、与大气温度相同的压缩气体可以从大气吸热而膨胀作功（依靠单一热源作功），这是否违背热力学第二定律？ 20、何谓水蒸汽参数座标图中的一个点、两条线、三个区域和五种状态？ 五、计算题 1.某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40 t/h，进口比焓为3440kJ/kg，出口比焓为2240kJ/kg。试求：单位质量蒸汽经汽轮机对外输出的功为多少？ （1）汽轮机的功率多大？ （2）若进出口蒸汽流速分别为60m/s和140m/s时，对汽轮机输出功有多大影响？ 2. 某闭口的绝热容器，由一不导热的垂直隔板分为L和R两部分，如图2所示。R边盛5kg 37℃的水，L边盛10kg 72℃的水。当移去隔板后两边的水混合均匀而重新达到新的热力平衡。已知环境的温度为T O=15℃，水的比热为4.1868KJ/(kg.K)。求： （1）混合后绝热闭口系熵的增量； （2）由于混合所引起的作功能力的损失为多少？ 3．将初态B＝0.1Pa，t1=20℃，φ1＝60％的空气在加热器中加热至t2=50℃，然后送入干燥箱用于烘干物体。空气从干燥箱出来时的温度为t3=30℃。已知：d1=8.9g /kg（a），h1=42.8kJ/kg （a），h2=73.5kJ/kg（a），d3=17.0g /kg（a），试求： （1）将此过程绘在h-d图上； （2）从干燥室每吸收1kg水分所需空气量和加热量。 4．系统经一热力过程，放热8kJ，对外作功26 kJ。为使其返回原状态，对系统加热6 kJ，问需对系统作功多少？ 5．在两个恒温热源间工作的某动力循环系统，其高温热源温度=1000K低温热源温度 =300K。循环中工质吸热过程的熵变Δs 1 =1.0kJ/(kg·K) ，吸热量=980kJ/kg；工质放热过 程的熵变Δs 2 = –1.0kJ/(kg·K), 放热量=600kJ/kg。环境温度=300K，试求： （1）循环的热效率； （2）吸热过程和放热过程的熵流和熵产； （3）用孤立系统熵增原理判断该循环能否实现。 6. 某蒸汽压缩式制冷机，用氨作制冷剂，制冷量为105kJ/h。压缩机入口状态1为干饱和蒸气，出口状态2为过热蒸气，冷凝器出口状态3为饱和液体。已知冷凝温度为300K，压力为1.06MPa；蒸发温度为260K，压力为0.255 MPa；水的比热为4.187kJ/(kg.℃)。经查表得：h1＝1570kJ/kg，h2＝1770 kJ/kg，h3=450 kJ/kg。试求： （1）每千克氨的吸热量q2； （2）氨的质量流量； （3）压气机消耗的功率P； （4）冷却水带走的热量Q1； （5）若冷却水的温升为5℃，求冷却水的流量 W （6）制冷系数ε。 （7）将此循环描述在T-s图上。 7.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？空气的气体常数取R g =287.09J/(kg ·K). 8. 已知一热机的高温热源温度为1000℃，低温热源温度为100℃，工质与高温热源间的传热温差为100℃，与低温热源间的传热温差为50℃，热机效率等于卡诺热机的效率，环境温度为27℃，当热机从高温热源吸入1000KJ 的热量时，求： 1）热机的热效率， 2）由于高温热源传热温差而引起的做功能力损失和由于低温热源传热温差而引起的做功能力损失， 3）由于传热温差而引起的总的做功能力损失。 9．压气机在95 kPa 、25 ℃的状态下稳定地以340 m 3/min 的容积流率吸入空气，进口处的空气流速可以忽略不计；压气机排口处的截面积为0.025 m 2，排出的压缩空气的参数为200 kPa 、120 ℃。压气机的散热量为60 kJ/min 。已知空气的气体常数Rg=0.287 kJ/(kg.K)，比定容热容c V =0.717 kJ/(kg.K)，求压气机所消耗的功率。 10．压力为0.1MPa ，温度为20℃的空气进入压缩机，绝热压缩至0.6MPa 后排入贮气筒。已知空气的气体常数Rg=0.287 kJ/(kg.K)，比定容热容c V =0.717 kJ/(kg.K)，环境温度t 0=20℃。 1）试问压缩机空气出口温度能否是180℃？ 2）若将空气绝热压缩至0.6MPa ，250℃，试问可用能（作功能力）损失为多少？并用T-S 图表示之。 11、某一刚性绝热容器，有一隔板将容器分为容积相等的两部分，每一部分容积为0.1m 3。 如容器一边是温度为40℃，压力为0.4MPa 的空气，另一边是温度为20℃，压力为0.2MPa 的空气。当抽出隔板后，两部分空气均匀混合而达到热力平衡。求混合过程引起的空气熵的变化。 12、1kg 某种双原子理想气体经历一可逆多变过程从初态 =727℃, p 1=7.9MPa 膨胀到终态 =217℃, =0.3636MPa 。(1)求和；(2)求出此过程的多变指数n 并在p-v 图和T-s 图上画出该过程；(3)计算过程的Δu 、Δs 及过程功w 和热量q 。已知：当地大气压 =0.1MPa ，气体R g =287 J/(kg·K)，比热可取定值c V =0.718kJ/(kg·K)。 13、1kg 氮气从初态1定压膨胀到终态2，然后定熵膨胀到终态3。设已知以下各参数：t 1=500℃，v 2=0.25m3/kg ，p 3＝0.1MPa ，v 3=1.73m3/kg 。求（1）1、2、3三点的温度、比容和压力的值。（2）在定压膨胀和定熵膨胀过程中内能的变化和所作的功。 14、供暖用风机连同加热器，把温度为01=t ℃的冷空气加热到温度为2502=t ℃，然后送入建筑物的风道内，送风量为0.56kg/s ，风机轴上的输入功率为1kW ，设整个装置与外界绝热。试计算：（1）风机出口处空气温度；（2）空气在加热器中的吸热量；（3）若加热器中有阻力，空气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确？ 15、设有一恒温T 2的低温余热源和一恒温为T 1（T 1>T 2）的高温热用户，已知环境的温度为T 0，而且T 0＜T 2，求： (1) 在不消耗其它动力的条件下，试设计出理想情况下，利用低温热源的热向高温热用户提供热量Q 1，而不违反热力学定律的一种方案。 (2) 试推导出你设计的这种方案的热量利用率。热量利用率的定义为Q 1与低温余热源放出热量的比值。 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 各位同学：以下为《工程热力学B》复习题，如有问题，请到办公室答疑。第一章基本概念 1.如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变。（错） 2.压力表读值发生变化,说明工质的热力状态也发生了变化。( 错 ) 3.由于准静态过程都是微小偏离平衡态的过程，故从本质上说属于可逆过程。（错） 4.可逆过程一定是准静态过程,而准静态过程不一定是可逆过程。( 对 ) 5. 比体积v是广延状态参数。( 对 ) 6. 孤立系的热力状态不能发生变化。（错） 7. 用压力表可以直接读出绝对压力值。（错） 8. 处于平衡状态的热力系，各处应具有均匀一致的温度和压力。（错） 9. 热力系统的边界可以是固定的，也可以是移动的；可以是实际存在的，也可以是假想的。（对） 10. 可逆过程是不存在任何能量损耗的理想过程。（对） 11.经历了一个不可逆过程后，工质就再也不能回复到原来的初始状态了。（错） 12. 物质的温度越高，则所具有的热量越多。（错） 1.能源按其有无加工、转换可分为一次能源和二次能源。 2.在火力发电厂蒸汽动力装置中，把实现热能和机械能能相互转化的工作物 质就叫做工质。 3.按系统与外界进行物质交换的情况，热力系统可分为开口系和闭口系两大类。 4.决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需 2 个。 5.只有平衡状态才能用参数坐标图上的点表示，只有可逆过程才能用参数坐标图 上的连续实线表示。 6. 绝热系是与外界无 热量 交换的热力系。 7. 孤立系是指系统与外界既无 能量 交换也无 质量 交换的热力系。 8. 测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，容器内的绝对压力 173 kPa 。 6.热力系在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变，这种状态称为(平衡状态) 无关。 8.理想气体闭口系统经历一定温过程，吸热量为100J ，则它的热力学能变化量为 0 J 。 1.准静态过程满足下列哪一个条件时为可逆过程 C 。 A 做功无压差； B 传热无温差； C 移动无摩擦； D 上述任一个都可。 2.下列说法中正确的是：1 （1）可逆过程一定是准平衡过程 （2）准平衡过程一定是可逆过程 （3）有摩擦的热力过程不可能是准平衡过程 3. 测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是因为：4 1）有气体泄露 （2）气体的热力状态发生变化 （3）大气压力发生变化 （4）以上均有可能 第二章 热力学第一定律 1.气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加； （ 错 ） 2.气体膨胀时一定对外作功； （ 错 ） 3.对工质加热，其温度反而降低是不可能的。 ( 错 ) 4.热力学第一定律适用于任意的热力过程，不管过程是否可逆（ 对 ）。 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 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 则： 。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 ） 如何变化，并简述为什么。 答：u 、T 不变，P 减小，v 增大，s 增大。 5. 试由开口系能量方程一般表达式出发，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：开口系一般能量方程表达式为 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 代入能量方程，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 组元的状态方程。 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 ，则该组元的状态方程可写成：P i V = m i R i T 。 B 隔板 A 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W R 0S ?=22t t,C 1111Q T Q T ηη==-=-iso 0S ?=iso 0 S ?= 一、判断题： 1. 平衡状态一定稳定状态。 2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律； 3．公式d u = c v d t 适用理想气体的任何过程。 4．容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。 5．在T —S 图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。 6．膨胀功与流动功都是过程的函数。 7．当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时，以可逆定温压缩过程最为省功。 8．可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行，并能恢复到初始状态的过程。 9. 根据比热容的定义式 T q d d c ，可知理想气体的p c 为一过程量； 10. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程； 11．在管道内作定熵流动时，各点的滞止参数都相同。 12．孤立系统的熵与能量都是守恒的。 13．闭口绝热系的熵不可能减少。 14．闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。 15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。 16．实际气体绝热节流后温度一定下降。 17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。 18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率； 19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。 20．热力学恒等式du=Tds-pdv 与过程可逆与否无关。 21．当热源和冷源温度一定，热机内工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。 22．从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态，因为气化过程温度未变，所以焓的变化量Δh=c p ΔT=0。 23．定压过程的换热量q p =∫c p dT 仅适用于理想气体，不能用于实际气体。 24．在p －v 图上，通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率。 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【】 最新工程热力学期末复习题答案 《工程热力学》练习题参考答案 第一单元 一、判断正误并说明理由： 1.给理想气体加热，其热力学能总是增加的。 错。理想气体的热力学能是温度的单值函数，如果理想气体是定温吸热，那么其热力学能不变。 1.测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是气体热力状态发生了变 化。 错。压力表读数等于容器中气体的压力加上大气压力。所以压力表读数发生变化可以是气体的发生了变化，也可以是大气压力发生了变化。 2.在开口系统中，当进、出口截面状态参数不变时，而单位时间内流入与流出 的质量相等，单位时间内交换的热量与功量不变，则该系统处在平衡状态。 错。系统处在稳定状态，而平衡状态要求在没有外界影响的前提下，系统在长时间内不发生任何变化。 3.热力系统经过任意可逆过程后，终态B的比容为v B大于初态A的比容v A，外 界一定获得了技术功。 错。外界获得的技术功可以是正，、零或负。 4.在朗肯循环基础上实行再热，可以提高循环热效率。 错。在郎肯循环基础上实行再热的主要好处是可以提高乏汽的干度，如果中间压力选的过低，会使热效率降低。 6．水蒸汽的定温过程中，加入的热量等于膨胀功。 错。因为水蒸汽的热力学能不是温度的单值函数，所以水蒸汽的定温过程中，加入的热量并不是全部用与膨胀做功，还使水蒸汽的热力学能增加。 7．余隙容积是必需的但又是有害的，设计压气机的时候应尽可能降低余隙比。 对。余隙容积的存在降低了容积效率，避免了活塞和气门缸头的碰撞，保证了设备正常运转，设计压气机的时候应尽可能降低余容比。 8．内燃机定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率高。 错。在循环增压比相同吸热量相同的情况下，定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率高；但是在循环最高压力和最高温度相同时，定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率低。 9．不可逆过程工质的熵总是增加的，而可逆过程工质的熵总是不变的。 错。熵是状态参数，工质熵的变化量仅与初始和终了状态相关，而与过程可逆不可逆无关。 10．已知湿空气的压力和温度，就可以确定其状态。 第一章 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。 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。 开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统。 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。 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 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。 注：热力学温标和摄氏温标，T=273+t。 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。 注：课本中如无特殊说明，则所说压力即为绝对压力。 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 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 温度：t T +=273 压 力 ： 1．f F p = 式中 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）。 2．g p B p += （P >B ） 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) 工程热力学复习题 一、单项选择题 ．热力系内工质质量若保持恒定，则该热力系一定是 。 ．开口系 .闭口系 . 孤立系 .不能确定 （知识点：教材页：热力系统。稳定流开口系，当处于稳定状态时，工质 质量也会保持恒定。如果热力系与外界有热量交换，则不是孤立系，所以答案 不正确。）.不能确定 ．某压力容器，其压力表的读数在重庆为1g p 与在拉萨2g p 时相比较 。 ． 相同12g g p p = . 增大21g g p p > . 减小12g g p p < . 无法确定 （知识点：教材页，压力的概念，通常我们所使用的测压计，测出的是工 质的真实压力和环境压力之差，当真实压力不变，而环境压力减小时，压差会 增大。）. 增大21g g p p > ．开口系的质量是 。 ．不变的 .变化的 . 变化的也可以是不变的 .在理想过程中是不变的 （知识点：教材页：热力系统。稳定流开口系质量不变，但非稳定流则会改 变。）. 变化的也可以是不变的 . 准平衡过程，工质经历的所有状态都接近于 。 .初状态（可以不在初状态） .环境状态 .终状态（也可以不在初状态） .邻近状态 （知识点：教材页，偏离平衡态无穷小，随时恢复平衡的状态变化过程就是 准静态过程，也叫准平衡过程。准平衡过程虽然偏离平衡态无穷小，但可以偏 离初始态一个较大的变化，因此答案不正确，不正确，那么也不正确，准平衡 过程可能是在孤立系统中发生的，这时就不会与环境状态相接近，因此答案为）. 邻近状态 .一定量理想气体从相同的初态出发分别经过不可逆过程、可逆过程到达相同的 终状态，则两过程中气体热力学能变化 。 ． 2121B A U U ?? ． 2121B A U U ?-=? （知识点：教材页，热力学能的变化，在不考虑化学能和原子核能的情况 下，只是内动能和内位能的变化。在一个从状态到状态的过程中，可以有两种 方式，一种是可逆的，一种是不可逆的，但不管过程是否可逆，当初态相同， 终态相同时，系统的热力学能的改变就是相同的。）．1212A B U U ?=? .气体在管道中可逆流动时，任何截面上的滞止焓 。 . 222 22222 1 1f f f c h c h c h +≠+≠+ . 22222211f f c h c h ++〉 . 2222 22 1 1f f c h c h +<+ .均相等 （知识点：教材页，滞止焓是该截面上这一点工质的焓与工质的动能之和）. 均相等 .某一定量工质将的热量散失到周围环境，若工质散热时熵变化kJ/K ，这过 程 。 .可以发生且为可逆 （可逆过程的熵变为零） .可以发生且为不可逆 .不可能发生（在外力作用下也可能实现，比如系统温度高于环境温 度） .违反熵增原理（如果这个过程是自发完 成的，才违反熵增原理） （知识点：教材、页热力学第一定律和第二定律。过程能否进行，主要看 是否违反热力学第一定律和第二定律，第一定律是能量守恒定律，第二定律判 定过程的方向，给出了定量工质向环境散失的热量，题目未说明，但有可能在 外界对系统做功的情况下能量守恒，同时系统的熵减小，所以答案为。如果这 个过程是自发过程则不可能发生。）.可以发生且为不可逆 .刚性容器中有某种理想气体，参数、、，现定温充入另一种气体，使容器中的压 力升到，充入的气体质量 。 工程热力学大总结 ' … 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。 各位同学：以下为《工程热力学B 》复习题，如有问题，请到办公室答疑。 第一章 基本概念 1.如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变。（ 错 ） 2.压力表读值发生变化,说明工质的热力状态也发生了变化。 ( 错 ) 3.由于准静态过程都是微小偏离平衡态的过程，故从本质上说属于可逆过程。 （ 错 ） 4.可逆过程一定是准静态过程,而准静态过程不一定是可逆过程。( 对 ) 5. 比体积v 是广延状态参数。( 对 ) 6. 孤立系的热力状态不能发生变化。 （ 错 ） 7. 用压力表可以直接读出绝对压力值。 （ 错 ） 8. 处于平衡状态的热力系，各处应具有均匀一致的温度和压力。（ 错 ） 9. 热力系统的边界可以是固定的，也可以是移动的；可以是实际存在的，也可以是假想的。 （ 对 ） 10. 可逆过程是不存在任何能量损耗的理想过程。 （对 ） 11.经历了一个不可逆过程后，工质就再也不能回复到原来的初始状态了。 （ 错 ） 12. 物质的温度越高，则所具有的热量越多。（ 错 ） 1. 能源按其有无加工、转换可分为 一次 能源和 二次 能源。 2. 在火力发电厂蒸汽动力装置中，把实现 热 能和机械能 能相互转化的 工作物质就叫做 工质 。 3. 按系统与外界进行物质交换的情况，热力系统可分为 开口系 和 闭口系 两大类。 4. 决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需 2 个。 5. 只有 平衡 状态才能用参数坐标图上的点表示，只有 可逆 过程才能用参数 坐标图上的连续实线表示。 6. 绝热系是与外界无 热量 交换的热力系。 7. 孤立系是指系统与外界既无 能量 交换也无 质量 交换的热力系。 8. 测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，容器内的绝对压力 173 kPa 。 6.热力系在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变，这种状态称为(平 准静态过程满足下列哪一个条件时为可逆过程 C 。A 做功无压差； B 传热无温差； C 移动无摩擦； D 上述任一个都可。 2.下列说法中正确的是：1 （1）可逆过程一定是准平衡过程 全国考研专业课高分资料 中北大学 《工程热力学》 期末题 笔记：目标院校目标专业本科生笔记或者辅导班笔记 讲义：目标院校目标专业本科教学课件 期末题：目标院校目标专业本科期末测试题2-3 套 模拟题：目标院校目标专业考研专业课模拟测试题 2 套 复习题：目标院校目标专业考研专业课导师复习题 真题：目标院校目标专业历年考试真题，本项为赠送项，未公布的不送！ 中北大学工程热力学试题（A）卷（闭卷） 2013--2014 学年第一学期 学号：姓名： 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. 2 、某制冷机在热源T1= 300K，及冷源消耗功为 250 KJ ，此制冷机是流速减小，流量增大 T2= 250K 之间工作，其制冷量为 【】 1000 KJ， 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. U mc2f / 2 mgz D. U pV mc2f / 2 mgz 4、熵变计算式s c p In (T2 / T1) R g In ( p2 / p1) 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。 工程热力学复习重点2012. 3 绪论 [1]理解和掌握工程热力学的研究对象、主要研究内容和研究方法 [2]理解热能利用的两种主要方式及其特点 [3]了解常用的热能动力转换装置的工作过程 1．什么是工程热力学 从工程技术观点出发，研究物质的热力学性质，热能转换为机械能的规律和方法，以及有效、合理地利用热能的途径。 2．能源的地位与作用及我国能源面临的主要问题 3. 热能及其利用 [1]热能：能量的一种形式 [2]来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。 如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。 二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。 [3]利用形式： 直接利用：将热能利用来直接加热物体。如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大) 间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能， 4．.热能动力转换装置的工作过程 5．热能利用的方向性及能量的两种属性 [1]过程的方向性：如：由高温传向低温 [2]能量属性：数量属性、,质量属性(即做功能力) [3]数量守衡、质量不守衡 [4]提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。 第1章基本概念及定义 1. 1 热力系统 一、热力系统 系统：用界面从周围的环境中分割出来的研究对象，或空间内物体的总和。 外界：与系统相互作用的环境。 界面：假想的、实际的、固定的、运动的、变形的。 依据：系统与外界的关系 系统与外界的作用：热交换、功交换、质交换。 二、闭口系统和开口系统 闭口系统：系统内外无物质交换,称控制质量。 开口系统：系统内外有物质交换,称控制体积。 三、绝热系统与孤立系统 绝热系统：系统内外无热量交换(系统传递的热量可忽略不计时，可认为绝热) 孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换 填空题： 1.根据是否有能量传递和物质交换的情况，可以将热力系分为（）热力系和（） 热力系。 2.热力系统与外界通过边界进行能量交换和（）交换，而能量交换又可分为（）交 换和（）交换。 3.测得容器的表压力p e=75kPa，大气压力p a=0.098MPa，则容器内的绝对压力为 （）kPa。 4.测得容器的真空度压力p v=75kPa，大气压力p a=0.098MPa，则容器内的绝对压力为 （）kPa。 5.气体的温度为20℃，那么该系统内气体的热力学温度为( )K。 6.气体的温度为-20℃，那么该系统内气体的热力学温度为( )K。 7.理想气体在一热力过程中，其热力学能增加 50J ，同时外界对系统做功为 100J 。则 该热力系统传给外界的热量为 ( ) J 。 8.一稳定流动开口系，从外界吸收热量 500J ，开口系进出口焓差为 300J，则该热力系 对外界所作的技术功为( )J。 9.熵可用来对热力过程进行热量分析，在热力过程中如果△s>0,说明该过程是（）的； 如果△s< 0,说明该过程是（）的。 10.物体温度升高 1℃所需要吸收的热量称为该物体的（） 11.物质由液态转变为气态的相变过程为汽化过程，通常分为（）和（）两种不同的 形式。 12.物质由气态转变为液态的相变过程为（）。 13.湿蒸汽是（）和（）的混合物，未饱和湿空气是（）和（） 的混合物，饱和湿空气是（）和（）的混合物。 14.当湿蒸汽的干度 x ＝ 0 时，工质全部为( )。 15.当湿蒸汽的干度 x ＝ 1 时，工质为 ( ) 状态。 16.相对湿度是湿空气的绝对湿度和同温度下饱和湿空气的绝对湿度之比。相对湿度等于0 时是（）；等于1时是（）。 17.含湿量d指1kg（）所带有水蒸气的质量。 18.四个基本热力过程，分别是（）过程，（）过程，（）过程，（）过程。 19.在定容过程中，气体吸热，温度（），压力（），熵（）。 20.在定压过程中，气体放热压缩外界对其做功，温度（），熵（）。 21.定温过程中气体吸热膨胀对外做功，压力（），熵（）。 22.气体绝热膨胀对外做功，压力( )，温度( )。 23.气体的（）流速与（）的比值称为马赫数。 24.热机是将（）能转换为（）能的设备，热机的工作循环是一种（）向循环。 25.逆向循环是从（）热源取热使之源源不断地向（）热源放热。 26.水蒸气动力循环中，完成朗肯循环的四个设备是（）、（）、（）、和 （）。 27.郎肯循环，提高蒸汽初温，增加了循环的高温加热段，使平均（）温度提高，循环 温差增大，热效率提高；同时乏汽干度（）。 28.郎肯循环，提高蒸汽初压，使平均（）温度提高，循环温差增大，热效率提高,乏汽 干度（）。 29.郎肯循环，背压降低，使平均（）温度降低，循环（）加大，热效率提高。 30.汽轮机的排汽压力越低,循环热效率越高,但排汽压力的降低受到了( )的限制. 图 1 图2 2012工程热力学Ⅰ考题（A ） 一、简答题（共30分） 1、图1中循环1-2-3-a -1和循环1-b -3-4-1都是不可逆 循环。有人判断循环1-2-3-a -1的热效率高于循环1-b -3-4-1的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（10分） 2、有一种热机，以水蒸气为工质，循环的高温热源温度为1200 K ，低温热源温度为300 K ，循环的热效率t η。现将循环工质改成理想气体，则循环的热效率t'η与原循环热效率比较将发生什么样的变化？为什么？ （10分） 3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉可提高水蒸气循环的热效率。”请据热力学基本定律出发评估这种观点。（10分） 二、计算题（共70分） 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为200kPa 、温度20℃， 喷嘴内径为0.002m 时，射出水流温度20℃，压力100kPa ，流速1000m/s ，已知在200kPa 、20℃时，3 0.001002m /kg v =，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。（10分） 2、某太阳能供暖的房屋用5×8×0.3m 的大块混凝土板作为蓄热材料，该混凝土的密度为2300kg/m 3 ，比热容0.65kJ/(kg ·K)。若混凝土板在晚上从23℃冷却到18℃（室内温度），求此过程的熵产。（10分） 3、某活塞式内燃机定容加热理想循环（图2循环1-2-3-4-1），压缩比ε =10，压缩冲程的起点状态是t 1=35℃ 、p 1=100kPa 。加热过程中气体吸热650kJ/kg 。假定比热容为定值，且c p =1.004kJ/（kg·K），κ =1.4，求：（1）循环中各点的温度、压力和循环热效率；（2）若循环压缩过程和膨胀过程均不可逆，两过程的熵产分别为0.1kJ/(kg·K)和0.12 kJ/(kg·K)，求工质 经循环后的熵变； （3） 若膨胀过程持续到5（p 5 = p 1），画出循环T-s 图，并分析循环热效率提高还是下降。（10+5+5分） 4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2，初终态温度分别为30℃和227℃。 第一章 工质：实现热能和机械能之间转换的媒介物质。 系统：热设备中分离出来作为热力学研究对象的物体。 状态参数：描述系统宏观特性的物理量。 热力学平衡态：在无外界影响的条件下，如果系统的状态不随时间发生变化，则系统所处的状态称为热力学平衡态。 压力：系统表面单位面积上的垂直作用力。 温度：反映物体冷热程度的物理量。 温标：温度的数值表示法。 状态公理：对于一定组元的闭口系统，当其处于平衡状态时，可以用与该系统有关的准静态功 形式的数量n 加上一个象征传热方式的独立状态参数，即（n+1 ）个独立状态参数来确定。 热力过程：系统从初始平衡态到终了平衡态所经历的全部状态。 准静态过程：如过程进行的足够缓慢，则封闭系统经历的每一中间状态足够接近平衡态，这样的过程称为准静态过程。 可逆过程：系统经历一个过程后如果系统和外界都能恢复到各自的初态，这样的过程称为可逆过程。无任何不可逆因素的准静态过程是可逆过程。 循环：工质从初态出发，经过一系列过程有回到初态，这种闭合的过程称为循环。 可逆循环：全由可逆过程粘组成的循环。 不可逆循环：含有不可逆过程的循环。 第二章 热力学能：物质分子运动具有的平均动能和分子间相互作用而具有的分子势能称为物质的热力学能体积功：工质体积改变所做的功热量：除功以外，通过系统边界和外界之间传递的能量。焓：引进或排出工质输入或 输出系统的总能量。 技术功：工程技术上将可以直接利用的动能差、位能差和轴功三项之和称为技术功。功：物质间通过宏观运动发生相互作用传递的能量。 轴功：外界通过旋转轴对流动工质所做的功。 流动功：外界对流入系统工质所做的功。 第三章 热力学第二定律： 克劳修斯说法：不可能使热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。 开尔文说法：不可能从单一热源吸热使之完全转化为有用功而不引起其他变化。卡诺循环：两热源间的可逆循环，由定温吸热、绝热膨胀、定温放热、绝热压缩四个可逆过程组成。 卡诺定理：在温度为T1 的高温热源和温度为T2 的低温热源之间工作的一切可逆热机，其热效 率相等，与工质的性质无关；在温度为T1的高温热源和温度为T2的低温热源之间工作的热机 循环，以卡诺循环的热效率为最高。 熵：沿可逆过程的克劳修斯积分，与路径无关，由初、终状态决定。 熵流：沿任何过程（可逆或不可逆）的克劳修斯积分，称为“熵流” 。 熵产：系统熵的变化量与熵流之差。 熵增原理：在孤立系统和绝热系统中，如进行的过程是可逆过程，其系统总熵保持不变；如为不可逆过程，其熵增加；不论什么过程，其熵不可能减少。 第四章 1. 热量和热力学能有什么区别？有什么联系？ 答：热量和热力学能是有明显区别的两个概念：热量指的是热力系通过界面与外界进行的热能交换量，是与热力过程有关的过程量。热力系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的；而热力学能指的是热力系内部大量微观粒子本身所具有的能量的总合，是与热力过程无关而与热力系所处的热力状态有关的状态量。简言之，热量是热能的传输量，热力学能是能量？的储存量。二者的联系可由热力学第一定律表达式 d d q u p v δ=+ 看出；热量的传输除了可能引起做功或者消耗功外还会引起热力学能的变化。 2. 如果将能量方程写为 d d q u p v δ=+ 或 d d q h v p δ=- 那么它们的适用范围如何？ 答：二式均适用于任意工质组成的闭口系所进行的无摩擦的内部平衡过程。因为 u h pv =-， ()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭口系将 du 代入第一式得 q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。 3. 能量方程 δq u p v =+d d （变大） 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大） 很相像，为什么热量 q 不是状态参数，而焓 h 是状态参数？ 答：尽管能量方程 q du pdv δ=+ 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大）似乎相象，但两者的数学本 质不同，前者不是全微分的形式，而后者是全微分的形式。是否状态参数的数学检验就是，看该参数的循环积分是否为零。对焓的微分式来说，其循环积分：()dh du d pv =+???蜒? 因为 0du =??，()0d pv =?? 所以 0dh =??， 因此焓是状态参数。 而对于能量方程来说，其循环积分： q du pdv δ=+???蜒? 虽然： 0du =?? 但是： 0pdv ≠?? 所以： 0q δ≠?? 因此热量q 不是状态参数。 4. 用隔板将绝热刚性容器分成A 、B 两部分（图2-13），A 部分装有1 kg 气体，B 部分为高度真空。将隔板抽去后，气体热力学能是否会发生变化？能不能用 d d q u p v δ=+ 来分析这一过程？工程热力学期末考试试题
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