《工程热力学》练习题题解2

一、 判断命题是否正确，错误的加以改正1、 孤立系统的热力状态不能发生变化。

2、 答：×，只要孤立系统发生热力过程，其热力状态就会发生变化。

2、 工质从同一初态出发，经过一可逆过程和一不可逆过程到达相同的终态，则两种过程中可逆不可逆g g S S ∆>∆、可逆不可逆f f S S ∆>∆、可逆不可逆S S ∆=∆。

答：×，可逆不可逆f f S S ∆<∆3、 热力过程中，系统向外界放热，其温度必然降低。

4、 答：×，热力过程中，系统向外界放热，其温度不一定降低。

5、 一切不可逆循环的热效率1q w net t <η。

答：×，一切循环的热效率1q w net t =η。

6、 系统吸热，其熵一定增加，系统放热，其熵一定减小。

7、 答：×，系统吸热，其熵一定增加，系统放热，其熵不一定减小。

6、工质经过不可逆循环后，有0<⎰r T Q δ，根据r T Q dS δ=，则有⎰<0dS 。

答：×，工质经过不可逆循环后，有0<⎰r T Q δ，但 ⎰=0dS 。

二、选择题 1、 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，一部分为高压气体，一部分保持真空，抽去隔板前后 DA 、0=∆S ，0=∆U ；B 、0=∆S ，0=∆H ；C 、0<∆S ，0>∆U ；D 、0>∆S ，0=∆U 。

2、 t p w T c q +∆= 适用于 CA 、任意气体、闭口系统、可逆过程；B 、实际气体、开口系统、可逆过程；C 、理想气体、开口系统、稳流过程；D 、任意气体、开口系统、可逆过程。

3、 经过不等温传热后， BA 、热量的可用能和废热均减少；B 、热量的可用能减少，废热增加；C 、热量的可用能不变，废热增加；D 、热量的可用能不变，废热减少。

4、当孤立系统中进行了一不可逆过程后，则孤立系统的总能、总熵、总 用的变化为 CA 、0<∆E ，0>∆S ，0>∆X E ；B 、0>∆E ，0>∆S ，0<∆X EC 、0=∆E ，0>∆S ，0<∆X E ；D 、0=∆E ，0>∆S ，0=∆X E5、在紧闭门窗的房间内，启动一台打开的冰箱，经过一段时间的运行，则室温将BA 、降低；B 、升高；C 、不变；D 、不定。

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_______。

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 uh p v=-，()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 qdu 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 =+⎰⎰⎰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=+⎰⎰⎰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。

江苏科技大学《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。

第二章 习题解答 2-1()36296.82731700.2630 m /kg 0.510RT pv RT v p ⨯+=⇒===⨯ 311 3.802 kg/m 0.2630v ρ=== 2-2 （1）08314296.93 J/kg K 28R R M ===⋅ （2）30296.932730.8 m /kg 101325RT v p ⨯=== 311 1.25 kg/m 0.8v ρ=== （3）()306831450027364.27 m /kmol 0.110M R T V p ⨯+===⨯ 2-3储气罐内原有CO 2质量：()()3111101.32530103 6.558 kg 188.927345g p V m RT +⨯⨯===⨯+ 充气后的CO 2质量：()()3222101.32530010318.582 kg 188.927370g p V m RT +⨯⨯===⨯+ 充入的CO 2质量：2118.582 6.55812.024 kg m m m ∆=-=-=2-4()621212100.07 1.626 kg 287300p p V m m m RT -⨯⨯∆=-===⨯ 2-5010101325300388 kg/h 287273p V m RT ⨯===⨯ 3299.310300346 kg/h 287273pV m RT ⨯⨯===⨯2-6充入的空气在室外状态下体积：()3220.80.18.559.5 m 0.1pV V p -⨯∆=== 59.519.83 min 3τ== 2-7()()350011011010014310115.210 1.0210273101325300273 5.57310 m /hp V pVT pV V T T p T +⨯⨯⨯⨯=⇒==⨯+=⨯ 2-8 表压力：230009.807234 kPa 0.44g p π⨯==⨯ 101234335 kPa g p B p =+=+=（1）压力不变()2211227318582 K V T T V ==⨯+==309℃ （2）32232875820.5 m /kg 33510RT v p ⨯===⨯ （3）终态：32211 2 kg/m 0.5v ρ=== 初态：3122 4 kg/m ρρ==2-9（1）613.7100.057.693 kg 296.8300pV m RT ⨯⨯===⨯ （2）1222112116.5300361 K 13.7p V p V p T T T T p =⇒==⨯= 2-10111m RT V p = 6212126212250.361030318.6 kg 0.510293p V m p T m RT p T ⨯⨯⨯====⨯⨯2-11333440.15243.140.00185 m 332V R π⎛⎫==⨯⨯= ⎪⎝⎭ 537.6100.001852083 J/kg K 2.2510300pV R mT -⨯⨯===⋅⨯⨯ 该气体为氦气2-12 其他条件相同时，压力低、温度高所需体积大。

例1:如图,已知大气压p b=101325Pa，U型管内汞柱高度差H=300mm，气体表B读数为0.2543MPa,求：A室压力p A及气压表A的读数p e，A .解：强调：P b是测压仪表所在环境压力例2:有一橡皮气球，当其内部压力为0。

1MPa(和大气压相同）时是自由状态，其容积为0.3m3.当气球受太阳照射而气体受热时,其容积膨胀一倍而压力上升到0.15MPa.设气球压力的增加和容积的增加成正比。

试求:（1)该膨胀过程的p~f(v）关系;（2)该过程中气体作的功；(3)用于克服橡皮球弹力所作的功。

解:气球受太阳照射而升温比较缓慢，可假定其,所以关键在于求出p~f（v）(2）（3）例3：如图,气缸内充以空气，活塞及负载195kg,缸壁充分导热，取走100kg负载，待平衡后,不计摩擦时，求：（1)活塞上升的高度;（2)气体在过程中作的功和换热量，已知解：取缸内气体为热力系—闭口系分析：非准静态，过程不可逆，用第一定律解析式。

计算状态1及2的参数：过程中质量m不变据因m2=m1，且T2=T1体系对外力作功注意:活塞及其上重物位能增加例4：如图，已知活塞与气缸无摩擦,初始时p1=p b,t1=27℃，缓缓加热,使p2=0。

15MPa，t2=207℃，若m=0.1kg,缸径=0。

4m，空气求：过程加热量Q。

解：据题意例6已知:0.1MPa、20℃的空气在压气机中绝热压缩后，导入换热器排走部分热量，再进入喷管膨胀到0.1MPa、20℃。

喷管出口截面积A=0。

0324m2,气体流速c f2=300m/s。

已知压气机耗功率710kW，问换热器的换热量。

解:稳定流动能量方程--黑箱技术例7：一台稳定工况运行的水冷式压缩机，运行参数如图.设空气比热cp=1。

003kJ/（kg·K），水的比热c w=4。

187kJ/（kg·K)。

若不计压气机向环境的散热损失、动能差及位能差,试确定驱动该压气机所需功率.［已知空气的焓差h2—h1=cp （T2-T1）］解:取控制体为压气机(不包括水冷部分流入：流出：内增：0取整个压气机（包括水冷部分）为系统：流入:流出：内增：0查水蒸气表得本题说明：1）同一问题，取不同热力系,能量方程形式不同.2)热量是通过边界传递的能量,若发生传热两物体同在一体系内，则能量方程中不出现此项换热量。

题目类型一、填空题二、简答题三、分析推理题四、证明题五、说明题六、计算题一、填空题（共30分，每空1分）1、可逆过程是准静态过程的充分条件。

2、系统与外界既无能量交换又无质量交换的系统叫做孤立系统。

3、如大气压力为0.1MPa，则容器内真空度的最大值为0.1 MPa。

4、处于平衡状态的系统，其内部不存在势差。

5、膨胀功、技术功以及系统进出口的流动功四者的关系式为w t+p2v2=w+p1v16、制冷系数的取值范围是（0，+∞）。

7、范德瓦尔方程提出的基本观点为：实际气体分子本身占有体积，实际气体分子间存在吸引力。

8、压缩因子的定义是实际气体的比热与按理想气体求得的比热的比值。

9、定容过程加给系统的热量用于提高系统的内能；定压过程加给系统的热量用于提高系统的焓。

10、理想气体的真实比热不仅与气体的种类有关，还与气体的温度有关。

11、气体总压力与分压力之间遵循道尔顿定律；总容积与分容积之间遵循阿密盖特定律。

12、闭口系统的特点是控制质量；开口系统的特点是控制体积。

13、理想气体绝热节流前后，熵增大，温度不变。

14、活塞式压缩机的余隙对排气量有影响；对单位压缩轴功无影响。

15、在卡诺循环中，对热效率影响较大的是低温热源的温度。

16、凝华现象只有在物质的三相点压力以下才可能发生。

17、热力学第二定律的数学表达式为ds iso≥0 。

18、喷水蒸气加湿的过程为等温加湿过程，喷水加湿的过程为等焓加湿过程。

19、如1 kg湿空气中含有0.5kg水蒸气，则这种湿空气的含湿量为1000g/kg（a）。

20、获得超音速气流的两个条件是βb≤βc和采用渐缩渐扩喷管。

21、相对于蒸气压缩制冷而言，空气压缩制冷的缺点是制冷系数小；和单位工致的制冷量小。

22.在等熵流动中，由亚音速气流加速为超音速气流的过程中，以下参数是如何变化（增大、减小）：温度减小、比容增大、音速减小。

二、简答题：（共20分，每小题5分）１、简述背压式热电循环的原理，说明其意义。

《工程热力学》试卷及标准答案第一部分 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 ＞0B.Q=0，△U ＞0，W ＞0C.Q ＞0，△U ＞0，W=0D.Q=0，△U=0，W=08、未饱和空气具有下列关系 【 】A.t ＞t w ＞t dB.t ＞t d ＞t w .C.t = t d = t wD.t = t w ＞t d9、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【】A.容积保持不变的比热。