【良心出品】工程热力学计算练习题和证明题

工程热力学计算练习题1、设工质在K T H 1200=的恒温热源和K T L 300=的恒温冷源间按热力循环工作，已知吸热量为150kJ ，求热效率和循环净功。

2、5kg 氧气初态为p 1＝0.8MPa 、T 1＝800K ，经可逆定压加热过程达到1200K 。

设氧气为理想气体，比热容为定值，摩尔质量M ＝32×10－3kg/mol ，试求氧气终态的体积V 2、热力学能变量ΔU 、焓变量ΔH 、熵变量ΔS 。

3、有人设计一台循环装置，在温度为1100K 和350K 的两个恒温热源之间工作，且能输出净功1250kJ ，而向冷源放热500kJ 。

试判断该装置在理论上是否可行？4、空气流经喷管作定熵流动，已知进口截面上空气的压力p 1＝7bar 、温度t 1＝947℃，出口截面上空气的压力p 2＝1.4bar ，质量流量q m ＝0.5kg/s 。

空气的比定压热容c p =1.004kJ/(kg ·K)，气体常数Rg ＝0.287 kJ/(kg ·K)，k ＝1.4，试确定喷管外形、出口截面上空气的流速和出口截面面积。

证明题1、试证明可逆过程的功⎰=-2121pdV W 。

证明：设有质量为m 的气体工质在气缸中进行可逆膨胀， 其变化过程如图中连续曲线1－2表示。

由于过程是可逆的，所以工质施加在活塞上的力F 与外界作用在活塞上的各种反力之总和随时只相差一无 穷小量。

按照功的力学定义，工质推动活塞移动距离dx 时，反抗斥力所作的膨胀功为pdV pAdx Fdx W ===δ式中，A 为活塞面积，dV 是工质体积微元变化量。

在工质从状态1到状态2的膨胀过程中，所作的 膨胀功为⎰=-2121pdV W 2、试证明理想气体的比定压热容仅仅是温度的函数。

证明：引用热力学第一定律解析式，对于可逆过程有vdp dh q -=δ 定压过程p p p p T h dT vdp dh dT qc )()()(∂∂=-==δ 对于理想气体T R u pv u h g +=+=，显然焓值与压力无关，也只是温度的单值函数，即()T f h h =，故dTdh T h c p =∂∂=)( 理想气体的比定压热容仅仅是温度的函数。

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。

第一篇工程热力学第一章基本概念及气体的基本性质第二章热力学第一定律一、选择题3、已知当地大气压P b , 真空表读数为Pv , 则绝对压力P 为（a ）。

(a) P=P b -Pv （b ）P=Pv -P b （c ）P=P b +Pv4、.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p v=0.08MpaB.表压力p g=0.08MPaC.真空p v=0.28MpaD.表压力p g=0.28MPa5、绝对压力p, 真空pv，环境压力Pa间的关系为( d )A.p+pv+pa=0B.p+pa－pv=0C.p－pa－pv=0D.pa－pv－p=06、气体常量R( d )A.与气体种类有关,与状态无关B.与状态有关,与气体种类无关C.与气体种类和状态均有关D.与气体种类和状态均无关7、适用于（ c ）(a) 稳流开口系统(b) 闭口系统(c) 任意系统(d) 非稳流开口系统8、某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（c ）正确。

(a) ds ＞δq/T （b ）ds ＜δq/T （c ）ds=δq/T9、理想气体1kg 经历一不可逆过程，对外做功20kJ 放热20kJ ，则气体温度变化为（b ）。

(a) 提高（b ）下降（c ）不变10、平衡过程是可逆过程的（b ）条件。

(a) 充分（b ）必要（c ）充要11、热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的（ a ）(a) 膨胀(b) 压缩(c) 凝结(d) 加热13、经历一不可逆循环过程，系统的熵（ d ）(a) 增大（b ）减小（c）不变（d ）可能增大，也可能减小14、能量方程适用于（ d ）(a) 只要是稳定流动，不管是否为可逆过程（b）非稳定流动，可逆过程(c) 非稳定流动，不可逆过程(d) 任意流动，任意过程15、理想气体可逆绝热过程中的技术功等于（a ）(a) －△ h （b ）u 1 -u 2 （c ）h 2 -h 1 （d ）－△ u16、可以通过测量直接得到数值的状态参数（ c ）(a) 焓(b) 热力学能(c) 温度(d) 熵18、若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的△S 必( b )可逆过程△S。

一、判断命题是否正确，错误的加以改正1、气体膨胀时一定对外作功，压缩时一定消耗外功。

答：×，气体膨胀时不一定对外作功，压缩时一定消耗外功。

2、气体吸热后温度一定升高，熵也一定增加。

答：×，气体吸热后温度不一定升高，熵也一定增加。

3、工质在开口绝热系中作不可逆稳定流动，系统的熵增加。

答：×，工质在开口绝热系中作不可逆稳定流动，系统的熵不变。

4、水蒸气绝热膨胀过程中的技术功T c h w p t ∆-=∆-=。

答：×，水蒸气是实际气体，其焓不是温度的单值函数，蒸气绝热膨胀过程中的技术功h w t ∆-=。

5、工质在开口绝热系中作不可逆稳定流动，系统的熵增加。

答：×，工质在开口绝热系中作不可逆稳定流动，系统的熵不变。

6、水蒸气不可逆绝热膨胀熵增加，水蒸气不可逆绝热压缩熵减小。

答：×，水蒸气不可逆绝热膨胀和不可逆绝热压缩熵都增加。

二、选择题1、准静态过程中，系统经过的所有状态都接近_D___A 初态B 环境状态C 邻近状态D 平衡状态2、 热力学第一定律适用于： CA 、开口系统、理想气体、稳定流动；B 、闭口系统、实际气体、任意流动；C 、任意系统、任意工质、任意过程；D 、任意系统、任意工质、可逆过程。

3、卡诺定律指出 CA 、相同温限内一切可逆循环的热效率相等；B 、相同温限内可逆循环的热效率必大于不可逆循环的热效率；C 、相同温度的两个恒温热源之间工作的一切可逆循环的热效率相等；D 、相同温度的两个恒温热源之间工作的一切循环的热效率相等。

4、⎰⎰+=pdv dT c q V 适用于 AA 、理想气体、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、闭口系统、任意过程；D 、任意气体、开口系统、任意过程。

5、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。

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。

一、是非判断：是在（）内画“＋”号，非在（）内画“—”号，每题1分，共10分1、热力系是指所有参加热力过程物体群（）。

2、绝热闭口系熵增就是孤立系熵增（）。

3、状态方程是描述状态参数之间关系方程（）。

4、平衡状态是指在没有外界作用条件下，热力系宏观性质不随时间变化状态（）。

5、通用气体常数对实际气体和抱负气体都是一种不变常数（）。

6、工质通过不可逆过程熵变必然等于经历可逆过程熵变（）。

7、抱负气体热力学能、焓和熵都仅仅是温度单值函数（）。

8、抱负气体绝热节流后温度不变（）。

9、在φ=1时，干球温度t湿球温度tw 和露点温度td不相等（）。

10、任何动力循环，循环净功w0总等于循环净热量q0，即总有w0=q0（）。

二、选取填空：每题1分，共10分1、绝热系与外界没有（）互换。

A、热量B、物质C、功2、在所列压力中哪个不是状态参数（）。

A、绝对压力B、分压力C、表压力3、功损来自于（）。

A、不等温传热B、物质互换C、运动摩擦4、不可逆损失来源于（）。

A、运动摩擦B、不等温传热C、任何耗散效应5、干度χ取值可以是（）。

A、χ=1B、χ>1C、χ<16、渐缩喷管出口气体流速是（）。

A、M<1B、M>1C、M=17、不可逆循环熵产必然是（）。

A、等于零B、不不大于零C、不大于零8、卡诺热机效率比实际热机效率（）。

A、小B、两者相等C、大9、制冷系数ε可以是（）。

A、不不大于1B、等于1C、不大于110、供热系数ζ可以是（）。

A、不不大于1B、等于1C、不大于1三、指出下列各对概念之间重要区别每题2分，共10分1、抱负气体与实际气体2、定容比热与容积比热3、可逆过程与不可逆过程4、熵流与熵产5、饱和湿蒸气与饱和湿空气四、某容器被一刚性壁提成两某些，在容器不同部位安装有压力表，如下图所示。

压力表B上读数为75kPa，压力表C上读数为0.11MPa。

如果大气压力为97kPa，试拟定压力表A上读数及容器两某些内空气绝对压力。

工程热力学习题及答案
工程热力学学习题及答案
热力学是工程学习中的重要一环，它涉及到能量转化、热力循环等方面的知识。

在学习热力学的过程中，我们常常会遇到各种各样的学习题，下面就来看一些
典型的热力学学习题及答案。

1. 问题：一个理想气体在等压过程中，从初始状态到终了状态，其内能增加了
多少？
答案：在等压过程中，内能的增加量等于热量的增加量，即ΔU = q。

因此，
内能增加量等于所吸收的热量。

2. 问题：一个气缸中的气体经历了一个等温过程，温度为300K，初始体积为
1m³，末了体积为2m³，求气体对外界所做的功。

答案：在等温过程中，气体对外界所做的功等于PΔV，即气体的压强乘以体
积的变化量。

因此，气体对外界所做的功为PΔV = nRTln(V₂/V₁)。

3. 问题：一个理想气体经历了一个绝热过程，初始温度为400K，初始体积为
1m³，末了体积为0.5m³，求末了温度。

答案：在绝热过程中，气体的内能保持不变，即ΔU = 0。

根据理想气体的状
态方程PV = nRT，我们可以得到P₁V₁^γ = P₂V₂^γ，其中γ为绝热指数。

利用这个关系式，可以求得末了温度。

通过以上几个典型的热力学学习题及答案，我们可以看到热力学知识的应用和
计算是非常重要的。

只有通过不断的练习和思考，我们才能更好地掌握热力学
的知识，为今后的工程实践打下坚实的基础。

希望大家在学习热力学的过程中
能够勤加练习，不断提高自己的能力。