工程热力学(1)

南昌大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题（答案及评分标准）报考专业：______________________ 考试科目：工程热力学 ( )一、判断题（每题2分，共20分。

正确的打“√”，错误的打“×”）1. 水蒸气在定温过程中温度不变,则其热力学能也不变。

（×）2. 熵增加的过程即为不可逆过程。

（×）3. 不存在400℃的液态水。

（√）4. 湿空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的含量就越大。

（×）5. 经不可逆循环，系统与外界均无法恢复原状态。

（×）6. 理想气体只有取定比热容，才能满足迈耶公式。

（×）7. 闭口绝热系的熵不可能减少。

（√）8. 一切不可逆循环的热效率。

（×）9. 若收缩喷管进口截面参数不变，背压提高，则喷管流量下降。

（×）10. 从热力学角度看，用电加热取暖比用煤燃烧取暖合理，因煤的不完全燃烧会带来损失，而电能可100％地转变为热量。

（×）二、选择题（每题3分，共30分。

每个题目只有一个选项最符合题意，请将其序号填在括号内）1. 闭口系统经历一可逆变化过程，系统与外界交换功量10KJ，热量-10KJ，则系统熵变。

（ B ）A．大于0 B. 小于0 C.等于0 D.无法确定2. 可逆过程一定是（ D ）A．非平衡过程 B. 存在着损耗的准静态过程C. 等温传热过程D. 准静态过程3. 质量不可能改变的系统是( A )A．闭口系统 B. 开口系统 C. 绝热系统 D.以上全部是4. 在保温良好，门窗密闭的房间内，启动一台打开门的冰箱，经过一段时间运行，则室温将（B）A．降低 B. 升高 C. 不变 D. 不确定5. 在不可逆过程中，系统的熵（D）A．增大 B. 减少 C. 不变 D.不确定6. 适用于（B）A. 理想气体、闭口系统、可逆过程B. 理想气体、定比热容、闭口系统、可逆过程C. 任意气体、闭口系统、任意过程D. 任意气体、定比热容、闭口系统、可逆过程7. 湿空气加热，从状态1变化到状态2，其相对湿度（C）A． B. C. D.8. 某理想气体自状态1经历可逆多变过程到达状态2，其温度下降、熵增大，则气体（B）A. 压力升高、比体积增大、对外做正功、多变指数n为正；B. 压力降低、比体积增大、对外做正功、多变指数n为正；C. 压力降低、比体积减小、对外做负功、多变指数n为正；；D. 压力升高、比体积减小、对外做负功、多变指数n为负；9. 未饱和湿空气是指（A）A. 湿空气中水蒸气的分压力小于与干球温度相对应的水蒸气饱和压力的空气；B. 湿空气中水蒸气的分压力小于与湿球温度相对应的水蒸气饱和压力的空气；C. 湿空气的压力达到与干球温度相对应的水蒸气饱和压力的空气；D. 湿空气的压力小于与湿球温度相对应的水蒸气饱和压力的空气。

第一章 基本概念1-1 英制系统中采用华氏温标，它规定在标准大气压（101325Pa ）下纯水的冰点是32F °，汽点是212F °，试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。

解：C F {}0{}32212321000t t °°−−=−−F C C 1809{}{}32{}321005t t t °°°=+=+1-2 英制系统中朗肯温度与华氏温度的关系为R F {}{}459.67T t °°=+。

已知热力学绝对温标及朗肯温标在纯水冰点的读数分别是273.15K 和491.67R °；汽点的读数分别是373.15K 和671.67R °。

（1）导出朗肯温度和开尔文温度的关系式；（2）开尔文温标上绝对零度在朗肯温标上是多少度？解：（1）若任意温度T 在朗肯温标上读数为(R)T °在热力学绝对温标上读数为T （K ）， 则671.67491.67(R)491.67373.15273.15(K)273.15T T −°−=−−解得R K{} 1.8{}T T °=（2）据上述关系K {}0T =时，R {}0T °=1-3 设一新温标，用符号N °表示温度单位（它的绝对温标是用Q °表示温度单位）。

规定纯水的冰点和汽点100N °和1000N °。

试求：（1）该新温标与摄氏温标的关系；（2）若该温标的绝对零度与热力学温标零度相同，则该温标读数为0N °时，其绝对温标读数是多少Q °？解：（1）N C {}100{}010001001000t t °°−−=−−N C {}9{}100t t °°=+（2） Q N C K {}{}9{}1009[{}273.15]100T t C t C T C °°°=+=++=−++据题意，当K {}0T =时，Q {}0T °=，解得上式中2358.35C =，代回原式得Q N {}{}2358.35T t °°=+N {}0T °=时，2358.385Q T =°。

第1章 基本概念1-1 为了环保，燃煤电站锅炉通常采用负压运行方式。

现采用如图1-16所示的斜管式微压计来测量炉膛内烟气的真空度，已知斜管倾角α=30º，微压计中使用密度ρ=1000kg/m 3的水，斜管中液柱的长度l =220mm ，若当地大气压p b =98.85kPa ，则烟气的绝对压力为多少Pa ？图1-16 习题1-1解：大气压力98.85kPa 98850Pa b p ==真空度3sin 1000kg/m 9.81N/kg 0.22m 0.51079.1Pa v p gl ρα==×××=烟气的绝对压力98850Pa 1079.1Pa 97770.9Pa b v p p p =−=−=1-2 利用U 形管水银压力计测量容器中气体的压力时，为了避免水银蒸发，有时需在水银柱上加一段水，如图1-17所示。

现测得水银柱高91mm ，水柱高20mm ，已知当地大气压p b =0.1MPa 。

求容器内的绝对压力为多少MPa ？图1-17 习题1-2解：容器内的压力高于大气压力，因此绝对压力b e p p p =+表压力291mmHg+20mmH O 91133.3Pa 209.81Pa 0.0123MPa e p ==×+×≈大气压力0.1MPa b p =容器内的绝对压力0.1MPa 0.0123MPa 0.1123MPa b e p p p =+=+=1-3 某容器被一刚性隔板分为两部分，在容器的不同部位安装有压力计，其中压力表B放在右侧环境中用来测量左侧气体的压力，如图1-18所示。

已知压力表B 的读数为80kPa ，压力表A 的读数0.12MPa ，且用气压表测得当地的大气压力为99kPa ，试确定表C 的读数，及容器内两部分气体的绝对压力（以kPa 表示）。

如果B 为真空表，且读数仍为80kPa ，表C 的读数又为多少？图1-18 习题1-3解：（1）容器左侧（A ）的绝对压力,99kPa 120kPa 219kPa b e A p p p =+=+=A压力表B 的读数为容器左侧（A ）的绝对压力A p 和容器右侧（C ）的绝对压力C p 之差，因此,e B C p p p =−A ，得,219kPa 80kPa 139kPa C e B p p p =−=−=A同时,b e C p p p =+C ，可得压力表C 的读数为,139kPa 99kPa 40kPa e C p =−=（2）如果表B 为真空表，则,v B A p p p =−C ，得299kPa C p =，因此压力表C 的读数为,200kPa e C p =1-4 如图1-19所示，容器A 放在B 中，用U 形管水银压力计测量容器B 的压力，压力计的读数为L =20cm ，测量容器A 的压力表读数为0.5MPa ，已知当地大气压力p b =0.1MPa ，试求容器A 和B 的绝对压力。

3-1膨胀功，流动功，轴功和技术功有何差别？相互有无关系试用p-v图说明之。

答：膨胀功（W）是工质体力变化产生的功，是热能转换的基本功。

推动功(pv)是工质在流动过程中所传递的功。

膨胀功和推动功的代数和为技术工(Wt)，它是工程上可以利用的功量。

轴功(Ws)是指从机器轴端输出的有用功，它等于技术与流动工质的动，位能变化量的代数和即Wt=W-(p2v2-p1v1) Wt=½(c²2-c¹1)+g(Z2-Z1)+Ws膨胀功和压缩功是过程功。

轴功及动能变化和位能变化统称技术功。

从工程应用来看，技术功中轴功所占的比例大、占据能量转换的主流形式，所以技术功即轴功。

流动功开口系统存在，闭口系统没有。

p-v图上过程线在v轴上投影面积可表示膨胀功的大小，过程线在p轴上的投影面积可表示技术工的大小。

3-2 下列各式，适用于何种条件？答：δq=du+δw，闭口系统，可推广至稳态稳流开口系统；任何工质；任何过程δq=du+pdv，闭口系统，可推广至稳态稳流开口系统；任何工质；可逆过程δq=cvdT+pdv，闭口系统，可推广至稳态稳流开口系统；理想气体；可逆过程（思考为何不用于实际气体的定容过程）δq=dh，稳态稳流开口系统；可逆定压过程；任何工质，δq=cpdT−vdp，稳态稳流开口系统，理想气体，可逆过程（思考为何不用于实际气体的定压过程）3-3 任何没有容积变化的过程就一定不对外做功，这种说法对吗？为什么答：不对，气体发生体积变化时要对外做功,固体做功多引起动能和势能变化,与体积没关系. 3-4 说明一下论断是否正确：答：（1）气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加。

都不正确，根据δq=du+δw，系统吸热，可以同时用以增加内能和对外做功，也可以只增加其中一项，而另一项减少。

可用反例，刚性系统，吸热后无法膨胀，全用于增加热力学能。

（2）气体膨胀时一定对外做功。

不正确，典型的例子比如用隔板将一刚性容器分隔成两部分（其中一部分有气体，另一部分是真空），抽去隔板后气体进行不可逆膨胀，并没有对外做功（刚性容器嘛）。

一、名词解释定值比热容：对于理想气体在较低温的范围内，比热容受温度的影响可以忽略，比热容仅与气体原子结构有关，称作定值比热容。

理想气体：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。

可逆过程：热力系在完成一个过程后，工质若能沿原路线返回原状态，并且使外界不留下任何痕迹的过程称作可逆过程。

熵产：热力系发生不可逆变化时，由于不可逆因素而产生的熵的变化称作熵产。

热量的作功能力损失:热量在传递和转换中，由于不可逆因素的影响使原本能转换为功的部分退化为环境状态下的无用能的部分称作热量的作功能力损失I 。

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。

喷管：使得气流速度提高，压力降低截面变化的管道称作喷管。

喷管的临界状态：喷管气流流速达到声速时的状态称作临界状态。

相对湿度：湿空气中水蒸气的分压力v p 与同一温度、同样总压力的饱和湿空气中水蒸气分压力()s p t 的比值，称为相对湿度ϕ。

二、单项选择题1. 绝热压缩时，若工质初态相同，终态压力相同，不可逆过程的2v 与可逆过程的s v 2关系为 A 。

A.s v v 22>B. 2v s v 2〈C.2v s v 2=D.不能确定2. 由气体参数恒定的干管向一绝热真空刚性容器内充入该种理想气体，充气后容器内的温度与干管内气体温度相比，其温度 B 。

A. 保持不变B. 升高C.降低D.无法确定3. 由卡诺定理可知，所有可逆热机的热效率 D 。

A.均相等B.均为121T T t -=η Ｃ.121T T t -=η121q q -〉 D.两个热源时均为121T T t -=η 4.任何理想气体热力过程中，焓变化量均可表示为 A 。

A.21p c dT ⎰B.q －wC.21V c dT ⎰ D.△h －pv 5．可逆定温过程由于温度不变，理想气体与外界的热量交换 B 。

A.零B.s T ∆C.2212v p v p n T R g λD. 21v v n R g λ 8. 技术功21h h w t -=计算式使用时，适用于 C 。