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《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，而单位时间流入与流出的
质量相等，单位时间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．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。
错。 湿空气是干空气与水蒸汽的混合物，据状态公理，确定湿空气的状态需要三个状态参数。
二、简答题：
1. 热力学第二定律可否表示为：机械能能完全转换为热能，而热能不能全部转换为机械能。
不可以。机械能可以无条件地转化为热能，热能在一定条件下也可能全部转化为机械能。
2. 试画出蒸汽压缩制冷简单循环的T-s 图，并指出各热力过程以及与过程相对应的设备名称。
蒸汽压缩制冷简单循环的T-s 图.1-2为定熵压缩过程，在压缩机中进行；2-3为定压冷凝过程，在冷凝器中进行；3-4是节流降压过程，在节流阀中进行；4-1为定压蒸发过程，在蒸发器中进行。
3. 用蒸汽作循环工质，其放热过程为定温过程，而我们又常说定温吸热和定温放热最为有利，可是为什么蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低？
考察蒸汽动力循环和柴油机循环的热效率时，根据热效率的定义
121211T T
q q t -=-
=η
知道，
热效率的大小与平均吸热温度和平均放热温度有关。平均吸热温度越高，热效率越高。蒸汽动力循环由于受到工质和材料的限制，其平均吸热温度是600℃左右；而柴油机循环的平均吸热温度是1300℃左右，所以蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低。
4. 压气机按定温压缩时气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？
压气机定温压缩与绝热压缩时所需要外界提供的功不一样，而需要外界提供的功等于压缩过程的技术功，定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小，
济。如p-v 图所示的压缩过程，可以看出 定温压缩的技术功是P1-1-2T-p2-p1的面积， 绝热压缩的技术功是P1-1-2s-p2-p1的面积。 显然定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小。
三.计算题：
1. 1kg 氧气置于图所示的气缸，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦。初始时氧气压力为0.5Mpa 、温度为27℃。如果气缸长度为2L ，活塞质量为10kg ，试计算拔除销钉后，活塞可能达到的最大速度。氧气的比热容)/(918.0K kg kJ c p ?=，k=1.395，)/(260.0K kg kJ R g ?=
℃
v
P1 P2
解：
取气缸的氧气为研究对象。
根据热力学第一定律W U Q +?=知道，加入系统的热量一部分用于增加系统的热力学能，一部分用于对外做功。根据题意：活塞如果要达到最大速度，那么氧气膨胀过程中吸入的热量全部用于对外做功，所以氧气的热力学能不发生变化。由于氧气可以看作理想气体，而理想气体的热力学能是温度的单值函数，所以氧气膨胀过程为可逆定温膨胀过程。
设环境温度为T 0，环境压力为P 0，氧气的质量为m ，活塞的质量为M ，活塞最大速度为V max 。氧气初始状态的压力为P 1，温度为T 1，容积为V 1，氧气膨胀后的容积为V 2，膨胀过程的膨胀功为W 。
V P W MV ?-=02max 2
1 2
11ln
V V T R W g =
111T mR V P g = 12V V V -=?
122V V = 所以有：2ln 1T R W g = 110/P T R V P g =? 代入数据：
7.38484)2.02(ln )2715.273(2602ln 10211
1012
max =-?+?=-=??p T R P T R V g g s m V /73.87max =
2.空气等熵流经一缩放喷管，进口截面上的压力和温度分别是0.58Mpa 、440K ，出口截面上的压力MPa p 14.02=。已知喷管进口截面面积为2.6×10-3m 2，空气的质量流量为1.5kg/s ，试求喷管喉部面积及出口截面的面积和出口流速。空气的比热容)/(005.1K kg kJ c p ?=，k=1.4，)/(287.0K kg kJ R g ?=
解：
根据题意知道，进口参数为MPa p 58.01=，K T 4401=。出口截面上的压力
MPa p 14.02=。喷管进口截面A 1面积2.6×10-3m 2，空气的质量流量Q 为1.5kg/s 。
)/(61.1251,1
1
,1s m c v c A q f f =?=
)/(2177.010
58.04402873
6
1
11kg m p T R v g =??=
=
K c c T T p
f 9.44721
,210=+=
Mpa T T
p p k k
617.0)(11
010=?=-
528.0)1
2(1
0=+==-k k
c cr k p p β )(32579.0617.0528.0528.00MPa p p cr =?=?=
)(2.373)
528.0(9.447)
(4
.114.110
0K p p T T k
k cr cr =?=?=--
)/(32876.010
32579.02.3732873
6
kg m p T R v cr
cr g cr =??=
=
)/(2.3872.3732874.1,s m T kR c cr g cr f =??==
喷管喉部面积)(10273.12
.38732867
.05.123,min m c v Q A cr f cr -?=?=?=
)(18.293)
58
.014
.0(440)
(4
.11
4.110
202K p p
T T k
k =?=?=--
)/(60103.010
14.018.2932873
6
2
22kg m p T R v g =??=
?=
出口流速
)/(7.557)18.2939.447(10052)(2202,s m T T c c p f =-??=-=
出口截面的面积)(106167.17
.55760103
.05.1232,22m c v Q A f -?=?=?=
3. 汽油机定容加热理想循环进气参数为C t ?=271, MPa p 09.01=，若循环压缩比16=ε，定容增压比6.1=λ。假设工质是空气，比热可取定值，
)/(005.1K kg kJ c p ?=，R g =287 )/(K kg J ?，(1)画出循环p-v 图及T-s 图；(2)求
循环的最高温度和最高压力；(3)计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。
解：
（1）
v s
(2)
)
(2.1455287
0598.010984.6)
(5.9092870598.010365.4)(0598.0)
(984.6365.46.1)(365.41609.0)(
)(0598.016
957.0)(957.016633362223
23232
3
4.112
11231
231
1
12
1
K Rg v p T K Rg v p T kg
m
v v MPa p p p p MPa p v v p p kg m v v kg m m V v V V k k
=??===??=====?=?===?==========
λλεεε
T 3 、p 3为循环的最高温度和压力
(3)
)
(44.01)()()()
(957.031
234344
334
3
14MPa p v v p v v p v v p p kg
m v v k
k k ======
)(17.480287
957
.010144.06444K Rg v p T =??==
6698.01)/(36.129)30017.480(718.0)()/(8.391)5.9092.1455(718.0)(1
2
142231=-
==-?=-==-?=-=q q kg kJ T T C q kg kJ T T C q t V V η
4.两个质量为m 的比热容为定值的相同物体，处于同一温度T ，将两物体作为制冷机的冷、热源，使热从一物体传出并交给另一物体，其结果是一个物体温度升高，一个物体温度降低。证明当被冷却物体温度降到0T （T T <0）时所需最小功
)2(00
2
min
T T T T mc W -+=
证明：
要使得整个系统完成这一过程所需功量最小，则必须有一可逆制冷机在此工作，保证所构成的孤立系统有
0,=?s i S
所以有
0ln ln 0,=+=?T T mc T T mc S t s
i 得到 0
2
T T T t =式中T t 为另一物体在过程
终了所具有的温度。
由于过程中冷源传出热量 )(02T T mc Q -= 热源吸收热量
)(1T T mc Q t -= 所以有
)
2()2()
()(00
2
0021min T T T T mc T T T mc T T mc T T mc Q Q W t t -+=-+=---=-= 第二单元
一、判断正误并说明理由：
1、稳定流动热力系必为平衡热力系;
错。 稳定状态的系统部虽有确定的状态参数，但其是靠外界的影响来维持的。
2、技术功是流体的宏观动能，宏观位能及所作出的轴功三者之和定义的; 对。技术功包括宏观动能，宏观位能及所作出的轴功。
3、物质经历一个定温变化过程以后，其热力学能变化位零;
错。 对任意一非理想气体来说，其热力学能都是內未能位能与动能之和，而温度仅是动能的表征。
4、使系统熵增加的过程一定是不可逆过程; 错。 过程的熵变包括熵产和熵流两部分，过程可逆与否主要看熵产是大于还是等于
零。如果某一过程的熵增加，该过程可以是在熵产等于等于零的情况下，熵流大于零。因此这句话不正确。
5、在初压不变时，背压愈低，气体通过拉阀尔喷管出口截面上流速和流量都愈大; 错。 对缩放喷管来说，当背压降到临界压力时，气体流速达到音速。若背压继续降低，气体流量保持不变。
6、1kg 空气可以由p1=0.1MPa ，t1=25℃被绝热压缩到p2=0.5MPa ，t2=250℃;
对。 由0103.01
.05.0ln 287.025*********ln 004.1ln ln
1212>=-++=-=?p p R T T c s p 7、在增压比相同的情况下，有余隙与无余隙的压气机在压缩1kg 气体时耗功必相同;
对。 在增压比相同的情况下，有余隙与无余隙的压气机在压缩1kg 气体时所耗循环净功相等。
8、物质的气化潜热随着饱和温度的提高而增大;
错。 物质的气化潜热随着饱和温度的提高而减小。
9、逆卡诺循环的冷、热温差越大，则该循环的制冷系数越高;
错。 因为温差加大耗功也随之增大，所以说制冷系数不一定提高。 10、当把一定量的气体从相同的初态压缩到相同的终态时，则可逆定温压缩过程最为省 功.
对。 从p-v 图术功的大小可以看出。
二、简答题：
1. 如图所示，理想气体有两个任意过程a —b 及a —c ，b 、c 在同一条绝热线上，试问
ab u ?与
p
b 、
c 在同一条绝热线上，ab u ?大于ac u ? 若b 、c 在同一条等温线上，ab u ?等于ac u ? 2、在T-s 图上有两个定压线p1,p2，试比较p1,p2 的大小。 T
P1
P2
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 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。 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W 1212 00ISO Q Q S T T -?= +++R 0S ?=iso 0 S ?=
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 。 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。
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1 n c n κ - = - R =，代入上式得 页脚内容3
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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）
1.何谓状态何谓平衡状态何为稳定状态 状态：热力学系统所处的宏观状况 平衡状态：在不受外界影响的条件下，系统的状态不随时间而变化 稳定状态：系统内各点参数不随时间而变化 2.说明状态参数的性质。 (1)状态参数是状态的函数。对应一定的状态。状态参数都有唯一确定的数位。 (2)状态参数的变化仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。当系统经历一系列状态变化而恢复到初态时。其状态参数的变化为零，即它的循环积分为零 (3)状态参数的数学特征为点函数，它的微分是全微分。 3.何谓热力过程 热力学状态变化的历程 4.何谓准静态过程实现准静态过程的条件是什么 准静态过程：热力学系统经历一系列平衡状态，每次状态变化时都无限小的偏离平衡状态。 条件：状态变化无限小，过程进行无限慢。 5.非准静态过程中，系统的容积变化功可否表示为 ?=-21 2 1 d v p w 为什么 不可以。在非准静态过程中pv的关系不确定，没有函数上的联系。 6.何谓可逆过程 经历一个热力学过程后，热力学系统逆向沿原过程逆向进行，系统和有关的外界都返回到原来的初始状态，而不引起其他的变化。 7.何谓热力循环 系统由初始状态出发，经过一系列中间状态后重新回到初始状态所完成的一个封闭式的热力过程称为热力循环。 8.何谓正循环，说明其循环特征。 在状态参数坐标图上，过程按照顺时针循环的为正循环，其目的是利用热产生机械功，动力循环，顺时针，循环净功为正。 9.何谓逆循环，说明其循环特征。 在状态参数坐标图上，过程按照逆时针循环的为逆循环，其目的是付出一定代价使热量从低温区传向高温区，制冷循环，逆时针，循环净功为负。 10.何谓热量何谓功量 热量：仅仅由于温度不同，热力学系统与外界之间通过边界所传递的能量 功量：热力学系统和外界间通过边界而传递的能量，且其全部效果可表现为举起重物。 11.热量和功量有什么相同的特征两者的区别是什么 相同特征：都是系统与外界间通过边界传递的能量，都是过程量，瞬时量。
2015年工程热力学简答题
2015 年工程热力学简答题 第1 章基本概念 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗? 答：否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时 (如稳态稳流系统) ，系统内的质量将保持恒定不变。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么? 答：不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系? 答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。 4.倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？在绝对压力计算公式 P P b P e (P P b)； P P b P v (P P b ) 中，当地大气压是否必定是环境大气压? 答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。 “当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说，计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力” ，或被视为不变的“环境大气压力”。 5.温度计测温的基本原理是什么？答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质” ，这一性质就是“温度”的概念。 6.经验温标的缺点是什么？为什么？
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。
工程热力学简答题汇 总
1热力系统：被人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。 开口系统：热力系统和外界不仅有能量交换而且有物质交换。 闭口系统：热力系统和外界只有能量交换而无物质交换。 孤立系统：热力系统和外界即无能量交换又无物质交换。 2平衡状态：一个热力系统如果在受外界影响的条件下系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态叫平衡状态。 准平衡过程：若过程进行的相对缓慢，工质在被平衡破坏后自动回复平衡的时间，即所谓弛豫时间又很短，工质有足够的时间来恢复平衡，随时都不致显著偏离平衡状态，那么这样的过程就叫做准平衡过程。 可逆过程：当完成了某一过程之后，如果有可能使工质沿相同的路径逆行而回复到原来状态，并且相互作用中所涉及到的外界亦回复到原来状态而不留下任何改变。 3汽化潜热：即温度不变时，单位质量的某种液体物质在汽化过程中所吸收的热量。 4比热的定义和单位：1kg物质温度升高1k所需热量称为质量热容，又称比热容，单位为 J/(kg·K)，用c表示，其定义式为c=δq/dT或c=δq/dt。 5湿空气的露点：露点是在一定的pv下（指不与水或湿物料相接触的情况），未饱和湿空气冷却达到饱和湿空气，即将结出露珠时的温度，可用湿度计或露点仪 测量，测的td相当于测定了 pv。 6平衡状态与稳定状态有何区 别和联系，平衡状态与均匀状 态有何区别和联系? 答：“平衡状态”与“稳定状态” 的概念均指系统的状态不随时 间而变化，这是它们的共同 点；但平衡状态要求的是在没 有外界作用下保持不变；而平 衡状态则一般指在外界作用下 保持不变，这是它们的区别所 在。 7卡诺定理：定理一：在相同 温度的高温热源和相同温度的 低温热源之间工作的一切可逆 循环，其热效率都相等，与可 逆循环的种类无关，与采用哪 一种工质也无关。 定理二：在温度同为T1的热 源和同为T2的冷源间工作的 一切不可逆循环，其热效率必 小于可逆循环。 推论一：在两个热源间工作的 一切可逆循环，他们的热效率 都相同，与工质的性质无关， 只决定于热源和冷源的温度， 热效率都可以表示为ηc=1— T2/T1 推论二：温度界限相同，但具 有两个以上热源的可逆循环， 其热效率低于卡诺循环 推论三：不可逆循环的热效率 必定小于同样条件下的可逆循 环 8气体在喷管中流动，欲加速 处于超音速区域的气流，应采 取什么形式的喷管，为什么： 因为Ma>1超声速流动，加速 dA>0气流截面扩张，喷管截面 形状与气流截面形状相符合， 才能保证气流在喷管中充分膨 胀，达到理想加速度过程，采 用渐扩喷管。 9压气机，实际过程与理想过 程的关系，在压气机采取多级 压缩和级间冷却有什么好处： 每级压气机所需功相等，这样 有利于压气机曲轴平衡。每个 汽缸气体压缩后达到的最高温 度相同，这样每个汽缸的温度 条件相同。每级向外排出的热 量相等，而且每级的中间冷却 器向外排除的热量也相等。 （避免压缩因比压太高而影响 容积效率，有利于气体压缩以 等温压缩进行，对容积效率的 提高也有利） 10逆向循环：把热量从低温热 源传给高温热源。 11绝热节流：在节流过程中， 流体与外界没有热量交换就称 绝热节流。 14简述功和热量的区别与联 系：都是过程量，作功有宏观 移动，传热无宏观移动，作功 有能量转化，传热无能量转 化，功变热无条件，热变功有 条件。 12喷管的形状选择与哪些因素 有关？背压对喷管性能有何 影响？温度有何变化规律和 影响？进口截面参数（滞止 压力P0）和背压（P b）；Pb ≥Pcr选渐缩喷管，Pb＜Pcr 选缩放喷管。 13蒸汽压缩式制冷和空气压缩式制 冷的联系与区别。蒸汽压缩式制冷 的优点，装置上的区别及原因。 答：都是利用压缩气体来制冷，制 冷装置不用，使用的气体不同，前 者使用的是低沸点的水蒸气，后者 使用的是空气。蒸汽压缩式制冷的 优点：1，更接近于同温限的逆向卡 诺循环，提高了经济性；2，单位质 量工质制冷量较大。为了简化设 备，提高装置运行的可靠性，实际 应用的蒸汽压缩制冷循环常采用节 流阀代替膨胀机。 14湿空气温度与吸湿能力的关系 湿含量一定时，温度升高，空气中 水蒸气密度变大，吸湿能力下降 15朗肯循环在T-S图上表示 1-2，绝热膨胀做功 2-3，冷却放热，冷凝的饱和水 3-4，在水泵里绝热压缩 4-1，加热，汽化 循环吸热量q1=h1-h4；循环放热量 q2=h2-h3 对外做功w1=h1-h2；消耗功w2=h4- h3 热效率ηt=Wnet/q1=(h1-h2)-(h4- h3)/h1-h4 16R和Rg的意义及关系：Rg是气体 常数，仅与气体种类有关而与气体 的状态无关；R是摩尔气体常数，不 仅与气体状态无关，也与气体的种 类无关，R=8.3145J(mol·K)。若气 体的摩尔质量为M，则R=MRg 17热量（可用能）的概念：在温 度为T0的环境条件下，系统（T＞ T0）所提供的热量中可转化为有用 功的最大值是热量，用EX，Q表 示。 18热力学第二定律的表述 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
第一章 1. 平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什幺要引入平衡态的概念？ 答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。 2. 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：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。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。 3． 当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小？ 答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。 4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？ 答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。 5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？ 答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。 6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。 7. 用U 形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响？ 答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。 1-3解： bar p p p a b 07.210.197.01=+=+= bar p p p b 32.005.107.212=-=-= bar p p p b C 65.032.097.02=-=-= 第二章 1.绝热刚性容器，中间用隔板分为两部分，左边盛有空气，右边为真空，抽掉隔板，空气将充满整个容器。问：⑴ 空气的热力学能如何变化？ ⑵ 空气是否作出了功？ ⑶ 能否在坐标图上表示此过程？为什么？答：（1）空气向真空的绝热自由膨胀过程 的热力学能不变。（2）空气对外不做功。 （3）不能在坐标图上表示此过程，因为不是准静态过程。 2. 下列说法是否正确？ ⑴ 气体膨胀时一定对外作功。 错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，对外不作功。 ⑵ 气体被压缩时一定消耗外功。 对，因为根据热力学第二定律，气体是不可能自压缩的，要想压缩体积，必须借助于外功。 ⑶ 气体膨胀时必须对其加热。 错，比如气体向真空中的绝热自由膨胀，不用对其加热。 ⑷ 气体边膨胀边放热是可能的。 对，比如多变过程，当n 大于k 时，可以实现边膨胀边放热。 ⑸ 气体边被压缩边吸入热量是不可能的。 错，比如多变过程，当n 大于k 时，可以实现边压缩边吸热。 ⑹ 对工质加热，其温度反而降低，这种情况不可能。 错，比如多变过程，当n 大于1，小于k 时，可实现对工质加热，其温度反而降低。 3“任何没有体积变化的过程就一定不对外作功”的说法是否正确？
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）
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℃。
工程热力学习题集及答案 一、填空题 1．能源按使用程度和技术可分为 常规 能源和 新 能源。 2．孤立系是与外界无任何 能量 和 物质 交换的热力系。 3．单位质量的广延量参数具有 强度量 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 54kpa 。 5．只有 准平衡 过程且过程中无任何 耗散 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、 干饱和蒸汽 和 过热蒸汽 。 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 高 、水蒸气含量越 多 ，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少） 8．克劳修斯积分/Q T δ? 等于零 为可逆循环。 9．熵流是由 与外界热交换 引起的。 10．多原子理想气体的定值比热容V c = g 7 2R 。 11．能源按其有无加工、转换可分为 一次 能源和 二次 能源。 12．绝热系是与外界无 热量 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 两 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 173a KP 。 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 系统和外界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 定温 和两个 绝热可逆 过程所构成。 17．相对湿度越 小 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 大 。（填大、小） 18．克劳修斯积分/Q T δ? 小于零 为不可逆循环。 19．熵产是由 不可逆因素 引起的。 20．双原子理想气体的定值比热容p c = 72g R 。 21．基本热力学状态参数有：（ 压力）、（温度 ）、（体积）。 22．理想气体的热力学能是温度的（单值 ）函数。 23．热力平衡的充要条件是：（系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零 ）。 24．不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（熵产）。 25．卡诺循环由（两个可逆定温和两个可逆绝热 ）热力学过程组成。 26．熵增原理指出了热力过程进行的（方向 ）、（限度）、（条件）。 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_孤立系_。 32．在国际单位制中温度的单位是_开尔文_。 33.根据稳定流动能量方程，风机、水泵的能量方程可简化为_－ws=h2－h1_。 34.同样大小的容器内分别储存了同样温度的氢气和氧气，若二个容器内气体的压力相等，则二种气体质量q a 的大小为2 H m _小于2 O m 。 35.已知理想气体的比热C 随温度的升高而增大，当t 2>t 1时， 2 1 2t t t 0 C C 与的大小关系为_2 21 t t t C C _。 36.已知混合气体中各组元气体的质量分数ωi 和摩尔质量M i ，则各组 元气体的摩尔分数χi 为_∑=ω ωn 1i i i i i M /M /_。 37.由热力系与外界发生_热量__交换而引起的熵变化称为熵流。 38.设有一卡诺热机工作于600℃和30℃热源之间，则卡诺热机的效
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
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_______。
1．均匀系统和单相系统的区别？ 答：如果热力系统内部个部分化学成分和物理性质都均匀一致，则该系统成为均匀系统。如果热力系统由单相物质组成，则该系统称为单相系统。可见，均匀系统一定是单相系统，反之则不然。2．试说明稳定、平衡和均匀的区别与联系？ 答：稳定状态是指状态参数不随时间变化，但这种不变可能是靠外界影响来维持的。 平衡状态是指不受外界影响时状态参数不随时间变化。 均匀状态是指不受外界影响时不但状态参数不随时间变化，而且状态参数不随空间变化。 均匀→平衡→稳定 3．实现可逆过程的充分条件。 答：（1）过程是准静态过程，即过程所涉及的有相互作用的各物体之间的不平衡势差为无限小。（2）过程中不纯在耗散效应，即不存在用于摩擦、非弹性变形、电流流经电阻等使功不可逆地转变为热的现象。 4．膨胀功、流动功、技术功、轴功有何区别与联系。 答：气体膨胀时对外界所做的功称为膨胀功。 流动功是推动工质进行宏观位移所做的功。 技术功是膨胀功与流动功的差值。 系统通过机械轴与外界所传递的机械功称为轴功。 5．焓的物理意义是什么，静止工质是否也有焓这个参数？
答：焓的物理意义为，当1kg 工质流进系统时，带进系统与热力状态有关的能量有内能u 和流动功pv ，而焓正是这两种能量的总和。因此焓可以理解为工质流动时与外界传递的与其热力状态有关的总能量。但当工质不流动时，pv 不再是流动功，但焓作为状态参数仍然存在。 6．机械能向热能的转变过程、传热过程、气体自由膨胀过程、混合过程、燃烧反应过程都是自发的、不可逆的。 热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不可能自动地、无偿地从低温物体传至高温物体。 7．循环热效率公式12 1q q q -=η和121T T T -=η是否完全相同？ 答：前者用于任何热机，后者只用于可逆热机。 8．若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，两个过程的熵变相同吗？ 答：对系统来说，熵是状态参数，只要始态和终态相同，过程的熵变就相等。所谓“可逆过程的熵变必然小于不可逆过程的熵变”中的熵变是指过程的总熵变，它应该包括系统的熵变和环境的熵变两部分。在始态和终态相同的情况下，系统的熵变相同，而不可逆过程中环境的熵变大于可逆过程中环境的熵变。 9．g f dS dS dS +=；熵可能大于零，可能等于零，也可能小于零。 T Q dS f δ=----熵流，表示系统与外界交换的热量与热源温差的比 值。 0≥g dS （大于时为不可逆过程，等于时为可逆过程）----熵产，表
工程热力学(第五版)习题答案 工程热力学（第五版）廉乐明 谭羽非等编 中国建筑工业出版社 第二章 气体的热力性质 2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状 态下2N 的比容和密度；（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解：（1）2N 的气体常数 2883140==M R R ＝296.9)/(K kg J ? （2）标准状态下2N 的比容和密度 1013252739.296?==p RT v ＝0.8kg m /3 v 1 =ρ＝1.253/m kg （3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv ＝p T R 0＝64.27kmol m /3 2-3．把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力 301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO2的质量。当地大气压B ＝101.325 kPa 。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO2的质量
11 11RT v p m = 压送后储气罐中CO2的质量 22 22RT v p m = 根据题意 容积体积不变；R ＝188.9 B p p g +=11 （1） B p p g +=22 （2） 27311+=t T （3） 27322+=t T （4） 压入的CO2的质量 )1122(21T p T p R v m m m -=-= （5） 将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg 2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m3的 空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa ，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题 1000)273325.1013003.99(287300)1122(21?-=-=-=T p T p R v m m m ＝41.97kg