《工程热力学与传热学》试题及答案[教学知识]

1、工程热力学与传热学一、填空题（每题2分，计20分）1.如果热力系统与外界之间没有任何形式的能量交换，那么这个热力系统一定是( ） 2.理想气体的比热容只与( ） 参数有关。3.若组成热力系统的各部分之间没有热量传递，热力系统将处于热平衡状态。此时热力系统内部一定不存在( ） 。4.若组成热力系统的各部分之间没有相对位移，热力系统将处于力平衡状态。此时热力系统内部一定不存在( ） 。5.干饱和蒸汽被定熵压缩，将变为：( ） 。6.湿空气压力一定时，其中水蒸气的分压力取决于( ） 。7. 再热循环的目的是( ） 。8. 回热循环的主要目的是( ） 。9.热辐射可以不依靠( ） ，在真空中传播。10

2、. 流动功的改变量仅取决于系统进出口状态，而与( ） 的过程无关。二. 判断题（每题1分，计20分）1.孤立系统的热力状态不能发生变化；（ ）2.孤立系统就是绝热闭口系统；（ ）3.气体吸热后热力学能一定升高；（ ）4.只有加热，才能使气体的温度升高；（ ）5.气体被压缩时一定消耗外功；（ ）6.封闭热力系内发生可逆定容过程，系统一定不对外作容积变化功；（ ）7.流动功的改变量仅取决于系统进出口状态，而与工质经历的过程无关；（ ）8.在闭口热力系中，焓h是由热力学能u和推动功pv两部分组成。（ ）9.理想气体绝热自由膨胀过程是等热力学能的过程。（ ）10.对于确定的理想气体，其定压比热容与定容

3、比热容之比cp/cv的大小与气体的温度无关。（ ）11.一切可逆热机的热效率均相同；（ ）12.不可逆热机的热效率一定小于可逆热机的热效率；（ ）13.如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程的熵变等于可逆过程的熵变；（ ）14.如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程的熵变大于可逆过程的熵变；（ ）15.不可逆过程的熵变无法计算；（ ）16.工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小；（ ）17.封闭热力系统发生放热过程，系统的熵必然减少。（ ）18.由理想气体组成的封闭系统吸热后其温度必然增加；（ ）19.知道了温度

4、和压力，就可确定水蒸气的状态；（ ）20.水蒸气的定温膨胀过程满足Q=W；（ ）三. 问答题（每题5分，计20分）1. 说明什么是准平衡过程？什么是可逆过程？指出准平衡过程和可逆过程的关系。2. 试指出膨胀功，轴功，技术功，流动功的区别和联系，写出可逆过程中膨胀功，技术功的计算公式。3. 写出开口系统稳定流动能量方程式的表达式，说明式中各量的含义。4. 什么是饱和湿空气？什么是未饱和湿空气？如何将未饱和湿空气转变为饱和湿空气？四 . 计算题（每题10分，计40分）1.2 kg空气经过定温膨胀的可逆过程，从初态压力为 p1=9.807 bar，t1=300 C膨胀到终态容积为初态容积的5倍。试计

5、算：（1）空气的终态参数；（2）对外界所作的膨胀功和交换的热量；（3）热力学能，焓和熵的变化量。设空气的cp=1.004 kJ/(kgK)，Rg=0.287 kJ/(kgK)，K=1.4。2.两质量相同，比热容相同（为常数）的物体A，B，初温各为TA与TB，用它们作高温热源和低温热源，使可逆机在其间工作，直至两物体温度相等为止。试求：（1）平衡时的温度Tm；（2）可逆机的总功量；（3）如果两物体直接进行热交换至温度相等，求此平衡温度Tm及两物体的总熵变。3.1 Kmol的理想气体，从初态p1=0.5 MPa，T1=340 K绝热膨胀到原来体积的2倍。已知气体的Cp,m= 33.44 kJ/(m

6、olK)，Cv,m= 25.12 kJ/(molK)，试确定在下述情况下气体的终温，对外所作的功及熵的变化量。（1）可逆绝热过程；（2）气体向真空自由膨胀。4.欲设计一热机，使之能从温度为973 K的高温热源吸热2 000 kJ，并向温度为303 K的冷源放热800 kJ。试确定（1）此循环能否实现？（2）若把此热机当作制冷机用，从冷源吸热800 kJ，是否可能向热源放热2 000 kJ？此时，至少需耗多少功？ 1、 填空题1孤立系统 2温度 3温度差4压力差 5过热蒸汽6 含湿量7增加蒸汽干度8提高进入锅炉的给水温度9中间介质 10工质经历二、判断题 15错错错错对 610对对错错错 111

7、5错错对错错 1620错错错错错 3. 问答题1、答：（1）准平衡过程：是假设过程中系统所经历的每一个状态都无限接近平衡态的过程，（2）可逆过程：是指如果系统完成了某一过程之后，再沿着原路逆行，恢复到原来的状态，外界也随之回复到原来的状态的过程。（3）准平衡过程和可逆过程的关系：准平衡过程着眼于系统内的平衡，可逆过程着眼于系统和外界的总平衡。一个准平衡过程不一定是可逆过程，但一个可逆过程一定是一个准平衡过程。可逆过程是无耗散的准平衡过程。2.答：（1）膨胀功：是由于工质体积的变化对外所做的功；技术功：是指工程技术上可以直接利用的功，包括宏观动能，宏观位能，轴功；流动功：推动工质流动而做的功称为

8、流动功。膨胀功，技术功，流动功的联系为：。（2）可逆过程中膨胀功的计算公式：；技术功的计算公式：。3.答：（1）开口系统稳定流动的能量方程式为：。（2）式中各量含义：为工质与外界交换的热量，为工质进出口焓的变化，为工质宏观动能的变化，为工质宏观位能的变化，系统对外所作轴功。4.答：（1）饱和湿空气：是由干空气和干饱和水蒸气组成的空气。（2）不饱和湿空气：是由干空气和过热水蒸气组成的空气。（3）将未饱和湿空气转变为饱和湿空气的方法有两种：方法1：湿空气温度一定时，增加水蒸气分压力 , 方法2：保持水蒸气含量不变，降低湿空气温度。四 . 计算题1.解：（1）取空气为热力系统，对可逆定温过程1-2，

9、由参数间的相互关系得：由理想气体状态方程式得；定温过程：（2）气体对外所作的功及交换的热量：（3）过程中热力学能，焓，熵的变化为：2.解：（1）取A，B物体及热机为孤立系统，则有：，其中：，因此：即： 或 ，所以 （2）A物体为有限热源，过程中放出热量，B物体为有限冷源，过程中要吸收热量，并且：，热机为可逆热机时，由能量守恒：。（3）两物体直接进行能量交换直至温度相等时，可列出能量守恒方程： 因此： 3.解：首先计算比热容比：（1）对可逆绝热过程：终温：。对外所作的功：熵的变化量： （2）气体向真空自由膨胀，有，又过程绝热，则，因此由闭口系能量方程，得。即终温：熵的变化量：4.解：（1）方法1：利用克劳修斯积分式来判断循环是否可行，所以此循环能实现，且为不可逆循环。或方法2：利用孤立系统熵增原理来判断循环是否可行，