工程热力学复习题集

1、（正确）、1.提高新蒸汽的温度、压力和降低乏汽压力理论上都可以提高郎肯循环热效率2.已知饱和湿蒸汽的温度和压力不能确定它的其他状态参数。（错误）3.只要气体的比热容是常数，Cp-Cv=Rg.（错误）4.准静态过程一定是可逆过程（错误）5. 喷管内稳定流动的气体在各截面上的流速不同，但各截面的流量相同（正确）6. 理想气体只有取定比热容时，才能满足迈耶公式Cp-Cv=R（错误）7. 稳定状态不一定是平衡状态（正确）8. 绝热闭口系的熵增就是孤立系的熵增（错误）9. 绝热节流后气体的温度可能升高。（错误）10. 饱和湿蒸汽的干球温度等于湿球温度等于露点温度（正确）11. 容器中气体的压力不变，则压

2、力表的读数绝对不变（错误）12 .已知饱和湿蒸汽的温度和压力不能确定其他状态参数（正确）13. 水蒸气在等压汽化过程中温度不变（正确）14. 第二永动机违反了热力学第一和第二定律（错误）15. 处于平衡状态势力系统应具有均匀一致的温度和压力（正确）16. 郎肯循环基础上实现再热可提高循环热效率（正确）17. 理想气体的比热容随气体种类不同各异，但对某种理想气体而言，比热容为常数。（错误）18. 热力过程中，工质向外界放热，其温度不一定降低（正确）19. 不存在400错误！未找到引用源。 的液态水。（正确）20. 余隙容积是必需的但又是有害的，所以我们在设计气机的时候应尽量降低余隙容积。（正确）

3、21. 热量只适用于定温定熵过程。（错）22. 节流过程是一个等焓过程。（错误）23. 熵减的过程是可以发生的（错误）24. 工质的经一不可逆循环其熵一定增加（错误）25. 第一永动机违反了热力学第一定律（正确）26. 热力过程中，工质对外放热温度一定降低（错误）27. 工质绝热节流后焓不变，压力不变，温度不定，熵增大（错误）28. 某绝热蒸汽轮机相对内效率为 0.91，蒸汽在该汽轮机中做功熵不变（错误）29. 理想气体的音速C=错误！未找到引用源。（正确）30. 不可逆过程可自发进行（正确）31. 内燃机理论循环中压缩比愈大，其理论效率越高（正确）闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定

4、，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。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。试判断下列各种说法是否正确：（1）定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程；（2）绝热过程即定熵过程；（3）多变过程即任意过程。答：膨胀

5、功（压缩功）都是容积（变化）功，定容过程是一种系统比体积不变，对控制质量或说系统容积不变的过程，因此说定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程是正确的；绝热过程指的是系统不与外界交换热量的过程。系统在过程中不与外界交换热量，这仅表明过程中系统与外界间无伴随热流的熵流存在，但若为不可逆过程，由于过程中存在熵产，则系统经历该过程后会因有熵的产生而发生熵的额外增加，实际上只是可逆的绝热过程才是定熵过程，而不可逆的绝热过程则为熵增大的过程，故此说法不正确；多边过程是指遵循方程 PV=常数（n为某一确定的实数）的那一类热力过程，这种变化规律虽较具普遍性，但并不包括一切 过程，因此说多变过程即任意过程是不正确的

6、。下述说法是否有错误：循环净功wet愈大则循环热效率愈高；不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率；T2可逆循环的热效率都相等，t =12。Wnet答：说法不对。循环热效率的基本定义为：t net，循环的热效率除与循环净功有关外，尚与循环吸热量Q的大小有Qi关；说法不对。根据卡诺定理，只是在 “工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间”的条件下才能肯定不可逆循环的热效率一定小于可逆循环，离开了这一条件结论就不正确；有可逆循环的热效率都相等,说法也不正确。根据卡诺定理也应当是在“工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间”的条件下才能肯定所，而且与工质的性质与关，与循环的种类无关。如

7、果式中的温度分别采用各自的Ti放热平均温度和吸热平均温度则公式就是正确的，即t =1 L，不过这种情况下也不能说是“所有可逆循环的热效率都Ti相等”，只能说所有可逆循环的热效率表达方式相同。下述说法是否正确：.熵增大的过程必定为吸热过程： 熵减小的过程必为放热过程；定熵过程必为可逆绝热过程。答：说法不对。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分，不可逆绝热过程中工质并未从外界吸热，但由于存在熵产工质的 熵也会因而增大；说法是对的。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分，其中熵产必定是正值，因而仅当系统放热，热熵流为负值时， 系统的熵值才可能减小；这种说法原则上是不对的。系统的熵变来源于熵产和热熵流两

8、个部分，其中熵产必定是正值，对于不可逆的放热过程，其热 熵流为负值，当热熵流在绝对数值上恰好与熵产一样时，过程将成为定熵的。因此：可逆的绝热过程为定熵过程，而定熵过程 却不一定是绝热过程。下述说法是否有错误：熵增大的过程必为不可逆过程； 使系统熵增大的过程必为不可逆过程； 熵产Sg 0的过程必为不可逆过程； 不可逆过程的熵变.S无法计算； 如果从同一初始态到同一终态有两条途径，一为可逆，另一为不可逆，则 S不可逆J =S可逆 Sf,不可逆-Sf,可逆 Sg不可逆-Sg,可逆；不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵，Ss，不可逆绝热压缩的终态熵小于初态熵SSr 分二 0= S|so =一 Q1T1Q

9、0 0T2根据卡诺定理及推论:1分t,C =1Q2 _ 1 _ T2Q1 T1则：ASiso分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。 程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计）（绝热节流过程可看作稳态稳流过答：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dE/dr =0; （）-0；叫=0；牴二0Q易二0则上式

10、可以简化为：rhy hx =岛 h工根据质量守恒，有ht h-代入能量方程，有亠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Pi，则该组元的状态方程可写成： PV = mRT。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）；R 2。即在同样q2下（说明得到的收证明：花E亚=，当q2不变，:-T时，wTi T2w益相同），温差愈大，需耗费更多

11、的外界有用功量，制冷系数下降。（3 分）8. 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 Tr。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。答：经历可逆或不可逆定温过程后，按题给两种情况下过程的初、终状态相同，因而系统的熵变相同。由系统的熵方程= sf sg，对于可逆过程其熵产为零，故热熵流将大于不可逆过程。可见，可逆过程的热量将大于不可逆过程；（3分） 由热力学第一定律，q = . ：u - w，因过程的初、终状态相同，热力学能变化 .1相同，故可逆与不可逆两种情况相比，可逆过程的过程功亦较大。(2分)三、计算题：(共50分)1.压

12、气机在95 kPa、25 C的状态下稳定地以340 m3/min的容积流率吸入空气，进口处的空气流速可以忽略不计；压气机排口 处的截面积为0.025斥，排出的压缩空气的参数为 200 kPa120 Co压气机的散热量为60 kJ/min。已知空气的气体常数 Rg=0.287 kJ/(kg.K)，比定热容cv=0.717 kJ/(kg.K)，求压气机所消耗的功率。(16分)解：以压气机中空气为研究对象，其稳定工况的能量方程为2 2Cic2QWsh (0- gz2)m=022其中:C2Wsh =Q (h360 10602Ci22c2gzjm (h2gz2)m2一1000(J/s)P1Vm RgT1

13、395x10=340-287 (273 25)60c1 : 0m/s z = 0mmRgT?6.2944 287 (273 120)P2A2 一 200 103 0.025(a)6.2944(kg /s)= 141.99(m/s)：h 十2 十 二 Cp ：T =(273 717) (120-25) =95380.0(J/s)将以上数据代入式(a)，可得压气机所消耗的功率为：Wsh =-10006.2944(-95380.02141.99225)=6.648 105(J /s)2.在高温环境中有一容器，A侧装有2 kg氮气，压力为0.07 MPa，温度为67C； B侧装有8 kg氮气，压力为0

14、.1 MPa温度为17C，o A和B的壁面均为透热壁面，它们之间用管 道和阀门相连，见附图。现打开阀门，氮气由B流向A。氮气可视为理想气体，已知气体常数Rg,N2 = 297 J/(kgK)，过程中的平均定容比热容 Cv = 0.742 kJ/( kg K)，若压力平衡时容器中气体温度为t2 = 40C，试求：平衡时终压力 P2；吸热量Q ；3)气体的熵变。(18 分)解：容器A和B的容积分别为N2N28 kg0.1 MPa17 C2 kg0.07MPa67 CAVaVb取A+B中的气体为系统(CM mA RgTA1Pa1 mB RgTB1PB12 297 3400.07 106= 2.885

15、1 m3二 8 297 2900.1 1063=6.8904 m (4 分)m= m + m = 2 +8 =10 kgV= Va + Vb = 2.8851 + 6.8904 = 9.7755 m（2 分）终态时的气体压力mRgT2V10 297 3139.7755= 0.0951 MPa（2 分）按题给，系统不对外作功，有Q = U = mCvT2 - cv （mATA1 mBTB1 ）=10 0.742 313 -0.742 （2 340 8 290）（5 分）= 2322.46 _ 2226 =96.46 kJ原在A中的氮气熵变（2分）=Sa=m）A（CplnPA12 仮“霁一0.29

16、70）一。354叶冰教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。原在B中的氮气熵变（2分）SB =mB（cpln 上-Rgln 空）=2 （1.039ln 273 40 -0.2971n=0.7538 kJ/Kp TbgPB273 170.1全部氮气的熵变Sm ；SASb - -0.3540 0.7538 =0.3998 kJ/K（ 1 分）3. 将100 kg温度为30 C的水与200 kg温度为80 C的水在绝热容器中混合，假定容器内壁与水之间也是绝热的，且水的比 热容为定值，取c =4.187 kJ/（kg K），环境温度为17 c。求混合过程导致的可用能损失？ （