工程热力学习题集答案

1、word完美格式工程热力学习题集答案、填空题1 .常规新2 .能量物质3 .强度量4 .54KPa5 .准平衡耗散6 .干饱和蒸汽过热蒸汽7 .Wj多8 .等于零9 .与外界热交换10.2Rg一次二次12 .热量13 .两14 .173KPa15 .系统和外界16 .定温绝热可逆17 .小大18 .小于零19 .不可逆因素20 .7R2g21、（压力）、（温度）、（体积）。22、（单值）。23、（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、（嫡产）。25、（两个可逆定温和两个可逆绝热）26、（方向）、（限度）、（条件）。31 .孤立系；32 .开尔文（K）;33 .一怅=卜2-h1

2、或w=h2h34 .小于t2t235.CCt10的Mi36.n“i/Mii137.热量38.65.29%精心整理学习帮手word完美格式39.环境40.增压比41.孤立42热力学能、宏观动能、重力位能43.65044 .cv（T2-Ti）45 .cnlnT246.22.1247 .当地音速48 .环境温度49 .多级压缩、中间冷却50.051.52.与1（物质）（绝对压力）。53 .（q=（h2-h1）+（C2cl）/2+g（Z2-Z1）+wS）。54 .（温度）55 .（0.657）kJ/kgK。56 .（定嫡线）57 .（逆向循环）。58 .（两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程）59 .（

3、预热阶段、汽化阶段、过热阶段）。60 .（增大）、单项选择题I .C2.D3.D4.A5.C6.B7.A8.A9.C10.BII .A12.B13.B14.B15.D16.B17.A18.B19.B20.C21.C22.C23.A三、判断题I .，23.父4.，5.x6.父7,乂8.父9.父10.父II .父12.父13.父14.V15.父16.父17.父18.V19.V20.V21.(X)22.(，)23.(X)24.(X)25.(，)26.(X)27.(，)28.(，)29. (X)30.(，)四、简答题精心整理学习帮手word完美格式1 .它们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行

4、，由无限接近平衡状态的状态组成的过程。它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在，可逆过程不会产生任何能量的损耗。一个可逆过程一定是一个准平衡过程，没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。1.1 kg气体:pv=RrTmkg气体：pV=mRTIkmol气体：pVm=RTnkmol气体：pV=nRTRr是气体常数与物性有关，R是摩尔气体常数与物性无关。3 .干饱和蒸汽：x=1,p=pst=tsv=v,h=hs=s湿饱和蒸汽：0x1,p=pst=tsvvv,hhh,ss0。14 .什么是可逆过程？实施可逆过程的条件是什么？答：可逆过程为系统与外界能够同时恢复到原态的热力过程。实施可逆过程的条件

5、是推动过程进行的势差为无穷小，而且无功的耗散。五、名词解释1 .热力系储存能包括：热力学能、宏观动能和重力位能。-E值使得曲边梯形2 .对于c-t图上曲边梯形面积，由微积分中值定理知，必然存在精心整理学习帮手word完美格式面积与一矩形面积相等，这个E值在c-t图上就是平均质量热容的概念。3 .不可逆过程中，不可逆因素引起的嫡的变化称为嫡产。4 .所谓稳定流动，是指流体流经管道中任意点的热力状态参数及流速等均不随时间而变化的流动过程。5 .湿空气的始值等于干空气的始值与水蒸气的始值之和。六、分析题1、解：(方法一)过b、c分别作等温线，因为TbTc,故ubauc即&Uab=UbUaAUac=U

6、cUa(方法二)考虑过程b-cq=uw二uc-ubwq=0VcVbw0UbUc,iUabAUac2、u0,q0所以w0解：因为：q=Au+w1-3：1nT1及S3Si则有:边压缩边放热工u0,q01-2：k仙/HT2T1SS20边膨胀边放热1-4:0An1sA*且T4AT1及S4S1八八Rg，u0,q0w=-g-（T1T4A0边膨胀边吸热n-11-5：1n1_5kJlT5S）u0,w0边膨胀边吸热边降温3、请问一下几种说法正确吗？为什么？(1)嫡增大的过程必为不可逆过程；答：不正确。嫡增大的过程不一定为不可逆过程，因为嫡增大包括嫡流和嫡产两部分，如果嫡流大于0,而嫡产为0的可逆过程，上仍然是增

7、大的。(2)嫡产Sg0的过程必为不可逆过程。答：正确。嫡产是由于热力过程中的不可逆因素导致的，因此当嫡产Sg0,则此过程必定为不可逆过程。精心整理学习帮手word完美格式4、某循环在700K的热源及400K的冷源之间工作，如图3所示。(1)(2) 解：用克劳修斯积分不等式判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆用卡诺定理判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆？Wnet=Q1-Q21Q1=WnetQ2|-10000kJ4000kJ=14000kJ方法1:设为热机循环rr9QQ1Q2I=匕丁TMTr2设为制冷循环：rvQQ1工Q2=-十二TMTr214000kJ4000kJ-=10k

8、J/K0不可能700K400K图314000kJ4000kJ700K400K=-10kJ/K符合克氏不等式，所以是不可逆制冷循环方法2:设为热机循环c=1一:一照二0.4286Th700K不可能WnetQi幽肥;0.712614000kJ设为制冷循环Tc400KcT0-Tc700K-400K=1.33Q24000kJwnet10000kJ=0.4名%=可能但不可逆，所以是不可逆制冷循环七、计算题1.解:(1)p1=9000+98.66=9098.66kPap2=98.66-95.06=3.6kPa(2)取汽轮机汽缸内壁和蒸汽进、出口为系统，则系统为稳定流动系统，能量方程为.1.2q=hcgzw

9、sh2q=6.3103/40000=0.1575kJ/kg进、出口的动能差和位能差忽略不计，则wsh=q-h=-0.1575-(2240-3440)：1200(kJ/kg)(3)汽轮机功率3401034P=qmwsh1200=1.33104(kW)36001.9199上(4)wsh=_&c=一父(140-60)父10=8kJ/kg22精心整理学习帮手word完美格式；：=篇=。,67%2 .解:Q=mcCc(tc-tm)Qw二mWcw(tm-tw)VQc=QwmcCc(tc-tm)=mwCw(tm-tw)代入数据解得:tm=32.48c6cc3 、解：(1)Tm、：QTmC.QTmmcwd!:

10、mwcwIn-64.187In328273TwTTw18273mcccdT=mccclnTm=0,8X0.47xIn,cTTc32,482731000273.：Sg=：Sw：Sc=1.23-0.54=0.69kJ/K画出各过程的(2)先求各状态参数Pi=/nRT1500mol8.314J/(molK)27325KVi2m3=6.19393105Pa=6.11atmIPi)1MPa=298KM-l6.11MPa)1.6741.67=144.26KV2W1P22m3，6.11MPa港I1MPa/=5.906m31.23kJ/K-0.54kJ/K精心整理学习帮手word完美格式_3T3=T2=144

11、.26KV37=2mp3=299855Pa500mol8.314J/(molK)144.26K2m3等温过程：热量=膨胀功=技术功ccVVV3Q=Q1_2Q2_3=Q2_3-Wt2工=nRTln-V22m3二500mol8.314J/(molK)144.26Kln35.906m3-649.4kJ所以，放热W=WGW4=U1-U2四2=nCVmTi-T2nRTln=500mol34.1868J/(molK)298-144.26K-649.4kJ=316.12kJLU1J3-Q1J3WH3=-649.4kJ-316.62kJ=-965.52kJH=nCpm飞一1=U：pV=-965.52kJ299

12、.855-619.393kPa2m3=1604.6kJlS12=nlnT3RlnV3T1V1二500mol34.1868J/(molK)ln144.26K298K=-4.56kJ/K4 .解：根据能量方程有Qi=：UiWiQ2=U2W27U17U2Q1-w-W2-Q2W2=Q1Q2训W2-QiQ2-W=-86-26=-28(kJ)5 .解：(1),=1-=1-71=72.7%Th800273精心整理学习帮手word完美格式W60cQh0Q0.727100060=12.12(kW)(3)Ql=Qh(14)=1000M(10.727)=273kJ办凡工6.Il牛v2二V1二P10.287103(3

13、5273)0.2106-0.442m3/kgT2(180273)p2二p1二二0.2=0.294MPaT1(35273)q=cV(t2T)=0.717(180-35)=103.97kJ/kgw=0wt=V1(P1-p2)=0.442(0.2-0.294)10610岁=M1.5kJ/kg:h=cp(t2-t1)=1.004(180-35)=145.6kJ/kg7、解：缸内气体为热力系-闭口系。突然取走90kg负载，气体失去平衡，振荡后最终建立新的平衡。虽不计摩擦，但由于非准静态，故过程不可逆。但可以应用第一定律解析式。由于缸壁充分导热，所以缸内的气体在热力变化过程中的温度是不变的。首先计算状态1

14、和状态2的基本参数，F1205P=Pb+=771X133.32+x98100=0.3039MPaA100M=Ah=1001010-6=10为3T2=工V2=A(hh)=(hh)10010-6(10h)10“m3E205-90P2-Pb-771133.3298100=0.2156MPaA100求活塞上升的高度：过程中质量不变，且等于mRgT1RgT2V2=且V1=0.303910“=(10.：h)10”P20.2156h=4.1cm(2)气体在过程中作的功根据热力学第一定律，Q=AU+W,以及AU=U1U2=m2U2m1u1由于m2=m1、uKJ/Kg=丁L且Ti=T2,Au=0由于不计摩擦气体

15、所做的功，W分为两部分：W,位克服大气所做的功；W2位活塞位能的增加量则W2j：Ep=mgh=(205-90)9.814.110=46.25JW=PbA：h=771133.321001044.110，=42.14J=WfW2=46.2542.14=88.4J精心整理学习帮手word完美格式8.解:(1)或者，W=p2A：H=0.2156106Pa100103m24.110/m=88.4J1到2是可逆多变过程，对初，终态用理想气体状态方程式有(2)vi二01287J/(kgK)1300273KPi8106Pa号耳287J/(kgK)400273KP2所以多变指数ln(R/p2)n二ln(v2/v

16、1)多变过程的膨胀功0.4106Pa-0.05643m3/kg=0.48288m3/kgln(8106Pa/0.4106MPa)ln(0.48288m3/kg/0.05643m3/kg)=1.395(3)Rg_287J/(kgK)w=T1-T2=335g)1573-673K=653.92kJ/kg多变过程的热量q二.：uw=0T2-T1w=0.716kJ/(kgK)673-1573K653.92kJ/kg=9.52kJ/kg0故该可逆多变膨胀过程是吸热过程14309.cv=Rr=1229J/(kgk)k-11.35-1W=0U=mc(T2Ti)=2.26X1.229X(591477)=317k

17、JQ=AU=317kJS=mdnT2=2.26x1.229xln先1=0.595kJ/KTi47710.ASg=100050027310001500273=0.73kJ/KEx1=To-ASg=(273+25)=217.5kJX0.7311.立=015=0.2140.528为缩放型喷管。Pi0.7k11.4T2=Ti(p2)k=1073X(0-)1.4=691KPi0.77c2=.2cp(T1T2)=.21004(1073-691)=876m/s精心整理学习帮手word完美格式1.66_C2_8762=a2,1.4287691P12.Q=mRTln1=1.5X0.287P20.25106X32

18、8Xln=72.1KJ0.15106W=mRTlnPL=Q=72.1KJP2 U=mQT2)=0 H=mC(T2Ti)=013.(1)P=Pi=1.5X106Pa,V=V=0.065m3/kg则t=*J.51060.065=339.7KRr2871V2=V。()K=0.065M1.5父106丫=0.102m3/kgP20.8x106115.T2=PVRr0.81060.102一2872K(2)VC2=K-Rr(T-T2)=284.3K21.4=.1.4-1287(339.7-284.3)=333.6m/s14.每小时排气的放热量Q:Q=mG(T。)=3600X1.2X1.021X(576+283)=1292341KJ/h此热量中的有效能Q:Q=mTT0(1-Tj0)Q=mCp：(1T)dT=mCp(T0T1)一丁。吟：=3600X1.2X1.021X(283576)-283ln283=405345.2KJ/h576此热量中的无效能Q:Q=QQ=1292341(405345.2)=886995.8KJ/hAo10001000ASg=5002731500273=0.73kJ/KEx1=T0-ASg=(273+25)X0.73=217.5