2023年高等工程热科学复习题

12023高等工程热科学复习题2023高等工程热科学复习题一、简答题结合工作实践说明热力学第确定律和热力学其次定律的本质及意义。能量转换与守恒定律在热过程中的应用，热是能的一种，机械能变热能或热能变机械能，它们间的比值守恒确定的；或热可以变为功，功也可以变为热；确定量的热消逝时，必产生相应量的功，消耗确定量的功也必消灭与之对应确实定量的热。过程进展的结果表现为使孤立系统熵增大，实质是能量的传递和转移过程是能量的可用性〔品质下降的过程通过摩擦机械能转变为热能虽然数量没变但是无限可转化能变成了部分可转化能，能量品质下降，故可自发进展，冰箱等制冷装置就是花费了其他能量〔如电〕把冷冻室里德热量传递到温度较高的环境介质去。 方向、途径、限度举两个不同类型的例子说明热力学其次定律在判定过程进展的方向性中的作用。1、制冷机(如电冰箱)QT2处(冰箱内)T1处(冰箱外的外界)传递，但此时外界对制冷机做了电功W而引起了变化，并且高温物体也多吸取了热量Q(这是电能转化而来的)。这与克氏表述并不冲突。热量不行能自发地、不花任何代价地从低温物体传向高温物体。例2在试验中，重物下降带动叶片转动而对水做功，使水的内能增加。但是，我们不行能造与开氏表述，不行能制造出从单一热源吸热，使之全部转化为功而不留下任何变化的热力循环发动机。3、(抱负气体向真空自由膨胀)如以下图，容器被中间的隔板分为体积相等的两局部：A局部盛有抱负气体，B局部为真空。现抽掉隔板，则气体就会自由膨胀而布满整个容器。这个过程是不行逆的，我们从没有见过这种现象：气体自动地由整个容器收缩到A局部，而B局部成为真空。4、(两种抱负气体的集中混合)CD被隔板隔开，具有一样的温度和压强。当中间的隔板抽去后，两种气体发生集中而混合。阐述平衡态及系统平衡的判据。条件：热、力、化学平衡孤立系普遍判据定温定容 定温定压如何理解？节能的本质应当是什么？能(用Q表示)有两个属性:数量的大小和品质的凹凸。在环境条件下任一形式的能量在理论 2023高等工程热科学复习题 2上能够转变为有用功的那局部称为能量的用,其不能转变为有用功的那局部称为该能量的火无。在确定的能量中,火用占的比例越大,其品质越高。热力学第确定律可表述为:“在任何能量转换过程中火用和火无的总和保持不变”“孤立系统火用减火无增原理”。依据热力学其次定律,能量转化过程是沿火用减火无增的方向进展的。火用的削减不但说明能量数量的损失,而且说明能量质量的贬值,这才是真正意义上的能量损失。所谓用能,实质上就是用火用;节能,实质上就是节火用;因此在用能过程中,就应当充分、有效地发挥火用的作用,尽可能削减不必要和不合理的火用损失,尽量避开贵重的火用轻易地退化为火无。以下命题是否正确？说明理由1〕水蒸气在汽轮机内膨胀作功，水蒸汽热力学能的一局部转变为功输出，其余局部在冷凝器中释放，也就是。水从高山留下，势能转变为动能，总能量守恒，但可用能削减，即损失。动力机排向环境的能量全部，没有。使水升温，”对不对？为什么？结合你工作实例说明对用能系统进展分析时的两种方法：第确定律分析法和其次定律分析法的差异和相互关系。P47第确定律分析法依据能量在数量上守恒的关系，通过分析提示系统各部位能量数量上转换、传递、利用和损失的状况，确定该系统的能量利用或转换效率。特点是抓住能量数量上的平析法提示能量中用的转换、传递、利用和损失状况，得到系统用效率。特点是抓住不行逆过程中用转变为无、无不行能转变为用，提示系统内部存在的能量质的贬值。据第确定律分析，最大能量损失发生在冷凝器中，但是据其次定律分析法，由于放热温度很低，所以不行逆性及由此造成的用损失并不大。相反锅炉中的用损失却很高。锅炉内燃料燃两种不行逆过程引起的用损失，才大大增加了通过冷凝器所排弃的热量。但是能分析也能为节约用能指明确定的方向，譬如通过回收余热、回收未加利用的废、副物用分析将能分析与用分析相结合分析用能系统。实际气体与抱负气体差异的本质，实际气体的状态方程应具有特征，范德瓦尔方程作为P66/68/71分子间存在相互作用力。特征：1、任意状态方程在p趋向零的任何温度下都应能简化为抱负气体状态方程。而且当温度趋向无穷大时，比照等温线趋于Z=1的直线。2、当压力趋于零时，等比照温度线的斜率在低于波义耳温度时为零，即在此温度下，比照温度线杀Z=1的水平直线，此时一切真实气体也遵守pv=RgT的规律。3、对于实际流体的临界等温线来说，在p-v图上临界点是驻点及拐点。实际气体必需满足在临界点的一阶导数等于零、两阶导数等于零。4、纯质在气相及液相中的化学势相等。5p-T图上的等比体积线是直线，其斜率随密度的增加而增加。据纯质气体的状态方程如何构造实际气体混合物的状态方程。P88混合物的p、v、T或其他热力参数，这种方法称为混合法则。混合气体的性质也可以用虚拟临界参数法来计算。所谓的虚拟临界参数法是把混合气体看成有着虚拟的临界常数TcmPcmPcm,Tcm,再利用纯质的通用图表及方程，计算其体积等参数。P93余函数和偏差函数的概念和作用。P100差而得到。还可以利用抱负气体的有关值，加实际流体与抱负气体相关值的偏差而得到。偏的抱负气体状态是可以存在的，由于全部气体在温度为T，压力趋向很低，比体积趋向于无穷大时气体性质趋向于抱负气体，而后者的抱负气体状态是可能根本不存在的假想状态。何谓偏心因子，概括其作用。P119两种液体等压混合，混合液体积是否必定是两种液体体积之P122当几种物质混合组成多元系统时，由于分子〔或原子〕间作用力的影响，这些物质在多元系1mol物质所占的体积区分，1mol物质所占的体积称为偏摩尔体积，多元系统其他表示容量的广延参数分别称为偏摩尔焓、偏摩尔熵等。是在等温等压条件下的偏微商，物理意义：各组分浓度确定的巨1moli种物质而引起的体系的性质转变量。相平衡的判据是什么？阐述弯曲界面对系统平衡的影响。争论液滴和汽泡形成的原理及影响因素及对传热的影响。P154—159什么是稀溶液的依数性，举例说明工程实践应用。循环是否有冲突？为什么？如何理解热经济学的特点和本质。二、计算题N-ONH3900kPa200℃时的比体积。文献给出此状态下氨的比体积为0.252m3/kg。氨的临界参数：T =406K、p cr crp=17MPaT=278K13MPa利用通用余焓图和熵图求过程的热量。p1

=0.5MPa，t1

=37p2

=0.1MPa。环境温度t=2℃。求：1kg空气〔〕节流过程的〔〕从状态1到状态2可以得到的最大有0〔〕〔〕何定义节流阀效率。P58推导无内热源、常物性、各向同性的材料的导热微分方程式。P24气体110atm220K2100atm220Kx=0.85x=0.15气体110atm220K2100atm220KH0mJ/molS0mJ/(molK)H0mJ/molS0mJ/(molK)甲烷16250155.812930125.4氮13180162.912170140.2某活塞式内燃机按定压加热抱负循环——狄塞尔循环〔1-2等熵压缩，2-3等压吸热，3-4等熵膨胀，4-1等压放热，见附图〕运行。循环工质〔空气1750K300K的低温热源放热。循环的压缩比〔v/v1 2

〕15，循环的最高温度和最低温度分别为1500K340K。试计算传热不行逆产生的损失及循环效率。气体比热容取定值，p

0.287kJ/(kg·K)。P179〔20分〕核电厂利用蒸汽发生器生产蒸汽，蒸汽发生器中热流体是一回路冷却剂。进入蒸329.8290.8℃，17550t/h。蒸汽发生器产生的蒸汽是压力6.53MPa，干17.08MPa，温度为221.3℃蒸汽发生器向环境大气的散热量可无视，求：蒸汽的流量及蒸汽发生器的效率。假定T=298K，p=0.1MPa。已0 0知：h1

1515.0kJ/kg、s1

3.527kJ/(kgK、h2

1287.7kJ/kg、s 3.138kJ/(kg K)。压力6.53Mpa时，h”1242.0kJ/k g，2h“2777.8kJ/k gs”3.078kJ/(kg K)s“5.848kJ/(k