工程热力学试卷终极版

工程热力学考试试卷推断题

Allrightsreserved.流淌功是系统维持流淌所花费的代价，所以流淌功不能为0〔×〕质量保持不变的系统就是闭口系〔×〕处于稳定状态的系统肯定处于平衡状态〔×〕 依据熵的定义ds T

，热量是过程量，所以熵也是过程量〔×〕等温过程的膨胀功与与吸取的热量相等〔×〕〔×〕〔√〕可以从单一热源中取热并使之完全转换为功〔√〕定容过程对湿蒸汽进展加热，干度肯定增大〔×〕可逆循环的热效率肯定大于不行逆循环的热效率〔×〕qduw及qcdTpdv〔×〕v分析、简答题，这种说法是否正确，为什么答：不正确。由于熵是状态参数，不管过程是否可逆，只要初终态一样，其熵变均一样，故系统从某一初态经不行逆与可逆两条途径到达同一终态，经不行逆途径系统的熵与可逆途径的熵变相等。试在Ts图上把抱负气体两状态间热力学能及焓的变化表示出来。点作等温线，分别与过12v2p点；由于抱负气体的热力学能和焓是温T T22v2p到u u2,h h2。2v2p等容过程的吸热量与一样温限下quv 2v

u。1等压过程的吸热量与一样温度下的焓的变化相等，可以得到qh hp 2p 1

Tsq面积12v

ss1 ；q2v 1

12p

s s1 。从而可以得到，2p 1q

s1；h

hq

12s

s1。2 1

v 2v 1

2 1

p 2p 1pvTs图上画出相应的两个过程，指出过程多变指数n的范围，并说明各过程中工质是膨胀还是压缩，吸热还是放热，升温还是降温，降压还是升压。答：12过程：-n0，压缩、放热、降温、降压。1-30n1，膨胀、吸热、升温、降压。１.如右图所示的气缸，其内充以空气。活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞右侧有一弹簧，气缸直径，当地大气压p0.1MPa。初始时１.如右图所示的气缸，其内充以空气。活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞右侧有一弹簧，气缸直径，当地大气压p0.1MPa。初始时bppt27C，对气缸缓缓加热，直1 b 12

207Cm1

/kg。求：从初态到终态过程的加热量Q。解：取气缸内的空气为系统——闭口系。确定空气初终态体积：mRTV g 11 p1mRT

0.1287(27273)0.0861m3110630.1287(207273)V g2 p2

2 0918m315106弹簧初终态变形量：VV 0.091840.0861x0,x 2 1

0.0457m1 2 A

0.22missed.........................................................................................依据热力学第肯定律：QUW5.88412.9618.844kJ25Kg的空气由初态T1

300K，p1

0.25MPa，经可逆定温过程到p2

0.15MPa。试求此过程的Q、W、U、H。解：可逆等温过程：T2

T；u1

u；hh1 2 1UUU2 1

mu2

mu1

0；HHH2 1

mh2

mh011QUWWmRTlnp1g 1 p2

50.287300ln0.25106219.9kJ0.15106missed……………..s

nk R

lnp。2nk1 g p21

T P

n1解：多变过程初终态温度关系：

n2 2cp

k Rk1 T

T P1 1p

pn1 pscp

ln T1

Rln g p1

Rk1

ln

n Rln22p g p221 1

lnp

Rlnp

Rlnp

2 2nk1 g p1

g p nk1 g p1 1300K，从高温热源向工质传递热量500KJ。试求：1〕温差传递引起的熵变；2〕过程中不行逆性使热量的作功力量损失了多少〔环境温度为27C〕解：1〕取热源、工质为系统——孤立系。Sr

QTr

500800

0.625kJ/KSQ

500

1.667kJ/KSiso

Sr

T 300S0.6251.6671.042kJ/K2〕IT0

Siso

3001.042312.6kJ填空题=大气压力+表压力；确定压力低于大气压力时，确定压力=大气压力—真空度。2、热量与膨胀功都是过程量，热量通过温度差而传递热能，膨胀功通过体积差传递机械能。3、可逆过程=准静态过程+无耗散效应。480kJ，同时系统向外界放热20kJ，则系统热力学能的变化量为60kJ。5、抱负气体的热力学能和焓只是温度的函数。推断题1、容器中气体的压力不变，则压力表的读数也确定不会变〔×〕2、由于自发过程都有方向性，所以自发过程的反方向过程肯定不行进展。〔×〕3、由于不行逆过程不能再Ts图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。〔×〕4、流淌功是系统维持流淌所花费的代价，所以流淌功肯定是负值〔×〕5、热力系统放热后，系统的熵肯定削减〔×〕6、闭口系经受可逆与不行逆两个过程，从同一点动身，到达一样的终点，〔√〕7〔×〕8、实际气体绝热自由膨胀后，其热力学能不变〔√〕9、稳定流淌系统进出口工质的状态一样〔×〕10、任何可逆循环的热效率都相等〔×〕分析、简答题g抱负气体分别经受三个可逆过程，c-a等压过程，c-b等温过b-aT-s图上表示出hha b答：抱负气体的焓只是温度的函数，温TTc

，可以得到hc

h。b由于等压过程的热量与一样温度下的焓的变化相等，可以得到missed............从而可以得到，h h qa c ca

面积amnca。中工质的熵变为5KJ/K，分析此过程是否可行，假设可行是否可逆。答：依据闭口系熵变方程：ss sf gs5KJ/K，sf

qTr

750300

2.5KJ/Ksg

ssf

52.52.5KJ/K0因此，此过程可行，但不行逆。试推导抱负气体比定压热容与比定容热容的差为气体常数，即c cRp v g答：抱负气体的c和cp

都只是温度的函数，cv

dh/dT，cv

du/dT。ccp v

dT dTpvRTgd

c c g Rp v dT g多变指数的值分别是多少答：定压过程：n=0；定温过程：n=1；定熵过程：n=k；定容过程：n=∞。计算题面积A面积A100cm2H10cm。活塞及其上重物的总重量G195kgp771mmHg，s 0环境温度t27C。假设当气缸内气体与外界0充分换热试求活塞上升的距离和气体的换热量。missed………..WpVpV2 2

V195984.720.00150.00197.99J12

u0kJ12、煤气表上读得煤气的消耗量是70,使用期间煤气表的表压力是依据热力学第肯定律QUW97.9902、煤气表上读得煤气的消耗量是70,使用期间煤气表的表压力是45mm 少标准m3的煤气；245mm 少标准m3的煤气；2〕其他条件不变，煤气表的表压力降低到30mmO，解：由于压力较低，故煤气可作抱负气体0 V1 mpVpV ，VpT0 V1 RT g

Tg

0 pT0 1 pT 750133.32459.81

273.15V 1 0V0 pT0 1

101325

7065.32m32〕V

2

750133.32309.81V

273.15

7065.22m3pT0 pTpT0 2

101325

17273.153=8M =1300℃，经可逆多变膨胀过程变化到终态=M 3=8M =1300℃，经可逆多变膨胀过程变化到终态=M ，=400℃。该气体常数=解：依据抱负气体状态方程，可得RTV g 1RT

28710313002715

/kg1 p 810631 3RT 2871034002715V g 22 p

m4106

/kg2 ln

/p ln8106/0.4106)p多变指数nln1p

1.395v/v2 1多变过程的热量

ln0.48299/0.05644missed…………..碳钢和水的比热容分别为：=KJ/(kg·K),KJ/(kg·K)。碳钢和水的比热容分别为：=KJ/(kg·K),KJ/(kg·K)。解：热平衡时水和碳钢的温度:mct

tmct

tc c c mT mcT c c c

w w m wmcTw w wm mcmcc c w w 0.50.47

1200273.1544.187

20273.15

309.48K0.50.4744.187mT水的熵变：STQmT

mcdTTw wT

mc

lnTmT T w wmw ww44.187ln

309.48TT20273.15TT

0.908KJ/KT碳钢熵变：ST

QT

mcdTTc cT

mc

lnTmmT T c cmmc cc0.50.47ln

309.481200273.15

0.367KJ/K水和碳钢组成孤立系统，孤立系统的熵变即为熵产:SSg

iso

Sw

Sc

0.9080.3670.541KJ/K填空题2、某蒸汽经受不行逆放热过程后，过程的熵变〔小于0；过程1、 热量与膨胀功都〔过程量热〔温度2、某蒸汽经受不行逆放热过程后，过程的熵变〔小于0；过程的熵产(0。3、 卡诺循环是由两〔可逆定温和两〔可逆绝的熵产(0。推断题1、 热力系统的边界可以是固定的，也可以是移动的；可以是实际存在的，也可以是假想的。〔√〕2、 开口系不行能是绝热系。(×)3、 闭口绝热系的熵不行能削减。(×)4、 热力系从1状态经受不行逆过程到状态2，则热力学能的变化△=cv(-) (×=cv(-) (×)6、 由于不行逆过程不行能在T---s图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。(×)7、 抱负气体热力学能仅仅是温度的函数。〔√〕8、 实际气体绝热自由膨胀后，其热力学能不变。〔√〕9、 循环的热效率越高，所得到的循环净功也越大。 (×)10、任何可逆循环的热效率都相等。 (×)分析、简答题和a-ba-c及、。从点a和a-ba-c及、。missed……………11kmol的抱负气体从初态=500M 11kmol的抱负气体从初态=500M 、=340k，可逆绝热膨胀到原来p

KJ/(kg·K)，c

=KJ/(kg·K)，试确定气体的终v态温度，对外所做的功及熵的变化量。pkcpc

33.425.121.33vvk1 133TT1 340

135.24K2 2

2QUW 可逆绝热Q=0v 1

T25.12340135.245143.57KJ2由于是可逆绝热膨胀过程，是一个定熵过程，所以熵的变化量为0.填空题1、抱负气体多变过程中，工质放热压缩升温过程的多变指数是〔k ，工质吸热压缩过程n的范围是〔k。热力学能的变化量为〔60KJ 。3、600℃30℃率为〔％。推断题1、由于自发过程都有方向性，所以自发过程的反方向过程肯定不行进展。(×)2、稳定流淌系统与外界交换的功和热量相等，并且不随时间而变。(×)3、闭口系进展一放热过程，其熵肯定削减。 (×)4、膨胀功、流淌功和技术功都是与过程的路径有关的过程量。 (×)5、流淌功是系统维持流淌所花费的代价，流淌功可以为0. 〔√〕6、qduw及qcdTpdv二式均适用于任何工质、任何过程。v(×)1、1、如右图所示，刚性绝热容器中用隔板分成两局部，A中有肯定量的抱负气体，B为真空。将隔板抽掉，分析容器中气体的状态参数〔T、p、u、h、s、v〕如何变化，并分析为什么。答：热力学第肯定律: QUW不变。抱负气体热力系能和焓只与温度有关，故T和h不变。vpv= T，T不变，v增大，故pv= T，T不变，v增大，故p降低。立系统熵增原理，s只能增大。1．如右图所示，容器1．如右图所示，容器A刚性绝热，容积为1,容器与管道用阀门相连，管道内空气的压力位4Mpa、温度为30℃、比焓为kg。容器初始状态为真空，翻开阀门为其充气，使压力到达4Mpa时截止，假设空气u=；求容器A内到达平衡后的m。答：取A为系统 非稳定开口系统。Q=0，=0;无视进出口的动能差及位能差。流入系统的能量：mh Q=0，=0;无视进出口的动能差及位能差。i iU ；依据能量守恒，可得:

0Ui imh

mu

mu

；由于初态为真空m

0

m，故hui 2

i i 2 2 1 1

1 i 2代入数据：T2

充入气体的质量：m pV

4106

32.87kgRT 287424.032=8M 2=8M =1300℃，经可逆多变膨胀过程变化到终态=M 化到终态=M ，=400℃。该气体常数=(kg·K),试确定气体在该过程中吸取的热量及过程功。气体比热容为常数，KJ/(kg·K)。RTV g 1RT

28710313002715

/kg1 p 810631 3RT 2871034002715V g 2 p

m4106

/kg2 ln

/p ln8106/0.4106p多变指数: nln1p

1.395v/v2 1

ln(0.48299/0.05644)missed…………………..碳钢和水的比热容分别为：=KJ/(kg·K),KJ/(kg·K)。碳钢和水的比热容分别为：=KJ/(kg·K),KJ/(kg·K)。解：热平衡时水和碳钢的温度:mct

tmct

tc c cmcT

m w w m wmcTT c c

w w wm mcmcc c w wm0.50.471200273.1544.18720273.15309.48K0.50.4744.187m

S

QT

mcdTTw wT

mc

lnTT TW W309.48

w w TwmT44.187lnmT碳钢熵变：

20273.15

0.908KJ/K水和碳钢组成孤立系统，孤立系统的熵变即为熵产:填空题1、闭口系统经过某一热力过程1a2，吸取量50J的热量，热力学能增加了，此过程对外做功；假设系统又经另一路径1过程中热力学能的变化为〔-84J。2、工质是实现〔热能〕和〔机械能〕相互转换的媒介物质。3、 可逆过程=〔准静态过程+无耗散效应。推断题10〔×〕2、质量保持不变的系统就是闭口系〔×〕3〔×〕4、等温过程的膨胀功与吸取的热量相等〔×〕5、容器中气体的压力不变，则压力表的读数可能会变〔√〕6、由于自发过程都有方向性，所以自发过程的反方向过程肯定不行进展。〔×〕7、不违反热力学第肯定律的过程均可进展〔×〕8〔√〕9、循环的热效率越高，所得到的循环净功也越大〔×〕10〔×〕计算、证明题120℃的空气经压气机绝热压缩后，导入换热器中排走局部热量，再进20℃120℃的空气经压气机绝热压缩后，导入换热器中排走局部热量，再进20℃A=，气体流速系统流量：pq Pc

A11063000324q v f2 2

11.56kg/sm RT Rg g

T

27320missed…..2、某种单原子抱负气体，有25℃，经过程2m3可逆绝热膨胀到1atm，计QW及热力学能变化△U。p解：kcpcv初终态状态参数：