工程热力学复习题集

二、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。（正确）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400QUOTE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）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=QUOTE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，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：①膨胀功（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；②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；③多边过程是指遵循方程Pvn=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。下述说法是否有错误：⑴循环净功Wnet愈大则循环热效率愈高；⑵不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率；⑶可逆循环的热效率都相等，。答：⑴说法不对。循环热效率的基本定义为：，循环的热效率除与循环净功有关外，尚与循环吸热量Q1的大小有关；⑵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；⑶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有可逆循环的热效率都相等，，而且与工质的性质与关，与循环的种类无关。如果式中的温度分别采用各自的放热平均温度和吸热平均温度则公式就是正确的，即，不过这种情况下也不能说是“所有可逆循环的热效率都相等”，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:.⑴熵增大的过程必定为吸热过程：⑵熵减小的过程必为放热过程；⑶定熵过程必为可逆绝热过程。答：⑴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；⑵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；⑶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：⑴熵增大的过程必为不可逆过程；⑵使系统熵增大的过程必为不可逆过程；⑶熵产Sg>0的过程必为不可逆过程；⑷不可逆过程的熵变S无法计算；⑸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 、、；⑹不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵，S2>S1，不可逆绝热压缩的终态熵小于初态熵S2<S1；⑺工质经过不可逆循环有；。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。（绝热节流过程可看作稳态稳流过程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计）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，则上式可以简化为：根据质量守恒，有代入能量方程，有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：PiV=miRiT。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）证明：，当不变，时，、。即在同样下(说明得到的收益相同)，温差愈大，需耗费更多的外界有用功量，制冷系数下降。（3分）8.一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。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，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，，因过程的初、终状态相同，热力学能变化u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.压气机在95kPa、25℃的状态下稳定地以340m3/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0.025m2，排出的压缩空气的参数为200kPa、120℃。压气机的散热量为60kJ/min。已知空气的气体常数Rg=0.287kJ/(kg.K)，比定热容cV=0.717kJ/(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即（a）其中：将以上数据代入式（a），可得压气机所消耗的功率为：N28kg0.1MPa17℃N22kg0.07MPa67℃2.在高温环境中有一容器，A侧装有2kg氮气，压力为0.07MPa，温度为67℃；B侧装有8kg氮气，压力为0.1MPa，温度为17℃，。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=297J/(kg·K)，过程中的平均定容比热容cv=0.742kJ/(kg·K)，若压力平衡时容器中气体温度为t2=40℃，试求：⑴N28kg0.1MPa17℃N22kg0.07MPa67℃解：⑴容器A和B的容积分别为（4分）取A+B中的气体为系统（CM），m=mA+mB=2+8=10kgV=VA+VB=2.8851+6.8904=9.7755m3（2分）终态时的气体压力（2分）⑵按题给，系统不对外作功，有（