工程热力学期末考试试卷

工程热力学考试试卷

一、名词解释题（每题3分，共15分）

1.孤立系统：

2.可逆过程：

3.比热容：

4.热力学第一定律：

5,推动功：

二、判断题（下列各题，你认为正确的，请在题干的括号内打“4”，错的打“x”，每

题1分，共10分）

1.容器中气体的压力不变，则压力表的读数也不会变化。.............（）

2.气体常数与气体的种类及所处的状态无关。......................（）

3.闭口系统吸热后场必定增加，放热后场必定减少。................（）

4.在T-s图上定容线的斜率比定压线的斜率大。...................（）

5.热泵装置循环的制热系数£〃越大，其制热量也越大。...........（）

6.某热力系统经历一爆增过程，则该系统可经一绝热过程而回复到初态。…（）

7.活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。......（）

8.卡诺循环是理想循环，一切循环的热效率都比卡诺循环的热效率低。……（）

9.对于任意系统，若从某一初态经可逆与不可逆途径到达同一终态，则不可逆途

径

的熠变必大于可逆途径的焙变。........................................（）

10..........................................................................................................................工质膨胀

的过程是对外做功的过程。.......................................（）

三、选择题（每小题2分，共2（）分）

1.理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：（）0

A.热力学能；B.燧；C.压力；D.温度

2.下列三种状态的空气，哪种状态的端最大？（）。

A.200℃,lObar；B.10（）℃,20bar；C.1（）（）℃,10bar0

3.若活塞式内燃机三种理想循环的压缩比相同，则热效率（）o

A.定容加热〉混合加热）定压加热；B.定容加热V混合加热V定压加热；

C.定容加热;混合加热二定压加热；D.无法确定

4.功不是状态参数，则热力学能与推动功之和（）。

A.不是状态参数；B.不是广延性状态参数；C.是状态参数；D.没有意义

5.若空气进行可逆定压加热过程，贝人（）。

A.空气作功量大于其热力学能增量；B.空气作功量等于其热力学能增量；

C.空气作功量小于其热力学能增量；D.无法确定

6.某制冷机在热源303K及冷源7；=260K之间工作，其制冷量为945kJ,消耗功为

200kJ,此制冷机是（）。

A.可逆的；B.不可逆的；C.不可能的；D.可逆或不可逆的

7.工质不可逆稳态稳流经某控制容积，则此控制容积内，则：（）o

A.储能不变，燧增大；B.储能不变，燃不变；

C.储能增大，嫡增大；D.储能增大，嫡不变

9,下列哪一种说法不表示热力学第一定律：............................()

A.热功可以互相转换且比例一定；B.在孤立系统内能量总数保持不变；

C.第一类永动机是造不成的；D.热机热效率不能等于1

9.工质进行了一个吸热，升温，压力下降的多变过程，则多变指数〃满足：()

A.()</?<1；B.l<"<k；C.〃>kD不能确定

10.在密闭门窗的房间内，有一台启动的冰箱，将冰箱门打开，经一段时间运行，则室

内温度将.........................................................(

...............................................................)

A.降低；B.升高；C.不变；D.不定；

四、简答题(每小题5分，共1()分)

1.空气在气缸内经历一个不可逆过程，热力学能减少12kL对外作功10kJ,试分析空

气的熠变有哪几种可能性？

2.理想气体进行定温膨胀时，可从单一恒温热源吸入热量并全部转变为功对外输出,

是

否与热力学第二定律的开尔文叙述有矛盾？

五、计算题（共45分）

1.两个质量相等、比热相同且为定值的物体，A物体初温为7；,B物体初温为7；,用

它们作可逆热机的有限热源和有限冷源，热机工作到两物体温度相等为止。

1）证明两物体热平衡时7；”=阮瓦；

2）求热机输出的最大功量；

3）如果两物体直接接触进行热交换至温度相等时，求平衡温度及两物体总嫡变化

量。

（15分）

2.一容积为0.1Om3的储气罐内储有某种理想气体。初态温度〃=27℃,压力p/=0.5MPa,

罐上装有压力控制阀，压力超过0.6MPa时，阀门打开维持罐内压力为0.6MPa。现对罐

内气体加热，问：当罐中气体温度为327c时，对罐内共加入多少热量？气体的气体常

数&二260J/(kg・K),比热容取定值,Cv=657J/(kg•K)。(15分)

3.1kg空气在气缸中被压缩，由pi=0.1MPa,h=30℃经多变过程达到亥二242.5C,如消

耗

的轴功由=234.16kL在压缩过程中放出的热量全部为环境所吸收，环境温度7b=290K,

如压缩1kg空气，求由环境与空气所组成的孤立系统的嫡的变化。（15分）

一、名词解释题（每题3分，共15分）

1.孤立系统：

与环境之间既无能量交换也无质量交换的热力系统。

2.可逆过程：

过程发生后能够被复原并对系统本身或外界不产生任何影响的过程称作可逆过程

3.比热容：

单位质量工质吸热使之温度升高（或降低）1K所需的热量。

4.热力学第一定律：

热可以转变为功，功也可以转变为热；消耗♦定的功必产生•定的热，，定的热消失时，也必产生•定的功。

5.推动功：

状态参数不变的工质在开口系统中维持工质流动而传递的功。

二、判断题(下列各题，你认为正确的，请在题干的括号内打错的打“X”，每

题1分，共10分)

1.容器中气体的压力不变，则压力表的读数也不会变化。..........(x)

2.气体常数与气体的种类及所处的状态无关。...................(x)

3.闭口系统吸热后场必定增加，放热后燧必定减少。.............(x)

4.在T-s图上定容线的斜率比定压线的斜率大。..................(〃)

5.热泵装置循环的制热系数£H越大，其制热量也越大。..........(x)

6.某热力系统经历一端增过程，则该系统可经一绝热过程而回复到初态。-(x)

7.活塞式压气机应采用隔热措施,使压缩过程接近绝热过程。......(x)

8.卡诺循环是理想循环，一切循环的热效率都比卡诺循环的热效率低。……(x)

9.对于任意系统，若从某一初态经可逆与不可逆途径到达同一终态，则不可逆途径

的熠变必大于可逆途径的熠变。.......................................(x)

10.工质膨胀的过程是对外做功的过程。..........................(x)

三、选择题(每小题2分，共2()分)

1.理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：(B)o

A.热力学能；B.燧；C.压力；D.温度

2.下列三种状态的空气，哪种状态的熠最大？(A)。

A.200℃,lObar；B.100℃,20bar；C.100℃,lObar。

3.若活塞式内燃机三种理想循环的压缩比相同，则热效率(D)。

A.定容加热〉混合加热)定压加热；B.定容加热V混合加热〈定压加热；

C.定容加热;混合加热二定压加热；D.无法确定

4.功不是状态参数，则热力学能与推动功之和(C)o

A.不是状态参数；B.不是广延性状态参数；C.是状态参数；D.没有意义

5.若空气进行可逆定压加热过程，贝IJ：(C)o

A.空气作功量大于其热力学能增量；B.空气作功量等于其热力学能增量；

C.空气作功量小于其热力学能增量；D.无法确定

6.某制冷机在热源丁产303K及冷源心=2601〈之间工作，其制冷量为945kJ,消耗功为

200kJ,此制冷机是(B)o

A.可逆的；B.不可逆的；C.不可能的；D.可逆或不可逆的

7.工质不可逆稳态稳流经某控制容积，则此控制容积内，则：(B)o

A.储能不变，燧增大；B.储能不变，燃不变；

C.储能增大，嫡增大;D.储能增大，嫡不变

8.下列哪一种说法不表示热力学第一定律：...........................（D）

A.热功可以互相转换且比例一定；B.在孤立系统内能量总数保持不变；

C.第一类永动机是造不成的；D.热机热效率不能等于1

9.工质进行了一个吸热，升温，压力下降的多变过程，则多变指数〃满足：（A）

A.（）</?<1；B.l<〃<k；C.n>kD不能确定

10.在密闭门窗的房间内，有一台启动的冰箱，将冰箱门打开，经一段时间运行，则室

内温度将.....................................................（B）

A.降低；B.升高；C.不变；D.不定；

四、简答题（每小题5分，共1。分）

1.空气在气缸内经历一个不可逆过程，热力学能减少12kL对外作功10kJ,试分析空

气的燧变有哪几种可能性？

解：Q=dU+W,则空气吸收的热量。=-2KJ,放出热量。

根据热力过程熠方向的判定，热力过程中ASNJ：攀，由于SQ<0,则系统的燃变可

能大于、等于和小于0。

2.理想气体进行定温膨胀时，可从单一恒温热源吸入热量并全部转变为功对外输出，是

否与热力学第二定律的开尔文叙述有矛盾？

解：热力学第二定律的开尔文叙述强调的是循环的热机，定温膨胀时孤立系统婚变>0,

不违反。

五、计算题(共45分)

1.两个质量相等、比热相同且为定值的物体，A物体初温为7；,B物体初温为7；,用

它们作可逆热机的有限热源和有限冷源，热机工作到两物体温度相等为止。

1)证明两物体热平衡时刀尸瓦瓦；

2)求热机输出的最大功量；

3)如果两物体直接接触进行热交换至温度相等时，求平衡温度及两物体总焙变化量。

(15分)

解：1)取A、B物体及可逆热机、功源为孤立系统，贝IJ：

△Siso=△5A+△5B+△Sw+△S可逆热机二0

功源ASw=O;对于可逆热机，有AS热机二()；平衡时温度为Tm,ASA=/Hdn(Tni/7\),A

SB=wcln(7V7B)o则：

△SA+△SB=mdn(Tm/TA)+mcln(Tm/TB)=0①

解式①可得：J"=旧工

2)A物体为有限热源,过程中放出的热量|0|,|Qi|二mc(7\-Tm);B物体为有限冷源，

过程中吸收热量02,02Kze(Tm•TB),热机为可逆热机时，其做功量最大，可得：

Wnax=12i|-Q2=rnc(7\-rm)-/wc<Tm-TB)=/wc(7\+TB-2Tm)

3)如果两物体直接接触进行热交换至热平衡时，平衡温度由能量平衡方程式求得，

即：

TA-Tn,K)=mc(72TB)........................②

解式②可得TIHX=(TA+TB)/2

两物体组成系统的燧变化量为：

△S=△SA+△SB

A

=/Mdn(Tmx/7\)+mdn(7x/7'B)

=/ncln［尸侬/(7\g)］

二①。1讥(7\+g)2/(47\加］

2.一容积为0.1Om3的储气罐内储有某种理想气体。初态温度〃=27℃,压力p/=0.5MPa,

罐上装有压力控制阀，压力超过0.6MPa时，阀门打开维持罐内压力为0.6MPa。现对罐

内气体加热，问：当罐中气体温度为327c时，对罐内共加入多少热量？气体的气体常

数&二260J/(kg・K),比热容取定值,Cv=657J/(kg•K)。(15分)

解：取气瓶为控制体积，令瓶内压力刚达0.6MPa,压力控制阀即将开启时的状态为状态

2,瓶内气体温度为327℃时的状态为状态3o

PV_0.5*106*0.1

=0.641kg(2分)

作3—260*(273+

27)

py0.6*1O'*。.]cw,八、

m,=—:—=---------------------------=0.385kg(4分)

3火3260*(273+327)

从状态1到状态2的过程中系统的体积和气体的质量均不改变，则电=盯；有

*=上7；=360K(6分)

A

Qv=mjNTTx)=25.3kJ(9分)

从状态2到状态3系统的体积不变，但系统的质量不断减少，在微元时间段内的加热量

8QP-mCpdT

Q,,=QmcpdT="dr=CpPy历Z=108.1kJ(12

41

Q=QV+QP=133.4kJ（15分）

3.1kg空气在气缸中被压缩，由pi=0.1MPa,/尸30℃经多变过程达到亥二242.5C,如消

耗

的轴功由=234.16kL在压缩过程中放出的热量全部为环境所吸收，环境温度7b=290K,

如压缩1kg空气，求由环境与空气所组成的孤立系统的嫡的变化。(15分)

解：根据多变过