过程基础试题答案

过程基础

[填空题]

1热力学系统是如何分类的？

参考答案：（1）按其与外界进行质量交换的情况分为：闭口系，开口系，简单热力系，绝热系，孤立系。

（2）按物质均匀性不同分为：均匀系，非均匀系。

（3）按相态分为：单相系，复相系。

（4）按物质的成分分为：单元系，多元系。

[填空题]

2状态参数的基本性质有哪些？

参考答案：

[填空题]

3如何理解引入可逆过程的意义？

参考答案：（1）提供了一个系统可经历的理想的过程

（2）使许多热力学的计算得以解决

（3）提供了一个分析问题的途径

[填空题]

4为什么说是热力学第一定律的基本表达式？它适用于闭系所进行的—切准平衡过程和非平衡过程吗？

参考答案：

[填空题]

5有人说：自发过程是不可逆过程而非自发过程是可逆过程。这种说法对吗？为什么？

参考答案：说法错误。违背了可逆过程的定义，自发过程与可逆过程的做功不等，对环境的影响也不等。

[填空题]

6用克劳修斯—克拉贝龙方程，解释一般物质的汽化线、升华线和熔解线的斜率为正，而冰—水熔解线的斜率却为负。

参考答案：

[填空题]

7试述表压与绝对压力在性质上的差别。

参考答案：

[填空题]

8建立流体动力学方程的基本方法有哪两种？其差别何在？

参考答案：拉格朗日法和欧拉法。

拉格朗日法：选定一个流体质点，并在整个过程中追随这一质点，观察它的运动特性的变化。

欧拉法：把流体所占据的空间中的任一点挑选出来，观察通过这一点的流体运动特性的变化。

[填空题]

9质量守恒定律应用于管道内流体，其表达式如何推导？

参考答案：

[填空题]

10引入流动边界层的意义是什么？

参考答案：（1）反映客观存在；

（2）利用其性质，有利于求解N-S方程。

[填空题]

11实际流体产生流动阻力的根本原因是什么？

参考答案：实际流体具有粘性是产生流动阻力的根本原因。

[填空题]

12欧拉运动微分方程在什么条件下适用？

参考答案：流体为理想流体。

[填空题]

13为什么要引入简单管路的概念？

参考答案：简单管路管道截面不变，输送的质量流量始终保持为常数，计算起来简单方便。

[填空题]

14试述各种介质导热的机理。

参考答案：气体：导热是气体分子不规则运动时的相互碰撞的结果。温度越高，分子的运动动能越大。

导电固体：自由电子的运动起主要作用。

非导电固体：通过晶格结构的振动，即原子、分子在其平衡位置附近的振动实现。

液体：一种为：类似于气体，分子间的相互碰撞；另一种为：类似于非导电固体，主要靠弹性波的作用。

[填空题]

15为什么求解导热问题的首要工作一般应是分析导热体的温度分布？

参考答案：传热的动力是由于温度差的存在，导热热量与温度梯度有关。单位时间内通过给定截面的热量，正比于垂直于该截面方向上的温度变化率和截面面积。

[填空题]

16试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的意义。

参考答案：

[填空题]

17用一只手握住盛水的杯字子，另—只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热，试分析其原因。

参考答案：用筷子快速搅拌时，增加了水与杯面的接触面积，水与杯子之间的传热增加，所以会显著感觉到热。

[填空题]

18试说明得出导热微分方程所依据的基本定律是什么？

参考答案：傅里叶定律和能量守恒定律。

[填空题]

19为什么在解决对流换热问题中需要推导原则性准则方程？有哪些方法？

参考答案：原因在于描述物理现象的因素众多，规律复杂，参数之间的关系难以求解，需要使复杂的参数关系转变为相对简单的关系。

方法：整理分析解、相似原理、量纲分析法。

[填空题]

20什么叫两个现象相似？它们有什么共性？描述现象的方程是否必须是微分方程？

参考答案：两个物理现象相似时，其有关的物理量场分别相似。各物理量的相似倍数之间存在着由描写现象的微分方程规定东风相互制约关系。

[填空题]

21陈述角系数的性质并简单归纳求解的方法。

参考答案：角系数与表面的热力状况、辐射能特性无关；只与表面的尺寸大小、几何形状、相对位置有关。具有互换性和完整性。

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[填空题]

22用相似原理从一个微分方程是否只能推得一个准则数？说明什么？

参考答案：是。一个物理方程反映的是一个物理性质，所以从该方程推出的物理量之间的关系只能是用一个准则数来表示。

[填空题]

23对管道上的绝热，外覆的绝热层是否越厚效果越好？

参考答案：不是越厚越好。管道的导热与半径成一定的函数关系，存在极大值。

[填空题]

24热水瓶瓶胆的两层玻璃之间抽成真空，内胆外壁及外胆内壁涂了发射率很低（约0.05）的银。试分析热水瓶具有保温作用的原因。如果不小心破坏了瓶胆上抽气口处的密封性，这会影响保温效果吗？

参考答案：抽真空使对流与导热几乎都不会发生，很低的发射率大大削弱了内外壁之间的辐射换热。抽气口密封破坏使气体进入夹层，保温性能下降。

[填空题]

25流速为500m/s的高速空气流突然受阻，停止流动。若此滞止过程进行迅速，气体在受阻过程中与外界的热交换可以忽略不计。空气的定压比热为1kJ/（kg·K）。求在滞止过程中空气的焓变化？温度变化？

参考答案：

[填空题]

26理想气体状态方程式为pv=RT试导出：（1）定温下气体p、v间的关系；（2）定压下气体v、T间的关系；（3）定容下气体p、T间的关系。

参考答案：

[填空题]

27某于管内气体的参数为该气体为理想气体体积为1m3的真空容器与干管间通过阀门相联。现打开阀门对容器充气，直至其压力为4MPa时为止。若该气体的内能与温度的关系为u=0.72T，求充入的气体为多少千克？

参考答案：

[填空题]

28如图所示某封闭系统沿a-c-b途径由状态a变化到状态b时，吸人热量84kJ，对外作功32kJ。（1）若沿途径a-d-b变化时对外作功10kJ，求此时进入系统的热量。（2）当系统沿曲线途径从b返回到初始状态a时，外界对系统作功20kJ。求此时系统与外界交换热量的大小和方向。（3）时，过程a-d和d-b中交换的热量又是多少？

参考答案：

[填空题]

292kg空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆过程，如图所示。从初态膨胀到终态容积为初态容积的5倍。试计算不同过程中空气的终态参数、对外界所作的功和交换的热量以及过程中内能、焓、熵的变化量。设空气

参考答案：

[填空题]

30如图所示，a-b为可逆定容过程；a-c为可逆定压过程。试比较：（1）b点及c点在同一条绝热线上时，qab和qac的大小；（2）b点及c点在同一条定温线上时，qab和qac的大小。

参考答案：

[填空题]

31试证明定比热理想气体在T-s图上任意两条定压线（或定容线）之间；线

参考答案：

[填空题]

321kg的某理想气体从初态可逆绝热膨胀到p2=1bar，接着又可逆定容加热到最后再可逆定温压缩到初态。求：（1）绝热指数κ；（2）绝热膨胀过程中气体的内能变化量及气体所作的膨胀功；（3）定容过程中气体吸收的热量；（4）定温过程中外界对气体所作的压缩功。设气体定压比热

参考答案：

[填空题]

33如图所示绝热系由热源、冷源和热机组成。在第一种情况下，热机从高温热源T1取得热量Q1，并在热源T1及冷源T2间完成可逆循环。在第二种情况下，高温热源T1将热量Q1在有限温差下传向中间热源热机从中间热源T1′取得热量Q1，并在热源T1′及冷源间T2完成可逆循环。求系统在完成上述可逆及不可逆过程中的熵变化。

参考答案：

[填空题]

34试计算下述各过程中系统的总熵变化量。（1）将0.4kg温度为100°C、热容量为的铜块投入温度为10°C的湖水中；（2）同样大小，但温度为10°C的铜块由100m高处投入湖水中；（3）将温度分别为100°C和10°C的同样大小的铜块连在一起。

参考答案：

[填空题]

35有A和B两个卡诺热机串联工作，若A机从温度为650°C的高温热源吸热，对温度为T中间热源放热，B机从温度为T中间热源吸入A机排出的热量并向温度为20°C的低温热源排热，求在下列情况下中间热源的温度T是多少？（1）两热机的输出功相等；（2）两热机的热效率相等。

参考答案：

[填空题]

36封闭容器中盛有比重Δ=0.8的油，h1=300mm，下面为水，h2=500mm，测压管中汞液面读数h=400mm，求封闭容器中的油面压强p值。

参考答案：

[填空题]

37判断下列不可压缩流体的流动是否连续：

参考答案：

[填空题]

38水箱下部开口面积为A0，箱中恒定水位高度为h，水箱断面甚大，其中流速可以忽略，如图，求孔口流出的水流断面A与其位置x的关系。

参考答案：

[填空题]

39用汞比压计测定水管中的点流速u，当读数Δh=60mm时，流速为多少？若管中通过的是ρ=800kg/m3的油，Δh值相同时，油的流速又为多大？

参考答案：

[填空题]

40某房间通过天花板用大量小孔口分布送风，孔口直径d=20mm，风道的静压p=200N/m2空气温度t=20°C，要求总风量Q=1m3/s，问应布置多少个孔口？

参考答案：

[填空题]

41两水箱用一直径d1=40mm的薄壁孔口连通，下水箱底部又接一直径d2=30mm的圆柱形管嘴，长l=100mm，若上游水深H1=3m保持恒定，求流动恒定后的流量Q和下游水深H2。

参考答案：

[填空题]

42某建筑物的模型，在风速为8m/s时，迎风面压强为+40N/m2，背风面压强为-40N/m2。若温度不变，风速增至10m/s，则迎风面和背风面的压强差将为多少？

参考答案：

[填空题]

43试推导通过平壁导热的温度分布，热流密度，热阻。

参考答案：

[填空题]

44试推导通过球壳导热的温度分布，热流量，热阻。

参考答案：

[填空题]

45一个内部发热的圆球悬挂于室内，对于附图所示的三种情况，试分析：（1）圆球表面热量散失的方式；（2）圆球表面与空气之间的热交换方式。

参考答案：

[填空题]

46夏天，阳光照耀在一厚为40mm的用层压板制成的木门外表面，用热流计测得木门内表面的热流密度为15W/m2，外表面温度为40°C内表面温度为30°C试估算此木门在厚度方向上的导热系数。

参考答案：

[填空题]

47半径为0.5m的球状航天器在太空中飞行．其表面发射率为0.8。航天器内电子元件的散热量总共为175W。假设航天器没有从宇宙空间接受到任何辐射能，试估算其外表面的平均温度。

参考答案：

[填空题]

48—双层玻璃系由两层厚为6mm的玻璃及其间的空气隙所组成、空气隙厚度为8mm。假设面向室内的玻璃表面温度与面向室外的玻璃表面温度各为20°C及-20°C，试确定该双层玻璃窗的热损失。如果采用单层玻璃窗、其他条件不变，其热损失是双层坡璃的多少倍？不考虑空气间隙中的自然对流，玻璃的导热系数为

参考答案：

[填空题]

49两块不同材料的平板组成如附图所示厚为δ的大平板。两板的面积分别为A1、A2，导热系数分别为λ1及λ2。如果该大平板的两个表面分别维持在均匀的温度t1及t2，试导出通过该大平板的导热热量计算式。

参考答案：

[填空题]

50在一台缩小成为实物的1/8的模型中，用20℃的空气来模拟实物中平均温度为200℃的空气的加热过程。实物中空气的平均流速为10m/s，求模型中气体流速应为多少？若模型中的平均换热系数为200W/m，实物的对应值应为多少？Pr的不同对该模化试验有无价值？

参考答案：

[填空题]

51水以1.2m/s的平均流速流过内径20mm的长直管。如果（1）管壁温为75℃，水从20℃加热到70℃，（2）管壁温为15℃，水从70℃冷却到20℃，分别求两种情况下的换热系数，并说明为什么有差别。

参考答案：

[填空题]

52相距很近的两块无限大平行平板，漫射灰表面发射率均为0.8。为使两表面间的辐射热流减少到原来的1/10，则在两平板之间所放置的薄辐射遮热板的发射率应为多少？其放置位置对两极间的辐射换热有何影响？这一结论对两同心圆球面是否依然成立？

参考答案：

[填空题]

53一电炉的电功率为1KW，炉丝温度为847°C，直径为1mm。电炉的效率（辐射功率与电功率之比）为0.96，试确定所需炉丝的最短长度。

参考答案：

[填空题]

54—黑体表面置于室温为27°C大厂房中，试求在热平衡条件下黑体表面的辐射力，如将黑体加热到327°C，它的辐射力又是多少？

参考答案：

[填空题]

55两块平行放置的平板表面发射率均为0.6，其板间距远小于板的宽度和高度，且两表面温度分别为试确定：（1）板1的自身辐射；（2）对板1的投入辐射；（3）板1的反射辐射；（4）板1的有效辐射；（5）板2的有效辐射；（6）板1、2间的辐射换热量。

参考答案：

[填空题]

56在两块平行平板之间，加上一块极薄的ε=1的平板，这样就没有反射辐射，试问能否起到遮热作用？为什么？又，在该两块平行平板之间加上一块发射率ε=0的平板，其遮热效果将怎样？

参考答案：

[填空题]

57试分别计算温度为2000K和5800K的黑体的最大光谱辐射力所对应的波长λm。

参考答案：

[填空题]

58拖运一座长1