《工程熱力學與傳熱學》試題及答案

1、工程熱力學與傳熱學試題及答案一、填空題（每題2分，計20分）1、如果熱力系統(tǒng)與外界 之間沒有任何形式的能量交換，那么這個熱力系統(tǒng)一定是（）2、 理想氣體的比熱容只與（）參數(shù)有關(guān)。3、若組成熱力系統(tǒng)的各 部分之間沒有熱量傳遞，熱力系統(tǒng)將處于熱平衡狀態(tài)。此時熱力 系統(tǒng)內(nèi)部一定不存在（）。4、若組成熱力系統(tǒng)的各部分之間沒 有相對位移，熱力系統(tǒng)將處于力平衡狀態(tài)。此時熱力系統(tǒng)內(nèi)部一 定不存在（）。5、干飽和蒸汽被定爛壓縮，將變?yōu)椋海ǎ?6、濕空氣壓力一定時，其中水蒸氣的分壓力取決于（）。7、 再熱循環(huán)的目的是（）。8、回熱循環(huán)的主要目的是（）。9、 熱輻射可以不依靠（），在真空中傳播。10、流動功的改

2、變量僅取決于系統(tǒng)進出口狀態(tài)，而與（） 的過程無關(guān)。二、判斷題（每題1分，計20分）1、孤立系統(tǒng)的 熱力狀態(tài)不能發(fā)生變化；（）2、孤立系統(tǒng)就是絕熱閉口系統(tǒng)；（）3、氣體吸熱后熱力學能一定升高；（）4、只有加熱，才 能使氣體的溫度升髙；（）5、氣體被壓縮時一定消耗外功；（）6、封閉熱力系內(nèi)發(fā)生可逆定容過程，系統(tǒng)一定不對外作容 積變化功；（）7、流動功的改變量僅取決于系統(tǒng)進出口狀態(tài)， 而與工質(zhì)經(jīng)歷的過程無關(guān)；（）8、在閉口熱力系中，焙h是由 熱力學能u和推動功pv兩部分組成。（）9、理想氣體絕熱自由 膨脹過程是等熱力學能的過程。（）10、對于確定的理想氣體，其定壓比熱容與定容比熱容之比 cp/cv的

3、大小與氣體的溫度無關(guān)。（）11、一切可逆熱機的熱效率均相同；（）12、不可逆熱機的熱效率一定小于可逆熱機的熱效率；（）13、如果從同一狀態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑：一為可逆過程，一為不可逆過程，則不可逆過程的炳變等于可逆過程的炳 變；（）14、如果從同一狀態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑：一為可逆過 程，一為不可逆過程，則不可逆過程的炳變大于可逆過程的炳 變；（）15、不可逆過程的炳變無法計算；（）16、工質(zhì)被加熱炳一定增大，工質(zhì)放熱炳一定減小；（）17、封閉熱力系統(tǒng)發(fā)生放熱過程，系統(tǒng)的炳必然減少。（）18、由理想氣體組成的封閉系統(tǒng)吸熱后其溫度必然增加；（）19、知道了溫度和壓力，就可確定水蒸氣的狀態(tài)；（）

4、20、水蒸氣的定溫膨脹過程滿足Q二（）三、問答題（每 題5分，計20分）1、說明什么是準平衡過程？什么是可逆過 程？指出準平衡過程和可逆過程的關(guān)系。2、試指出膨脹功，軸 功，技術(shù)功，流動功的區(qū)別和聯(lián)系，寫出可逆過程中膨脹功，技 術(shù)功的計算公式。3、寫出開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動能量方程式的表達 式，說明式中各量的含義。4、什么是飽和濕空氣？什么是未飽 和濕空氣？如何將未飽和濕空氣轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜐窨諝猓克?、計算題(每題10分，計40分)1、2 kg空氣經(jīng)過定溫膨 脹的可逆過程，從初態(tài)壓力為pl二9、807 bar, 11=300 C膨脹到 終態(tài)容積為初態(tài)容積的5倍。試計算：(1)空氣的終態(tài)參數(shù)；(2)對外界所

5、作的膨脹功和交換的熱量；(3)熱力學能，焙和 炳的變化量。設空氣的cp二1、004 kJ/(kgK), Rg二0、287 kJ/(kgK), K二1、4O 2、兩質(zhì)量相同，比熱容相同(為常數(shù))的物 體A, B,初溫各為TA與TB,用它們作高溫熱源和低溫熱源，使 可逆機在其間工作，直至兩物體溫度相等為止。試求：(1)平衡 時的溫度Tm； (2)可逆機的總功量；(3)如果兩物體直接進行 熱交換至溫度相等，求此平衡溫度Tm及兩物體的總炳變。3、1 Kmol的理想氣體,從初態(tài)pl二0、5 MPa, Tl=340 K絕熱膨脹到原 來體積的2倍。已知氣體的Cp,m=33、 44 kJ/(molK), Cv

6、,m=25、12 kJ/(molK)，試確定在下述情況下氣體的終溫，對外 所作的功及炳的變化量。(1)可逆絕熱過程；(2)氣體向真空 自由膨脹。4、欲設計一熱機，使之能從溫度為973 K的高溫熱源 吸熱2 000 kJ,并向溫度為303 K的冷源放熱800 kJ。試確定(1)此循環(huán)能否實現(xiàn)？ (2)若把此熱機當作制冷機用，從冷源 吸熱800 kJ,是否可能向熱源放熱2 000 kJ?此時，至少需耗多 少功？1、填空題1孤立系統(tǒng)2溫度3溫度差4壓力差5過熱蒸汽6 含濕量7增加蒸汽干度8提高進入鍋爐的給水溫度9中間介質(zhì)10 工質(zhì)經(jīng)歷二、判斷題1一5錯錯錯錯對6-10對對錯錯錯11-15錯錯 對錯錯

7、16-20錯錯錯錯錯3、問答題1、答：(1)準平衡過程：是假設過程中系統(tǒng)所經(jīng)歷的每一 個狀態(tài)都無限接近平衡態(tài)的過程，(2)可逆過程：是指如果系統(tǒng) 完成了某一過程之后，再沿著原路逆行，恢復到原來的狀態(tài)，外 界也隨之回復到原來的狀態(tài)的過程。(3)準平衡過程和可逆過程 的關(guān)系：準平衡過程著眼于系統(tǒng)內(nèi)的平衡，可逆過程著眼于系統(tǒng) 和外界的總平衡。一個準平衡過程不一定是可逆過程，但一個可 逆過程一定是一個準平衡過程?？赡孢^程是無耗散的準平衡過 程。2、答：(1)膨脹功：是由于工質(zhì)體積的變化對外所做的 功；技術(shù)功：是指工程技術(shù)上可以直接利用的功，包括宏觀動 能，宏觀位能，軸功；流動功：推動工質(zhì)流動而做的功稱

8、為流動 功。膨脹功，技術(shù)功，流動功的聯(lián)系為：。(2)可逆過程中膨脹 功的計算公式：；技術(shù)功的計算公式：。3、答：(1)開口系統(tǒng) 穩(wěn)定流動的能量方程式為：。(2)式中各量含義：為工質(zhì)與外界 交換的熱量，為工質(zhì)進出口焙的變化，為工質(zhì)宏觀動能的變化， 為工質(zhì)宏觀位能的變化，系統(tǒng)對外所作軸功。4、答：(1)飽和 濕空氣：是由干空氣和干飽和水蒸氣組成的空氣。(2)不飽和濕 空氣：是由干空氣和過熱水蒸氣組成的空氣。(3)將未飽和濕空 氣轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜐窨諝獾姆椒ㄓ袃煞N：方法1:濕空氣溫度一定時， 增加水蒸氣分壓力，方法2：保持水蒸氣含量不變，降低濕空氣 溫度。四、計算題1、解：（1）取空氣為熱力系統(tǒng)，對可逆定

9、溫過程 1-2,由參數(shù)間的相互關(guān)系得：由理想氣體狀態(tài)方程式得；定溫過 程：（2）氣體對外所作的功及交換的熱量：（3）過程中熱力學 能，焙，炳的變化為：2、解：（1）取A, B物體及熱機為孤立系 統(tǒng)，則有：，其中：，因此：即：或，所以（2） A物體為有限熱源，過程中放出熱量，B物 體為有限冷源，過程中要吸收熱量，并且：，熱機為可逆熱機 時，由能量守恒：。（3）兩物體直接進行能量交換直至溫度相等 時，可列出能量守恒方程：因此：3、解：首先計算比熱容比：（1）對可逆絕熱過程： 終溫：。對外所作的功：炳的變化量：（2）氣體向真空自由膨脹，有，又過程絕熱，則，因此由閉 口系能量方程，得。即終溫：炳的變化量：4、解：（1）方法1： 利用克勞修斯積分式來判斷循環(huán)是否可行，所以此循環(huán)能實現(xiàn)， 且為不可逆循環(huán)。或方法2：利用孤立系統(tǒng)爛增原理來判斷循環(huán)是 否可行，