建環(huán)期末考試工程熱力學(xué)答案

1、F一 一BE 一 i- r 1s.i-一、基本知識(shí)點(diǎn)i|i、理想氣體經(jīng)歷一個(gè)等溫過程后，狀態(tài)參數(shù)嫡可能發(fā)生變化。I12、如果熱機(jī)從熱源吸熱100kJ,對(duì)外作功100kJ,則違反熱力學(xué)第二定律|13、系統(tǒng)在可逆過程中與外界傳遞的熱量， 其數(shù)值大小取決于系統(tǒng)的初、終態(tài)和|I系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程。ijJ1 o；4 系統(tǒng)的總儲(chǔ)存能E為U -mc mgzi2II: 5、工質(zhì)嫡減少的過程必須伴隨自發(fā)過程才能進(jìn)行;16、在兩個(gè)恒溫?zé)嵩撮g工作的熱機(jī) a、b均進(jìn)行可逆循環(huán)，a機(jī)工質(zhì)是理想氣體，|II|b機(jī)工質(zhì)是水蒸氣，其熱效率1a和t,b的關(guān)系為1at,b|!i：7、基本狀態(tài)參數(shù)只有p、 v、T。j18、理想氣體的

2、下列定溫加熱過程的熱力學(xué)能是不變的I! 9、卡諾循環(huán)包括兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)等嫡過程。110、什么叫強(qiáng)度性參數(shù)目前只有溫度和壓力屬于強(qiáng)度性參數(shù)I:!11、工質(zhì)經(jīng)過一個(gè)循環(huán)，又回到初態(tài)，其嫡不變!l2、提高循環(huán)熱效率的不正確的途徑是盡量增大各種傳熱溫差I(lǐng)!卜3、絕熱系統(tǒng)與外界沒有熱量交換，孤立系統(tǒng)與外界沒有任何能量和質(zhì)量交換。|： n k：114、理想氣體多變過程的比熱公式為 Cn n-Cv:n 1115、對(duì)于閉口系統(tǒng)的任意過程，如果系統(tǒng)的嫡變?yōu)榱悖瑒t無法判斷過程的可逆I|與否:I12;wt - c g z ws【16、技術(shù)功的定義式為2，可逆過程1-2的技術(shù)功可用 ？ :l2:wtvdp!:1:

3、|17嫡流是由熱量的流動(dòng)帶來的嫡變，所以，吸熱為正，放熱為負(fù)。|村8、理想氣體的比熱容與溫度、過程和壓力等因素有關(guān)。I:T2M9、卡諾循環(huán)循環(huán)熱效率的公式為 :T1 ,逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)與供熱系|數(shù)之間的關(guān)系為2，c1 1co：20、122、在最高溫度與最低溫度相同的所有的循環(huán)中以卡諾循環(huán)的熱效率最高。熱力系統(tǒng)的儲(chǔ)存能包括熱力學(xué)能、宏觀動(dòng)能、重力位能。閉口系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的公式為q u w,開口系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律i 而公式q h wt0123、理想氣體經(jīng)過一個(gè)絕熱節(jié)流過程，節(jié)流前后 h1 = h2124、絕熱過程的過程方程式為pvn常數(shù)。：2*、，q Tds25、理想氣體經(jīng)歷一個(gè)可逆過程1-

4、2,過程中交換的熱量為1,過程中: 2交換的膨脹功為w 1 pdvo!1126、準(zhǔn)靜態(tài)過程就是不屬于可逆過程。，27、流動(dòng)功不是過程量，是由流動(dòng)工質(zhì)的狀態(tài)決定的。!28、孤立系統(tǒng)嫡增原理表達(dá)了熱力學(xué)第二定律的基本內(nèi)容。!,9、對(duì)工質(zhì)加熱，工質(zhì)的溫度反而有可能降低。30、理想氣體的嫡是溫度的單值函數(shù)。：31、兩種濕空氣的相對(duì)濕度相等，則它們吸收水蒸氣的能力也相等。132、閉口系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)放熱過程，其嫡變有可能增加、減少或不變。 I133、已知飽和濕蒸汽的溫度和壓力不能確定其他狀態(tài)參數(shù)。 I34、膨脹功、技術(shù)功都是與過程路徑有關(guān)系的過程量。流動(dòng)功與路徑無關(guān)。I135、理想氣體在絕熱容器中做自由膨脹

5、，則初、終狀態(tài)氣體溫度與壓力的關(guān)系； k 1!不可以表示為T1P1【二、簡答題；：;I J11、理想氣體的cp和cv都隨溫度而變，那么他們的差值cp cv是否也隨溫度而|cp!變他們的比熱容比cv則又如何I答、根據(jù)梅耶公式cpcvR, R氣體常數(shù)，不隨溫度而變，因此，cpcv不|隨溫度而變，由于cp和cv都隨溫度而變，他們的比值cv也會(huì)隨溫度而變。；.、若分別以某種服從p(v b) RT的氣體(其中b為常數(shù))和理想氣體為工質(zhì)i |在兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g進(jìn)行卡諾循環(huán)，試比較哪個(gè)循環(huán)的熱效率大一些，為什么 【答：這兩種氣體在相同的熱源與冷源之間進(jìn)行卡諾循環(huán)，兩種氣體的循環(huán)熱效 I率相等。因?yàn)榭ㄖZ循環(huán)的

6、熱效率只與熱源的溫度有關(guān)，與介質(zhì)的類型無關(guān)。13、熱力學(xué)第一定律和第二定律的實(shí)質(zhì)分別是什么寫出各自的數(shù)學(xué)表達(dá)式。I答：熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)換與守恒定律，即能量轉(zhuǎn)換需要量守恒。!其表達(dá)公式：q u能量轉(zhuǎn)換具有方向性,w;熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是能量具有品質(zhì)高下之分,能量轉(zhuǎn)換只能沿著能量品質(zhì)下降的方向自發(fā)進(jìn)行。其數(shù)學(xué)表達(dá)式:Siso 0；s Sf Sg q 0；1-T2IT114、溫度計(jì)測溫的基本原理是什么II答：溫度計(jì)測溫的基本原理是熱力學(xué)第零定律。兩個(gè)物體分別與第三個(gè)物體相 I接觸，處于熱平衡，則這兩個(gè)物體也處于熱平衡。15、物體的溫度越高，所具有的熱量也越多，對(duì)嗎答：不對(duì)。物體的溫度越

7、高，其熱力學(xué)能越高。熱量不是狀態(tài)參數(shù)，屬于過程 |量，在傳遞過程中才有意義。不同溫度的物體降溫到相同的溫度，則溫度高的 物體放出的熱量越多。憐、一剛性絕熱容器內(nèi)充有水和水蒸氣的混合物，它們的溫度與壓力分別相等, |不隨時(shí)間變化。試問汽水混合物是否處于平衡態(tài)是否處于均勻態(tài)|答：在剛性絕熱容器里面，水和水蒸氣的壓力相同，溫度相等，均不隨時(shí)間發(fā)I生變化，而且不受外界影響，是處于平衡態(tài)；處于平衡態(tài)的汽水混合物，汽相 ：與液相的密度不同，因此不是處于均勻態(tài)。17、什么是熱力過程可逆過程的主要特征是什么II答：熱力系統(tǒng)從一個(gè)平衡態(tài)到另一個(gè)平衡態(tài)，稱為熱力過程。可逆過程的主要i特征是驅(qū)動(dòng)過程進(jìn)行的勢差無限小

8、，即準(zhǔn)靜過程，且無耗散效應(yīng)。18、熱量與過程量有什么區(qū)別有什么聯(lián)系II答：熱量是過程量，在過程中存在，熱力學(xué)能是狀態(tài)參數(shù)，是系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)的II能量；當(dāng)熱量經(jīng)過一個(gè)熱力過程傳到物體中后，就會(huì)轉(zhuǎn)換成熱力學(xué)能。i19、與大氣溫度相同的壓縮氣體可以從大氣吸熱而膨脹作功（依靠單一熱源作|I功），這是否違背熱力學(xué)第二定律。iI答：不違背。對(duì)于理想氣體的定溫過程，從單一熱源吸熱并膨脹做功，工質(zhì)的 I!狀態(tài)發(fā)生了變化，所以不違背熱力學(xué)第二定律。|ho、什么是平衡系統(tǒng)對(duì)于簡單可壓縮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平衡的條件是什么|I答：平衡是系統(tǒng)不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的宏觀熱力性質(zhì)不隨時(shí)間發(fā)生變|I化。實(shí)現(xiàn)平衡的條件有兩條：（1

9、）系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間發(fā)生變化；（2）系|I統(tǒng)與外界之間及其系統(tǒng)內(nèi)部沒有任何的不平衡勢差。II-【三、計(jì)算題I|I 11、供暖用風(fēng)機(jī)連同加熱器，把溫度為ti 00C的冷空氣加熱到溫度為|t2 2500C,然后送入建筑物的風(fēng)道內(nèi)，送風(fēng)量為 0.56kg/s ,風(fēng)機(jī)軸上的輸入|!功率為1kW,設(shè)整個(gè)裝置與外界絕熱。試計(jì)算：（1）風(fēng)機(jī)出口處的空氣溫度；（2）|II|空氣在加熱器中的吸熱量。3）若加熱器中有阻力，空氣通過它時(shí)產(chǎn)生不可逆的|摩擦擾動(dòng)并帶來壓力降，以上計(jì)算結(jié)果是否正確|II2、在高溫?zé)嵩碩i 2000K及低溫冷源T2 600K之間進(jìn)行一個(gè)不可逆循環(huán)。若！ !LI1工質(zhì)在定溫吸熱過程中與熱

10、源Ti存在60K的溫差，在定溫放熱過程中與冷源T2I1也存在60K的溫差，而其余兩個(gè)為定嫡膨脹和定嫡壓縮過程。試求|aILmg也數(shù)生:|(2)若熱源供給1000J的熱量，則作功能力損失是多少|(zhì)j:|I3、空氣初態(tài)為pi0.1Mpa、ti500C、Vi0.032m3,壓縮到終態(tài)P23.1Mpa、|2 0.0021m3,試求(1)過程的多變指數(shù)；(2)壓縮機(jī)所消耗的軸功；(3)| :壓縮終了空氣的溫度；(4)壓縮過程中工質(zhì)與外界交換的熱量。|!：4、一活塞氣缸裝置中的氣體經(jīng)歷了 2個(gè)過程。從狀態(tài)1到狀態(tài)2,氣體吸熱! 1500kJ活塞對(duì)外做功800 kJ o從狀態(tài)2到狀態(tài)3是一個(gè)定壓過程，壓力為

11、j1400KPa,氣體向外散熱450kJ。并且已知U1 2000kJ , U2 3500kJ ,試計(jì)1|算2 3過程中氣體體積的變化。|:解：過程1 2 ,根據(jù)熱力學(xué)第一定律：i;:U12 U2 U1 Q12 叫2;i!則：U2Q12皿2U1 500kJ 800kJ 2000kJ 1700kJ；;I對(duì)于過程2 3,有1f!W23 Q23 U23 Q23 (U3 U2) ( 450kJ) (3500 1700) kJ 2250kJ;：3:由于 W23 pdV p2(V3 V2),所以：iiI V23 W23 / P2 2250 kJ/400kPa 5.625m 3,負(fù)號(hào)說明在壓縮過程中體積減小。

12、|!|5某人準(zhǔn)備設(shè)計(jì)一臺(tái)熱機(jī)，使之能從溫度為 973K的高溫?zé)嵩次鼰?000J,并1 向溫度為303K的冷源放熱800k4(1)問此循環(huán)能否實(shí)現(xiàn)(2)若把此熱機(jī)當(dāng)|1制冷機(jī)用，從冷源吸熱800K,能否可能向熱源放熱2000kJ欲使之從冷源吸熱|800kJ至少需耗多少功；|解：利用孤立系統(tǒng)嫡增原理來判斷循環(huán)是否可行，孤立系由熱源、冷源及熱機(jī)組成，因此|IIiISsoShSlSe Se 0(a)!I式中：和分別為熱源及冷源的嫡變；為循環(huán)的嫡變，即工質(zhì)的嫡變。因?yàn)楣べ|(zhì)經(jīng)循環(huán)恢復(fù)到原來狀態(tài)，所以II!ISe 0(b) I而熱源放熱，所以| Q112000 kJ（c）（d）SH| 1|2.055kJ/KT1973K冷源吸熱，則| Q2 | 800 kJSl|2.640 kJ/KT2303K將式（b）、（c）、（d）代入式（a）,得Ssio（ 2.055 2.640 0） kJ/K 0所以此循環(huán)能實(shí)現(xiàn)。若將此熱機(jī)當(dāng)制冷機(jī)用，使其逆行，顯然不可能進(jìn)行，因?yàn)楦鶕?jù)上面的分析，此熱機(jī)循環(huán)是不可逆循環(huán)。（2分）6、有一剛性絕熱容器，用隔板分隔成兩部分，兩部分的體積相等。設(shè)容器一邊 盛有1kg的空氣，另一邊為真空。當(dāng)隔板抽出去以后，空氣會(huì)充滿整個(gè)容器達(dá) 到平衡，求此過程中1kg空氣熱力學(xué)能的變化、始的變化和嫡的變化。解：取整個(gè)剛性絕熱容器