完整版工程熱力學(xué)簡(jiǎn)答題電子版

1、工程熱力學(xué)習(xí)題A 一、簡(jiǎn)要問(wèn)做題1 .工程熱力學(xué)的研究對(duì)象主要是什么答：工程熱力學(xué)的研究對(duì)象主要是能量轉(zhuǎn)換,特別是熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的規(guī)律和方法,以及提升轉(zhuǎn)化效率的途徑,以提升能源利用的經(jīng)濟(jì)性.2 .熱能的利用有哪兩種根本的利用形式,并舉例說(shuō)明答：一種是熱能的直接利用,如冶金,化工,食品等工業(yè)和生活上的應(yīng)用,另一種是熱能的 間接利用,如把熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能或電能為人們提供動(dòng)力.3 .何為工質(zhì)如何采用氣體而不采用液體或固體作為熱機(jī)的工質(zhì)答：工質(zhì)是指在熱機(jī)中工作的借以實(shí)現(xiàn)將熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的媒介物質(zhì),因氣體的膨脹性與壓縮性遠(yuǎn)比液體、固體要好,所以熱機(jī)中的工質(zhì)是采用氣體,而不采用液體,更不能采用固體.4

2、 .功量與熱量有何不同和相同之處答：相同之處：1都是過(guò)程量,而不是狀態(tài)參數(shù)；2都是工質(zhì)與外界交換的能量；3可逆過(guò)程都可圖示.不同之處：1功量是有序能機(jī)械能即功量是有規(guī)那么的宏觀運(yùn)動(dòng)能量的傳遞,在做功過(guò) 程中往往伴隨著能量形態(tài)的轉(zhuǎn)化,而熱量是無(wú)序能熱能即熱量是大量微粒子熱運(yùn)動(dòng)的能量傳遞,傳熱過(guò)程中不出現(xiàn)能量形態(tài)的轉(zhuǎn)化.2有功轉(zhuǎn)換的動(dòng)力是壓差, 而有熱交換的動(dòng)力是溫差,3功量與熱量的計(jì)算表達(dá)式不同.4功量可在 p-vt圖上圖示,而熱量是在T-s圖上圖示.5 .寫(xiě)出熱力系統(tǒng)第一定律的文字表達(dá)答：熱力學(xué)第一定律的文字表述：熱可以變?yōu)楣?功也可以變?yōu)闊?一定量的熱消失時(shí),必 產(chǎn)生相應(yīng)量的功,消耗一定量的

3、功時(shí),必出現(xiàn)與之對(duì)應(yīng)的一定量的熱.6 .寫(xiě)出1Kg工質(zhì)的烙的符號(hào)與定義式及其能量含義,并指出烙是過(guò)程量還是狀態(tài)參數(shù).答：烙的符號(hào)是 h,其定義式是 h=u+pv,其能量含義是系統(tǒng)中因引進(jìn)1kg工質(zhì)而獲得的總能量是熱力學(xué)能u與推動(dòng)功pv之和,烙是狀態(tài)參數(shù),而不是過(guò)程量.7 .何為理想氣體,并舉例指出什么氣體可視為理想氣體什么氣體不能視為理想氣體答：理想氣體是指其分子是具有彈性的,而不具有體積的質(zhì)點(diǎn), 分子間沒(méi)有相互作用力的假想氣體.工質(zhì)中常用的氧氣、氮?dú)?、氫氣等及空?燃?xì)?煙氣等在通常使用的溫度,壓力 下都可作為理想氣體.而水蒸氣,制冷裝置中的工質(zhì),如氟利昂汽等不能看做理想氣體.8 .指出Rg

4、, R的名稱,單位,以及其值是否與氣體種類及氣體的狀態(tài)有關(guān)答：Rg稱為氣體參數(shù),其單位是 J/Kg*K ,其值取決于氣體種類,而與氣體所處狀態(tài)無(wú)關(guān),R稱為摩爾氣體常數(shù),也成為通用氣體常數(shù),其單位是J/mol*K ,其值即于氣體種類也與氣體所處狀態(tài)無(wú)關(guān).9 .為何說(shuō)四個(gè)根本的熱力過(guò)程是多變的過(guò)程的特例答：四個(gè)根本的熱力過(guò)程,是指1定容過(guò)程,其過(guò)程表達(dá)式是 V=c； 2定壓過(guò)程,其過(guò)程表達(dá)式是P=c； 3定溫過(guò)程,其過(guò)程表達(dá)式是T=c； 4定嫡過(guò)程,又稱絕熱過(guò)程,其過(guò)程表達(dá)式 S=c.因多變過(guò)程方程式是 PVn=常數(shù),當(dāng)n=0時(shí),pv0=常數(shù)-p=常數(shù),這是定壓過(guò)程方程式.n=1時(shí),pv1=常數(shù)-

5、pv=常數(shù),這是定溫過(guò)程方程式. n=k時(shí),pvk=常數(shù),這是絕熱過(guò)程方 程式即定嫡過(guò)程方程式；n-±8時(shí),P1/n*v=常數(shù)-v=常數(shù),這是定容過(guò)程方程式.所以 說(shuō),四個(gè)根本的熱力過(guò)程是多變過(guò)程的特例.10 .為何說(shuō)可逆絕熱過(guò)程一定是定嫡過(guò)程答：絕熱過(guò)程是指每一個(gè)過(guò)程中,每一時(shí)刻均有 8q=0,可見(jiàn)全部過(guò)程與外界交換的熱量也 就是零,即 q=E S q=0,而根據(jù)嫡的定義式,ds= 8 qrev/T ,而可逆絕熱時(shí),8 qrev=0,故有ds=0, s=定值,所以說(shuō)逆熱過(guò)程一定是定嫡過(guò)程.11 .對(duì)于理想氣體,任何一個(gè)過(guò)程的焰的變化量都和溫度變化相同的定容過(guò)程的焰的變化量 相等,指

6、出這一說(shuō)法是否有錯(cuò),錯(cuò)在何處答：錯(cuò)在定容過(guò)程,如將其改為定壓過(guò)程就對(duì)了.12 .何為第二類永動(dòng)機(jī),為何制造不出來(lái)答：只從海水或環(huán)境大氣里吸熱而不斷轉(zhuǎn)換為對(duì)外輸出機(jī)械功,這種從單一熱源吸收而連續(xù)不斷做功的動(dòng)力機(jī)械稱為第二類永動(dòng)機(jī),他雖然不違反熱力學(xué)第一定律的能量守恒原那么,但是違反了熱力學(xué)第二定律,所以第二類永動(dòng)機(jī)是造不出來(lái)的.13 .可逆循環(huán)的熱效率都相等,這說(shuō)法是否有錯(cuò),錯(cuò)在何處答：錯(cuò)在沒(méi)有加條件,如改成：在相同T1和相同T2的可逆循環(huán)的熱效率都相等,這就對(duì)了.14 .寫(xiě)出卡諾循環(huán)熱效率的表達(dá)式,并指出各符號(hào)的含義,以及說(shuō)明熱效率為何不能等于或 大于1?答：卡諾循環(huán)的熱效率的表達(dá)式是：y c

7、=1T2/T1,式中各符號(hào)的含義是：y c為卡諾循環(huán)的熱效率,T1為熱源的熱力學(xué)溫度,T2為冷源的熱力學(xué)溫度,由于 丁1丁2,所以刀c不能等于 或大于1.15 .寫(xiě)出水定壓汽化過(guò)程中的五個(gè)狀態(tài)的名稱.答：1未飽和水,2飽和水,3濕飽和蒸汽,4干飽和蒸汽,5過(guò)熱蒸汽16 .寫(xiě)出壓縮因子的符號(hào)與定義式,并指出其物理意義答：壓縮因子的符號(hào)為 Z,其定義式是 Z=pv/RgT 0又因Z=pv/RgT=v/Rg*T/p=v/v i,所以其物 理意義是：實(shí)際氣體在 p、T狀態(tài)時(shí)的比體積 v,與理想氣體在同樣 P、T狀態(tài)時(shí)的比體積之 比.17 .試問(wèn)要使靜止氣流加速到達(dá)亞聲速氣流,應(yīng)采用何種變截面的噴管,又

8、為要使靜止氣流 加速到達(dá)超聲速氣流又應(yīng)采用何種變截面的噴管答：要使靜止氣流加速得到亞聲速氣流,應(yīng)此阿勇收縮性噴管, 而要使氣流加速得到超聲速氣流,應(yīng)采用縮放型噴管又稱為拉伐爾噴管.18 .試指出純物質(zhì)相圖中 AD、AB、AC三條線及其焦點(diǎn)的名稱與特點(diǎn).答：A點(diǎn)稱為三相點(diǎn),是純物質(zhì)固、夜、氣三相共存點(diǎn).AD線稱為升華曲線,固相物質(zhì)超過(guò)此線直接升華為氣相物質(zhì)；AB線成為溶解曲線,固相物質(zhì)超過(guò)此線成為液相物質(zhì)；AC線稱為汽化曲線,液相物質(zhì)超過(guò)此線成為氣象物質(zhì).工程熱力學(xué)習(xí)題B一、簡(jiǎn)要問(wèn)做題1 .何為能源,并定性的指出能源開(kāi)發(fā)利用的水平與能源的消耗量對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)與人民生活水平提升的關(guān)系答：能源是指可提供

9、各種有效能量的物質(zhì)資源.人民生活水平隨著能源開(kāi)發(fā)利用的水平提升與能源消耗量的增加而顯著提升.2 .指出在自然界中人們可以利用的能量主要有哪些答：自然界中人們可利用的能量主要有：煤、石油等礦物燃料的化學(xué)能,以及風(fēng)能、水利能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、原子能、生物質(zhì)能等.3 .何為熱能動(dòng)力裝置,并指出可將其分為哪兩大類動(dòng)力裝置答：從燃料燃燒中得到熱能以及利用熱能得到動(dòng)力的整套設(shè)備包括輔助設(shè)備統(tǒng)稱為熱能 動(dòng)力裝置,可將其分為蒸汽動(dòng)力裝置及燃?xì)鈩?dòng)力裝置兩大類.4 .何為準(zhǔn)平衡過(guò)程,何為可逆過(guò)程答：準(zhǔn)平衡過(guò)程是指工質(zhì)的過(guò)程進(jìn)行的相當(dāng)緩慢,工質(zhì)在平衡被破壞后,自動(dòng)恢復(fù)平衡所需的時(shí)間很短,工質(zhì)有足夠的時(shí)間來(lái)恢復(fù)平衡,

10、隨時(shí)都不致顯著偏離平衡狀態(tài).可逆過(guò)程是指工質(zhì)完成某一過(guò)程后,可以沿相同的路徑逆行而恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài),外界也恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài),而不留下任何改變的過(guò)程.5 .何為熱力循環(huán),并寫(xiě)出其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的原那么性定義式答：熱力循環(huán)是指工質(zhì)從初始狀態(tài)經(jīng)過(guò)假設(shè)干過(guò)程之后,又回到了原來(lái)的狀態(tài), 這樣一系列過(guò)程的綜合叫做熱力循環(huán),簡(jiǎn)稱循環(huán),其經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的原那么性定義式是：經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)=得到的收獲/花費(fèi)的代價(jià).6含是過(guò)程量,這說(shuō)法是否有錯(cuò),錯(cuò)在何處,為什么答：錯(cuò)在過(guò)程量,由于始是狀態(tài)參數(shù),而不是過(guò)程量,這從其定義式可看出,h=u+pv,式中熱力學(xué)能u,壓力p,比體積v都是狀態(tài)參數(shù),所以烙 h是狀態(tài)參數(shù).7 .何為第一類永動(dòng)

11、機(jī),為何制造不出來(lái)答：第一類永動(dòng)機(jī)是指不需要消耗能量便可連續(xù)不斷對(duì)外做功的機(jī)械,由于其違反了熱力學(xué)第一定律,所以制造不出來(lái).8 .何為理想氣體狀態(tài)方程式答：表示理想氣體在任意平衡狀態(tài)時(shí)p、v、T之間的關(guān)系式叫做理想氣體狀態(tài)方程式或稱克拉貝隆方程式.9 .何為理想氣體,任何一個(gè)過(guò)程的熱力學(xué)能變化量都和溫度相同的定壓過(guò)程的熱力學(xué)能變化 量相等,這出這一說(shuō)法是否有錯(cuò),錯(cuò)在何處答：錯(cuò),錯(cuò)在定容過(guò)程,如改為定壓過(guò)程就對(duì)了.10 .何為多變過(guò)程,為何說(shuō)四個(gè)根本的熱力過(guò)程是多變過(guò)程的特例答：氣體的根本狀態(tài)參數(shù)間滿足PVn=常數(shù),這樣的可逆過(guò)程稱為多變過(guò)程,n為多變指數(shù).如：n=0時(shí),pv0=常數(shù)-p=常數(shù),

12、這是定壓過(guò)程方程式.n=1時(shí),pv1 =常數(shù)-pv=常數(shù),這是定溫過(guò)程方程式.n=k時(shí),pvk=常數(shù),這是絕熱過(guò)程方程式即定嫡過(guò)程方程式；n-土8時(shí),p1/n*v =常數(shù)-v=常數(shù),這是定容過(guò)程方程式.所以說(shuō),四個(gè)根本的熱力過(guò)程是多變過(guò) 程的特例.11 .寫(xiě)出卡諾循環(huán)熱效率的表達(dá)式,并指出提升熱效率的途徑答：卡諾循環(huán)的熱效率的表達(dá)式是：刀0=1T2/T1；提升熱效率的途徑是：1提升熱源的溫度T,2降低冷源的溫度 T2, 3同時(shí)是Ti升高使T2下降都可提升熱效率.12 .以下說(shuō)法是否有錯(cuò),錯(cuò)在何處1不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率.答：錯(cuò)在“一定小于,應(yīng)該為在同樣同樣T2的前提下,不可

13、逆循環(huán)的效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率.2功可以全部變?yōu)闊?而熱不能全部變?yōu)楣?答：錯(cuò)在后面一句話,應(yīng)該為“在循環(huán)過(guò)程中熱不能全部變?yōu)楣蛯?duì)了.13 .指出為何熱力學(xué)第二定律也可表述為“第二類永動(dòng)機(jī)是不存在的答：因熱力學(xué)第二定律表達(dá)的開(kāi)爾文說(shuō)法：“不可能制造出從單一熱源吸熱使之全部轉(zhuǎn)化為功,而不留下其他任何變化的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)而第二類永動(dòng)機(jī)就是指只從單一熱源如海水或環(huán)境大氣中吸熱,從而連續(xù)不斷做功的動(dòng)力機(jī)械,這第二類永動(dòng)機(jī)雖然不違反熱力學(xué)第一定律的能量守恒原那么,但是違反了熱力學(xué)第二定律,所以說(shuō)熱力學(xué)第二定律也可表述為“第二類永動(dòng)機(jī)是不存在的.14 .指出P+a/V2m Vm-b尸RT其名稱是什么方

14、程,為何說(shuō)其是對(duì)理想氣體狀態(tài)方程的修正而提出的適用于什么氣體的方程答：(P+a/V2m) (Vm-b尸RT的方程式稱為范德瓦爾方程式,式中a、b是大于0的常數(shù),而理想氣體的狀態(tài)方程式是：pVm=RT,范德瓦爾修正了理想氣體其分子不占有體積及分子間沒(méi) 有相互作用力的假想氣體,而得到的適用實(shí)際氣體的狀態(tài)方程式.表現(xiàn)在因?qū)嶋H氣體的分子是占有體積的,因此用Vm-b替代理想氣體狀態(tài)方程式中的Vm,又因?qū)嶋H氣體分子間是有相互作用力的,因此用P+a/V2m替代理想氣體狀態(tài)方程式中的p.15 .試在圖上做輔助線,以圖示說(shuō)明工質(zhì)在1-2過(guò)程中的w, Wi和q值的大小.答：在p-v圖中,過(guò)1, 2兩點(diǎn)作平行于p的

15、直線,的面積1243即為w值.過(guò)1, 2兩點(diǎn)作 平行于v的直線得面積1265即為W1的值.在T-s圖上,過(guò)1、2兩點(diǎn)作平行于T的直線得 面積1234即為q值.16 .圖中a到b, a到c為理想氣體任意一個(gè)過(guò)程,而 b, c兩點(diǎn)在同一條絕熱線上,試指出Uab和 Uac那個(gè)大,為什么答：因理想氣體的 U12=Cv (T2-T1),所以 Uab=Cv (Tb-Ta), Uac=Cv (L-Ta)而 b、C 在 同一條絕熱線上,而絕熱過(guò)程的 T與v的關(guān)系是T2/Ti= (V1/V2)k-1,可見(jiàn)v升高,那么T下降, 而 vbvc,所以 Tb>Tc,所以 Uab>A Uaco17 .指出純物質(zhì)相圖中是那條曲線及其交點(diǎn)的名稱,以及三條曲線將平面分成幾個(gè)區(qū)域及其 特點(diǎn)答：三條曲線的名稱是： AD稱為升華曲線,AB稱為溶解曲線,AC稱為汽化曲線,其交點(diǎn) A稱為三相點(diǎn),三條曲線將