工程熱力學試卷習題終極版本

1、工程熱力學試卷習題終極版本工程熱力學考試試卷判斷題All rights reserved. TOC o 1-5 h z .流動功是系統(tǒng)維持流動所花費的代價，所以流動功不能為0。X.質量保持不變的系統(tǒng)就是閉口系。X.處于穩(wěn)定狀態(tài)的系統(tǒng)一定處于平衡狀態(tài)X.根據(jù)嫡的定義d s叫熱量是過程量，所以嫡也是過程量。XT.等溫過程的膨脹功與與吸收的熱量相等。X. p v圖上，理想氣體的等嫡線比等溫線陡；T s圖上，理想氣體的等壓線比等容線陡。X.絕熱系可以是開口系。，.可以從單一熱源中取熱并使之完全轉換為功。，.定容過程對濕蒸汽進行加熱，干度一定增大。義.可逆循環(huán)的熱效率一定大于不可逆循環(huán)的熱效率。X11.

2、 q du w及q CvdT pdv二式均適用于任何工質，任何過程。X分析、簡答題.“系統(tǒng)經某一初態(tài)經不可逆與可逆兩條途徑到達同一終態(tài)，那么經不可逆途徑系統(tǒng)的嫡變必大于可逆途徑的嫡變。，這種說法是否正確，為什么答：不正確。因為嫡是狀態(tài)參數(shù)，不管過程是否可逆，只要初終態(tài)相同， 其嫡變均相同，故系統(tǒng)從某一初態(tài)經不可逆與可逆兩條途徑到達同一終態(tài)， 經不可逆途徑系統(tǒng)的嫡與可逆途徑的嫡變相等。.試在T s圖上把理想氣體兩狀態(tài)間熱力學能及始的變化表示出來工程熱力學試卷習題終極版本答：通過2點作等溫線，分別與過1點的等容線和等壓線相交于2V及2p點；由于理想氣體的熱力學能和焰是溫 度的單值函數(shù)T2T2 vT

3、P p,可以得至U U2U2 v , h2h2 p。等容過程的吸熱量與相同溫限下的熱力學能的變化相等，可以得到qv 2v ui。等壓過程的吸熱量與相同 溫度下的焰的變化相等，可以得到 q p p hi 。 T s圖上過程線下方的面積表示熱量，所以 qv 面積12V S2v si1 ; qp 面積12P S2 p si 1。從 而可以 得到） U2 U1 qv 面積 12V S2 vs11; h2 h 1 q p 面積 12 p S2 p s11。.某理想氣體在 p v圖上的兩種過程如下列圖所示，試在 T s圖上畫出相應的兩個過程，指出過程多變指數(shù)n的范圍，并說明各過程中工質是膨脹還是壓縮，吸熱

4、還是放熱，升溫還是降溫，降壓還是升壓。答：1-2過程:n 0,壓縮、放熱、降溫、降壓工程熱力學試卷習題終極版本1-3過程：0 n 1 ,膨脹、吸熱、升溫、降壓1.如右圖所示的氣缸，其內充以空氣?；钊c氣缸壁之間無摩擦，活塞右側有一彈簧，氣缸直徑，當?shù)卮髿鈮篜b 0.1MPa。初始時刻pipb , ti 27 C ,對氣缸緩緩加熱，直至P2, t2 207 C 。 假mi，空氣比熱力學能設u kJ / kg 0.72 T k。求：從初態(tài)到終態(tài)過程的加熱量Q解：取氣缸內的空氣為系統(tǒng)一一閉口系 確定空氣初終態(tài)體積:mRgTiViPimR T2V2P2287 (27 273) i06287 ( 207

5、_273)0.i5 i0 6彈簧初終態(tài)變形量:V2ViXi0, X22missed根據(jù)熱力學第一定律：Q U W 5.884 i2. 96 i8.844 kJ2. 5Kg的空氣由初態(tài) Ti300K , pi,經可逆定溫過程到達終態(tài)P20.i5MPa 。試求此過程的Q、W、 U、 H 。工程熱力學試卷習題終極版本解：可逆等溫程：T2T1 ； U2 U1;h2 h1U U 2 U1mi2 mu1 0;H 1 mh2 mh10QU W WmRg T1 ln p1300missed ?P2ln 1061063.推理想氣體定比容，多程初、s -n k Rgn k 1解：多程初溫度關系：T2Tin 1 n

6、 P2P1比定容：CpkRgk 1理想氣體：Cp ln，2T1Rg lnP2k n 1Rgn k 1lnP2P2Rg lnP1P1 n kk Rgk 1P2Rg ln4.高溫源的溫度800K ,工的溫度溫差引起的;2程中不可逆性使解：1取源、工系一一孤立系。300K ,從高溫源向工n 1 n ln p2 RgP1量 500KJ。ln P2求：1量的作功能力失了多少境溫度27 C工程熱力學試卷習題終極版本Q 500熱源的嫡變化：Sr 0.625kJ / KTr 800工質的嫡變化：S Q 絲 i.667kJ / KT 300SSrS1.667 1.042kJ / K2作功能力損失：I T0 Si

7、so填空題1、絕對壓力高于大氣壓力時，絕對壓力=大氣壓力+表壓力；絕對壓力低于大氣壓力時，絕對壓力=大氣壓力一真空度。2、熱量與膨脹功都是過程量.熱量通過溫度差而傳沸熱能,膨脹功通過體 積差傳遞機械能。3、可逆過程 ;準靜態(tài)過程+無耗散效應。4、外界對系統(tǒng)輸入功80kJ,同時系統(tǒng)向外界放熱20kJ,那么系統(tǒng)熱力學能的變化量為-60kJ 。5、理想氣體的熱力學能和始只是溫度的函數(shù)。判斷題1、容器中氣體的壓力不變，那么壓力表的讀數(shù)也絕對不會變。義2、因為自發(fā)過程都有方向性，所以自發(fā)過程的反方向過程一定不可進行。X3、因為不可逆過程不能再T s圖上表示，所以也不能計算過程的嫡變量。X4、流動功是系統(tǒng)

8、維持流動所花費的代價，所以流動功一定是負值。義5、熱力系統(tǒng)放熱后，系統(tǒng)的嫡一定減少。義工程熱力學試卷習題終極版本6、閉口系經歷可逆與不可逆兩個過程，從同一點出發(fā)，到達相同的終點,這兩個過程的嫡變相等。， TOC o 1-5 h z 7、氣體膨脹時必須對其加熱。X8、實際氣體絕熱自由膨脹后，其熱力學能不變。，9、穩(wěn)定流動系統(tǒng)進出口工質的狀態(tài)相同。x10、任何可逆循環(huán)的熱效率都相等。X分析、簡答題1.如右圖所示，1kg理想氣體分別經歷三個可逆過程，c-a等壓過程，c-b等溫 過程，以及b-a任意可逆過程。在 T-s圖上表示出ha hb答：理想氣體的焰只是溫度的函數(shù)，溫度相同，焰就相同。Tc Tb

9、,可以得到hc hb由于等壓過程的熱量與相同溫度下的焰的變化相等，可以得到missed從而可以得到,ha hc qca 面積 amnca。2.閉口系中工質在某一熱力過程中從熱源300K吸取熱量750KJ,該過程工程熱力學試卷習題終極版本中工質的嫡變?yōu)?KJ / K ,分析此過程是否可行，如果可行是否可逆答：根據(jù)閉口系嫡變方程： S Sf Sg7502.5KJ / Ks 5KJ / K , SfTr可以得到，SgS Sf5 2.5 2.5KJ / K 0300因此，此過程可行，但不可逆。.試推導理想氣體比定壓熱容與比定容熱容的差為氣體常數(shù)，即Cv Rg答：理想氣體的 Cp和Cv都只是溫度的函數(shù)，

10、cp dh / dT , Cvdu / dTdh du d u pv dudTdTpvRgTd u Rg T dudTCv.工程熱力學中，定壓、定溫、可逆絕熱和定容是四種典型的熱力過程，其多變指數(shù)的值分別是多少答：定壓過程：n=0;定溫過程：n=1 ;定嫡過程：n=k ;定容過程：n=計算題1.如右圖所7K的氣缸）其內充以空氣。氣缸截面積A 100cm活塞距底面高度H 10cm ?；钊捌渖现匚锏目傊亓縂s195kg）當?shù)卮髿鈮毫?p0 771mmHg）工程熱力學試卷習題終極版本境溫度t027 C。假設當氣缸內氣體與外界 于力平衡，把活塞重物取去100Kg ,活塞將突然上升，最后重新到達 力平

11、衡。假定活塞和氣缸壁之 無摩擦，氣體可以通 氣缸壁和外界充分 求活塞上升的距離和氣體的 量。missed ?.WP2 V P2 V2 VlU m U2 ui 0kJ根據(jù)力學第一定律 Q U W 97.99 02、煤氣表上得煤氣的消耗量是70/i,使用期煤氣表的表 力是45m癡，溫度 17C,大氣力 750mmHg。求：1相當于消耗了多少準m3的煤氣；2其他條件不，煤氣表的表 力降低到30mm O ”同數(shù)相當于多少 準 m3煤氣；3其他條件不，但溫度 37 C,此相當于消耗了多少準 m3的煤氣解：由于力低，故煤氣可作理想氣體m TV- pV , V。1P VRgT RgT0P0T1V0 PT0

12、V 3P0T1101325工程熱力學試卷習題終極版本2V0-p2ToVp0T21013253、封氣缸中氣體初Pi=8M助比i=1300 C,可逆多 膨 程P北到P3 = M，, =400 C o氣體常數(shù)=(k% K),氣體比 容二 CJ TOC o 1-5 h z KJ/(kg K)。求：氣體在程中吸收的量Q。解：根據(jù)理想氣體狀 方程，可得Rg Ti10313003Vip181060.05644m / kgV2Rg 10400 3 / kgP2106In p1 / p2 ln(8 106106 )多指數(shù)nL v-In V2 / V1多程的量missed ?4、將量 溫度1200 c的碳，放入盛

13、有4kg溫度20 c水的容器中，直至碳 與水到達 平衡。求此程中不可逆 引起的。碳和水的比 容分：C= KJ/(kg K),0= KJ/(kg K)。解：平衡水和碳的溫度工程熱力學試卷習題終極版本mcCc tctmmw Cw tmtwmc ccTc mw cwTwT m mcccmw cw201200水的嫡變:Tm-QTm m wcwdTmwcw ln_Tm碳鋼嫡變:Tw TlnTcTlnTwTw0.908KJ / K20Tm mc cc dTTmmccc inTcTc0.367KJ / K1200水和碳鋼組成孤立系統(tǒng),孤立系統(tǒng)的嫡變即為嫡產SgSisoSw Sc 0.908 0.3670.5

14、41KJ / K填空題熱量與膨脹功都是 過程量，熱量溫度差而傳遞熱能，膨脹功通過 體積差傳遞機械能。某蒸汽經歷不可逆放熱過程后，過程的嫡變小于0；過程的嫡產（/大于0 ）?？ㄖZ循環(huán)是由兩個 可逆定溫和兩個可逆絕熱或定燧過程組成的。判斷題熱力系統(tǒng)的邊界可以是固定的，也可以是移動的；可以是實際存在工程熱力學試卷習題終極版本的，也可以是假想的。 ， TOC o 1-5 h z 開口系不可能是絕熱系。（X）閉口絕熱系的嫡不可能減少。（x ）熱力系從1狀態(tài)經歷不可逆過程到狀態(tài)2,那么熱力學能的變化P2=Cv （同）（X）熱力系統(tǒng)放熱后，系統(tǒng)的嫡一定減少。（X）因為不可逆過程不可能在T-S圖上表示，所以也

15、不能計算過程的嫡變量。（X ）理想氣體熱力學能僅僅是溫度的函數(shù)。，實際氣體絕熱自由膨脹后，其熱力學能不變。， 循環(huán)的熱效率越高，所得到的循環(huán)凈功也越大。（義）10、任何可逆循環(huán)的熱效率都相等。（X）分析、簡答題從點a開始有兩個可逆過程：定容過程a-b和定壓過程a-c , b、c兩點在同一條絕熱線上，問匕制- b和-心哪個大并在 T-S 圖上表示過程 a-b、a-c及 U ka - c o01工程熱力學試卷習題終極版本missed ?1、Ikmol的理想氣體從初Pl=500M小=340k ,可逆膨到原來容的2倍。氣體CpKJ/(kg K), cv = KJ/(kg K),確定氣體的溫度，外所做的

16、功及的化量。解：kCpCv TOC o 1-5 h z T2 Ti vt340 1V22可逆 Q=0 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document UCv TTT因是可逆 膨 程，是一個定 程，所以的化量0.填空理想氣體多 程中，工放 升溫 程的多 指數(shù)是1nk。外界 口系 入功80KJ ,同系向外界放20KJ ,系力學能的化量60KJ 。有一機工作與600 c得源和 30 c的冷源之，它的效判斷工程熱力學試卷習題終極版本1、因為自發(fā)過程都有方向性，所以自發(fā)過程的反方向過程一定不可進行。（X） TOC o 1-5 h z 2、穩(wěn)定流動系統(tǒng)與外界交換的功和熱

17、量相等，并且不隨時間而變。（X）3、閉口系進行一放熱過程，其嫡一定減少。（X）4、膨脹功、流動功和技術功都是與過程的路徑有關的過程量。（X）5、流動功是系統(tǒng)維持流動所花費的代價，流動功可以為0.q du w及q cv dT pdv二式均適用于任何工質、任何過程。（X）分析題、簡答題如右圖所示，剛性絕熱容器中用隔板分成 TOC o 1-5 h z 醉田.ph 七,11 1p ?兩局部，A中有-定量的理想氣體，B為真空。產. JI_ .用卡仔 丁將隔板抽掉，分析容器中氣體的狀態(tài)參數(shù)T、p、|H|盤爨Drv-pFriH- 丁一弓u、h、s、v如何變化，并分析為什么。答：熱力學第一定律：Q U W容器

18、剛性絕熱，Q=0, W=0,故4 U=0;閉口系統(tǒng)質量不變，故4 u=0, u 不變。理想氣體熱力系能和焰只與溫度有關，故T和h不變。自由膨脹后，體積增大質量不變，故v增大；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：pv=R., T不變，v增大，故p降低。取氣體為系統(tǒng)一一孤立系統(tǒng)，抽掉隔板的過程為不可逆過程，根據(jù)孤立系統(tǒng)嫡增原理,s只能增大工程熱力學試卷習題終極版本計算題1.如右圖所示，容器 A剛性絕熱，容積為 kl容器與R=4M% t.=30fe M3053KJ/Kg管道用閥門相連，管道內空氣的壓力位4Mpa、溫度為30 C、比焰為 kg。容器初始狀態(tài)為真空，翻開閥門為其充氣，使壓力到達 4Mpa時截止，假設空

19、氣u=；求容器A內到達平衡后的溫度及充入的氣體質量m。答：取A為系統(tǒng)非穩(wěn)定開口系統(tǒng)。容器剛性絕熱，Q=0 , Wd=0；忽略進出口的動能差及位能差。流入系統(tǒng)的能量： mi hi ；流出系統(tǒng)的能量：0；系統(tǒng)的能量增加:根據(jù)能量守恒，可得：mi hi整理,可得： mi him2U2miui ;由于初態(tài)為真空 m10)故 mim2)故hiU2代入數(shù)據(jù):T2充入氣體的質量:pv106 1RgT22872、封閉氣缸中氣體初態(tài)h=8M馬1=1300 ,經可逆多變膨脹過程變t 7=400 。該氣體常數(shù)=(kg - K),試確定氣體在該過程中吸收的熱量及過程功。氣體比熱容為常數(shù),=KJ/(kg - K)。解：

20、根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可得RgT10.287 10 3V130.05644m / kg8 106工程熱力學試卷習題終極版本、/RgT2V2P2多指數(shù)：0.287 10400106ln pi / p2 ln 8106106n 3 / kgIn V2 / v1ln( 0.48299/ 0.05644)missed ?3、將量 溫度1200 c的碳，放入盛有4kg溫度20 c水的容器中，直至碳 與水到達 平衡。求此程中不可逆 引起的。碳 和水的比容分：Cc= KJ/(kg K), 5= KJ/(kg K)。解：平衡水和碳的溫度 ：mcCc tc t m mw Cw tm twm cccTcm w c

21、wTwT mmcCcmw cw120020TmTmm m In mmwcwdT mw cw ln水的TWTwTw4 4.187In0.908KJ / K20水和碳成孤立系，孤立系的即填空工程熱力學試卷習題終極版本1、 閉口系統(tǒng)經過某一熱力過程 1a2,吸收量50J的熱量，熱力學能增加了 84J ,此過程對外做功-34J；如果系統(tǒng)又經另一路徑 2b1返回，2b1過程中熱力學能的變化為-84J 。工質是實現(xiàn) 熱能和機械能 相互轉換的媒介物質?？赡孢^程=準靜態(tài)過程 + 無耗散效應。判斷題 TOC o 1-5 h z 1、流動功是系統(tǒng)維持流動所花費的代價，所以流動功不能為0。X2、質量保持不變的系統(tǒng)就

22、是閉口系。X3、穩(wěn)定的系統(tǒng)一定處于平衡狀態(tài)。義4、等溫過程的膨脹功與吸收的熱量相等。X5、容器中氣體的壓力不變，那么壓力表的讀數(shù)可能會變。，6、因為自發(fā)過程都有方向性，所以自發(fā)過程的反方向過程一定不可進行。7、不違反熱力學第一定律的過程均可進行。X8、閉口絕熱系的嫡不可能減少。，9、循環(huán)的熱效率越高，所得到的循環(huán)凈功也越大。義10、氣體膨脹時必須對其加熱。X計算、證明題1、如右圖所示，、20 c的空氣經壓氣機絕熱壓縮后，導入換熱器中排走局部熱量，再進入噴管膨脹到、20 Co噴管出口截面積 A箭,O.IMPa20C-i ft=0CV0.1 MPa20Cp-710kw q。=?工程熱力學試卷習題終極版本氣體流速c鉉=300m/