工程熱力學復習題集

二、1.提高新蒸汽的溫度、壓力和降低乏汽壓力理論上都可以提高郎肯循環(huán)熱效率。（正確）2.已知飽和濕蒸汽的溫度和壓力不能確定它的其他狀態(tài)參數。（錯誤）3.只要氣體的比熱容是常數,Cp-Cv=Rg.（錯誤）4.準靜態(tài)過程一定是可逆過程（錯誤）5.噴管內穩(wěn)定流動的氣體在各截面上的流速不同，但各截面的流量相同（正確）6.理想氣體只有取定比熱容時，才能滿足邁耶公式Cp-Cv=R（錯誤）7.穩(wěn)定狀態(tài)不一定是平衡狀態(tài)（正確）8.絕熱閉口系的熵增就是孤立系的熵增（錯誤）9.絕熱節(jié)流后氣體的溫度可能升高。（錯誤）10.飽和濕蒸汽的干球溫度等于濕球溫度等于露點溫度（正確）11.容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數絕對不變（錯誤）12.已知飽和濕蒸汽的溫度和壓力不能確定其他狀態(tài)參數（正確）13.水蒸氣在等壓汽化過程中溫度不變（正確）14.第二永動機違反了熱力學第一和第二定律（錯誤）15.處于平衡狀態(tài)勢力系統(tǒng)應具有均勻一致的溫度和壓力（正確）16.郎肯循環(huán)基礎上實現再熱可提高循環(huán)熱效率（正確）17.理想氣體的比熱容隨氣體種類不同各異，但對某種理想氣體而言，比熱容為常數。（錯誤）18.熱力過程中，工質向外界放熱，其溫度不一定降低（正確）19.不存在400QUOTE錯誤!未找到引用源。的液態(tài)水。（正確）20.余隙容積是必需的但又是有害的，所以我們在設計氣機的時候應盡量降低余隙容積。（正確）21.熱量只適用于定溫定熵過程。（錯）22.節(jié)流過程是一個等焓過程。（錯誤）23.熵減的過程是可以發(fā)生的（錯誤）24.工質的經一不可逆循環(huán)其熵一定增加（錯誤）25.第一永動機違反了熱力學第一定律（正確）26.熱力過程中，工質對外放熱溫度一定降低（錯誤）27.工質絕熱節(jié)流后焓不變，壓力不變，溫度不定，熵增大（錯誤）28.某絕熱蒸汽輪機相對內效率為0.91，蒸汽在該汽輪機中做功熵不變（錯誤）29.理想氣體的音速C=QUOTE錯誤!未找到引用源。（正確）30.不可逆過程可自發(fā)進行（正確）31.內燃機理論循環(huán)中壓縮比愈大，其理論效率越高（正確）閉口系與外界無物質交換，系統(tǒng)內質量將保持恒定，那么，系統(tǒng)內質量保持恒定的熱力系一定是閉口系統(tǒng)嗎?答：否。當一個控制質量的質量入流率與質量出流率相等時（如穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng)），系統(tǒng)內的質量將保持恒定不變。開口系統(tǒng)中系統(tǒng)與外界有物質交換，而物質又與能量不可分割，所以開口系不可能是絕熱系。這種觀點對不對，為什么?答：不對?！敖^熱系”指的是過程中與外界無熱量交換的系統(tǒng)。熱量是指過程中系統(tǒng)與外界間以熱的方式交換的能量，是過程量，過程一旦結束就無所謂“熱量”。物質并不“擁有”熱量。一個系統(tǒng)能否絕熱與其邊界是否對物質流開放無關。試判斷下列各種說法是否正確：(1)定容過程即無膨脹(或壓縮)功的過程；(2)絕熱過程即定熵過程；(3)多變過程即任意過程。答：①膨脹功（壓縮功）都是容積（變化）功，定容過程是一種系統(tǒng)比體積不變，對控制質量或說系統(tǒng)容積不變的過程，因此說定容過程即無膨脹(或壓縮)功的過程是正確的；②絕熱過程指的是系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程。系統(tǒng)在過程中不與外界交換熱量，這僅表明過程中系統(tǒng)與外界間無伴隨熱流的熵流存在，但若為不可逆過程，由于過程中存在熵產，則系統(tǒng)經歷該過程后會因有熵的產生而發(fā)生熵的額外增加，實際上只是可逆的絕熱過程才是定熵過程，而不可逆的絕熱過程則為熵增大的過程，故此說法不正確；③多邊過程是指遵循方程Pvn=常數（n為某一確定的實數）的那一類熱力過程，這種變化規(guī)律雖較具普遍性，但并不包括一切過程，因此說多變過程即任意過程是不正確的。下述說法是否有錯誤：⑴循環(huán)凈功Wnet愈大則循環(huán)熱效率愈高；⑵不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率；⑶可逆循環(huán)的熱效率都相等，。答：⑴說法不對。循環(huán)熱效率的基本定義為：，循環(huán)的熱效率除與循環(huán)凈功有關外，尚與循環(huán)吸熱量Q1的大小有關；⑵說法不對。根據卡諾定理，只是在“工作于同樣溫度的高溫熱源和同樣溫度的低溫熱源間”的條件下才能肯定不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)，離開了這一條件結論就不正確；⑶說法也不正確。根據卡諾定理也應當是在“工作于同樣溫度的高溫熱源和同樣溫度的低溫熱源間”的條件下才能肯定所有可逆循環(huán)的熱效率都相等，，而且與工質的性質與關，與循環(huán)的種類無關。如果式中的溫度分別采用各自的放熱平均溫度和吸熱平均溫度則公式就是正確的，即，不過這種情況下也不能說是“所有可逆循環(huán)的熱效率都相等”，只能說所有可逆循環(huán)的熱效率表達方式相同。下述說法是否正確:.⑴熵增大的過程必定為吸熱過程：⑵熵減小的過程必為放熱過程；⑶定熵過程必為可逆絕熱過程。答：⑴說法不對。系統(tǒng)的熵變來源于熵產和熱熵流兩個部分，不可逆絕熱過程中工質并未從外界吸熱，但由于存在熵產工質的熵也會因而增大；⑵說法是對的。系統(tǒng)的熵變來源于熵產和熱熵流兩個部分，其中熵產必定是正值，因而僅當系統(tǒng)放熱，熱熵流為負值時，系統(tǒng)的熵值才可能減??；⑶這種說法原則上是不對的。系統(tǒng)的熵變來源于熵產和熱熵流兩個部分，其中熵產必定是正值，對于不可逆的放熱過程，其熱熵流為負值，當熱熵流在絕對數值上恰好與熵產一樣時，過程將成為定熵的。因此：可逆的絕熱過程為定熵過程，而定熵過程卻不一定是絕熱過程。下述說法是否有錯誤：⑴熵增大的過程必為不可逆過程；⑵使系統(tǒng)熵增大的過程必為不可逆過程；⑶熵產Sg>0的過程必為不可逆過程；⑷不可逆過程的熵變S無法計算；⑸如果從同一初始態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑，一為可逆，另一為不可逆，則 、、；⑹不可逆絕熱膨脹的終態(tài)熵大于初態(tài)熵，S2>S1，不可逆絕熱壓縮的終態(tài)熵小于初態(tài)熵S2<S1；⑺工質經過不可逆循環(huán)有；。5.試由開口系能量方程一般表達式出發(fā)，證明絕熱節(jié)流過程中，節(jié)流前后工質的焓值不變。（絕熱節(jié)流過程可看作穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，宏觀動能和重力位能的變化可忽略不計）答：開口系一般能量方程表達式為絕熱節(jié)流過程是穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，因此有如下簡化條件，則上式可以簡化為：根據質量守恒，有代入能量方程，有6.什么是理想混合氣體中某組元的分壓力？試按分壓力給出第i組元的狀態(tài)方程。答：在混合氣體的溫度之下，當i組元單獨占有整個混合氣體的容積（中容積）時對容器壁面所形成的壓力，稱為該組元的分壓力；若表為Pi，則該組元的狀態(tài)方程可寫成：PiV=miRiT。7.高、低溫熱源的溫差愈大，卡諾制冷機的制冷系數是否就愈大，愈有利？試證明你的結論。答：否，溫差愈大，卡諾制冷機的制冷系數愈小，耗功越大。（2分）證明：，當不變，時，、。即在同樣下(說明得到的收益相同)，溫差愈大，需耗費更多的外界有用功量，制冷系數下降。（3分）8.一個控制質量由初始狀態(tài)A分別經可逆與不可逆等溫吸熱過程到達狀態(tài)B，若兩過程中熱源溫度均為。試證明系統(tǒng)在可逆過程中吸收的熱量多，對外做出的膨脹功也大。答：經歷可逆或不可逆定溫過程后，按題給兩種情況下過程的初、終狀態(tài)相同，因而系統(tǒng)的熵變相同。由系統(tǒng)的熵方程，對于可逆過程其熵產為零，故熱熵流將大于不可逆過程?？梢姡赡孢^程的熱量將大于不可逆過程；（3分）由熱力學第一定律，，因過程的初、終狀態(tài)相同，熱力學能變化u相同，故可逆與不可逆兩種情況相比，可逆過程的過程功亦較大。（2分）三、計算題：（共50分）1.壓氣機在95kPa、25℃的狀態(tài)下穩(wěn)定地以340m3/min的容積流率吸入空氣，進口處的空氣流速可以忽略不計；壓氣機排口處的截面積為0.025m2，排出的壓縮空氣的參數為200kPa、120℃。壓氣機的散熱量為60kJ/min。已知空氣的氣體常數Rg=0.287kJ/(kg.K)，比定熱容cV=0.717kJ/(kg.K)，求壓氣機所消耗的功率。（16分）解：以壓氣機中空氣為研究對象，其穩(wěn)定工況的能量方程為即（a）其中：將以上數據代入式（a），可得壓氣機所消耗的功率為：N28kg0.1MPa17℃N22kg0.07MPa67℃2.在高溫環(huán)境中有一容器，A側裝有2kg氮氣，壓力為0.07MPa，溫度為67℃；B側裝有8kg氮氣，壓力為0.1MPa，溫度為17℃，。A和B的壁面均為透熱壁面，它們之間用管道和閥門相連，見附圖?，F打開閥門，氮氣由B流向A。氮氣可視為理想氣體，已知氣體常數Rg,N2=297J/(kg·K)，過程中的平均定容比熱容cv=0.742kJ/(kg·K)，若壓力平衡時容器中氣體溫度為t2=40℃，試求：⑴N28kg0.1MPa17℃N22kg0.07MPa67℃解：⑴容器A和B的容積分別為（4分）取A+B中的氣體為系統(tǒng)（CM），m=mA+mB=2+8=10kgV=VA+VB=2.8851+6.8904=9.7755m3（2分）終態(tài)時的氣體壓力（2分）⑵按題給，系統(tǒng)不對外作功，有（