《工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)》試題與答案題解

...wd......wd......wd...《工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)》試題一、填空題〔每題2分，計(jì)20分〕1.如果熱力系統(tǒng)與外界之間沒(méi)有任何形式的能量交換，那么這個(gè)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.假設(shè)組成熱力系統(tǒng)的各局部之間沒(méi)有熱量傳遞，熱力系統(tǒng)將處于熱平衡狀態(tài)。此時(shí)熱力系統(tǒng)內(nèi)部一定不存在(〕。4.假設(shè)組成熱力系統(tǒng)的各局部之間沒(méi)有相對(duì)位移，熱力系統(tǒng)將處于力平衡狀態(tài)。此時(shí)熱力系統(tǒng)內(nèi)部一定不存在(〕。5.干飽和蒸汽被定熵壓縮，將變?yōu)椋?〕。6.濕空氣壓力一定時(shí)，其中水蒸氣的分壓力取決于(〕。7.再熱循環(huán)的目的是(〕。8.回?zé)嵫h(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(dòng)功的改變量?jī)H取決于系統(tǒng)進(jìn)出口狀態(tài)，而與(〕的過(guò)程無(wú)關(guān)。二.判斷題〔每題1分，計(jì)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(xué)能一定升高；〔〕4.只有加熱，才能使氣體的溫度升高；〔〕5.氣體被壓縮時(shí)一定消耗外功；〔〕6.封閉熱力系內(nèi)發(fā)生可逆定容過(guò)程，系統(tǒng)一定不對(duì)外作容積變化功；〔〕7.流動(dòng)功的改變量?jī)H取決于系統(tǒng)進(jìn)出口狀態(tài)，而與工質(zhì)經(jīng)歷的過(guò)程無(wú)關(guān)；〔〕8.在閉口熱力系中，焓h是由熱力學(xué)能u和推動(dòng)功pv兩局部組成。〔〕9.理想氣體絕熱自由膨脹過(guò)程是等熱力學(xué)能的過(guò)程。〔〕10.對(duì)于確定的理想氣體，其定壓比熱容與定容比熱容之比cp/cv的大小與氣體的溫度無(wú)關(guān)?！病?1.一切可逆熱機(jī)的熱效率均一樣；〔〕12.不可逆熱機(jī)的熱效率一定小于可逆熱機(jī)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(guò)程，一為不可逆過(guò)程，則不可逆過(guò)程的熵變等于可逆過(guò)程的熵變；〔〕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(guò)程，一為不可逆過(guò)程，則不可逆過(guò)程的熵變大于可逆過(guò)程的熵變；〔〕15.不可逆過(guò)程的熵變無(wú)法計(jì)算；〔〕16.工質(zhì)被加熱熵一定增大，工質(zhì)放熱熵一定減??；〔〕17.封閉熱力系統(tǒng)發(fā)生放熱過(guò)程，系統(tǒng)的熵必然減少?！病?8.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)；〔〕20.水蒸氣的定溫膨脹過(guò)程滿足Q=W；〔〕三.問(wèn)答題〔每題5分，計(jì)20分〕1.說(shuō)明什么是準(zhǔn)平衡過(guò)程什么是可逆過(guò)程指出準(zhǔn)平衡過(guò)程和可逆過(guò)程的關(guān)系。2.試指出膨脹功，軸功，技術(shù)功，流動(dòng)功的區(qū)別和聯(lián)系，寫出可逆過(guò)程中膨脹功，技術(shù)功的計(jì)算公式。3.寫出開(kāi)口系統(tǒng)穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式的表達(dá)式，說(shuō)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)轱柡蜐窨諝馑?計(jì)算題〔每題10分，計(jì)40分〕1.2kg空氣經(jīng)過(guò)定溫膨脹的可逆過(guò)程，從初態(tài)壓力為p1=9.807bar，t1=300oC膨脹到終態(tài)容積為初態(tài)容積的5倍。試計(jì)算：〔1〕空氣的終態(tài)參數(shù)；〔2〕對(duì)外界所作的膨脹功和交換的熱量；〔3〕熱力學(xué)能，焓和熵的變化量。設(shè)空氣的cp=1.004kJ/(kg·K)，Rg=0.287kJ/(kg·K)，K=1.4。2.兩質(zhì)量一樣，比熱容一樣〔為常數(shù)〕的物體A，B，初溫各為TA與TB，用它們作高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩?，使可逆機(jī)在其間工作，直至兩物體溫度相等為止。試求：〔1〕平衡時(shí)的溫度Tm；〔2〕可逆機(jī)的總功量；〔3〕如果兩物體直接進(jìn)展熱交換至溫度相等，求此平衡溫度Tm及兩物體的總熵變。3.1Kmol的理想氣體，從初態(tài)p1=0.5MPa，T1=340K絕熱膨脹到原來(lái)體積的2倍。氣體的Cp,m=33.44kJ/(mol·K)，Cv,m=25.12kJ/(mol·K)，試確定在下述情況下氣體的終溫，對(duì)外所作的功及熵的變化量。〔1〕可逆絕熱過(guò)程；〔2〕氣體向真空自由膨脹。4.欲設(shè)計(jì)一熱機(jī)，使之能從溫度為973K的高溫?zé)嵩次鼰?000kJ，并向溫度為303K的冷源放熱800kJ。試確定〔1〕此循環(huán)能否實(shí)現(xiàn)〔2〕假設(shè)把此熱機(jī)當(dāng)作制冷機(jī)用，從冷源吸熱800kJ，是否可能向熱源放熱2000kJ此時(shí)，至少需耗多少功填空題1孤立系統(tǒng)2溫度3溫度差4壓力差5過(guò)熱蒸汽6含濕量7增加蒸汽干度8提高進(jìn)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1－5錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)對(duì)6－10對(duì)對(duì)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)11－15錯(cuò)錯(cuò)對(duì)錯(cuò)錯(cuò)16－20錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)問(wèn)答題1、答：〔1〕準(zhǔn)平衡過(guò)程：是假設(shè)過(guò)程中系統(tǒng)所經(jīng)歷的每一個(gè)狀態(tài)都無(wú)限接近平衡態(tài)的過(guò)程，〔2〕可逆過(guò)程：是指如果系統(tǒng)完成了某一過(guò)程之后，再沿著原路逆行，恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，外界也隨之回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)的過(guò)程。〔3〕準(zhǔn)平衡過(guò)程和可逆過(guò)程的關(guān)系：準(zhǔn)平衡過(guò)程著眼于系統(tǒng)內(nèi)的平衡，可逆過(guò)程著眼于系統(tǒng)和外界的總平衡。一個(gè)準(zhǔn)平衡過(guò)程不一定是可逆過(guò)程，但一個(gè)可逆過(guò)程一定是一個(gè)準(zhǔn)平衡過(guò)程?？赡孢^(guò)程是無(wú)耗散的準(zhǔn)平衡過(guò)程。2.答：〔1〕膨脹功：是由于工質(zhì)體積的變化對(duì)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(dòng)能，宏觀位能，軸功；流動(dòng)功：推開(kāi)工質(zhì)流動(dòng)而做的功稱為流動(dòng)功。膨脹功，技術(shù)功，流動(dòng)功的聯(lián)系為：?！?〕可逆過(guò)程中膨脹功的計(jì)算公式：；技術(shù)功的計(jì)算公式：。3.答：〔1〕開(kāi)口系統(tǒng)穩(wěn)定流動(dòng)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(jìn)出口焓的變化，為工質(zhì)宏觀動(dòng)能的變化，為工質(zhì)宏觀位能的變化，系統(tǒng)對(duì)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?！?〕不飽和濕空氣：是由干空氣和過(guò)熱水蒸氣組成的空氣?！?〕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(shí)，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(jì)算題1.解：〔1〕取空氣為熱力系統(tǒng)，對(duì)可逆定溫過(guò)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(guò)程：〔2〕氣體對(duì)外所作的功及交換的熱量：〔3〕過(guò)程中熱力學(xué)能，焓，熵的變化為：2.解：〔1〕取A，B物體及熱機(jī)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(guò)程中放出熱量，B物體為有限冷源，過(guò)程中要吸收熱量，并且：，熱機(jī)為可逆熱機(jī)時(shí)，由能量守恒：?！?〕兩物體直接進(jìn)展能量交換直至溫度相等時(shí)，可列出能量守恒方程：因此：3.解：首先計(jì)算比熱容比：〔1〕對(duì)可逆絕熱過(guò)程：終溫：。對(duì)外所作的功：熵的變化量：〔2〕氣體向真空自由膨脹，有，又過(guò)程絕熱，則，因此由閉口系能量方程，得。即終溫：熵的變化量：4.解：〔1〕方法1：利用克勞修斯積分式來(lái)判斷循環(huán)是否可行，所以此循環(huán)能實(shí)現(xiàn)，且為不可逆循環(huán)?；蚍椒?：利