热力学复习资料
《热力学与传热学》综合复习资料
一、判断题
1、系统由某一状态变化到另一状态，在这两个状态之间所有过程所作的膨胀功都相等。（ ）
2、理想气体不论经历什么样的过程，其焓增均可用dT c h p ?=?2
1 计算。（ ）
3、没有能量耗散的准平衡过程为可逆过程。 （ ） 4．绝热节流前后工质的焓值相等。（ ）
5．若容器中气体的绝对压力没有改变，则其压力表的读数就不会改变。（ ） 二、填空题
1、计算可逆过程膨胀功的基本公式为 ， 用比热计算加热量的基本公式为 。
2、稳定流动能量方程可写作 ，当它用于换热器计算热交换量时可简化为。
3、在两个恒温热源之间有两个可逆循环，其中一个循环的工质是理想气体、热效率为ηA ；另一循环的工质是等离子气体，热效率为ηB 。试比较这两个循环热效率的大小 。
4、某热机在两恒温热源1000K 和400K 之间工作，若热机吸热5000KJ ，那么此热机的最大热效率为 ；最大循环净功为 。 三、简答题
1、在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖好还是空心砖好？为什么？
2、冬天，在相同的室外温度条件下，为什么有风时比无风时感到更冷？
3．在一有空调的房间内，夏天和冬天的室温均控制在20℃。在同样舒适的感觉下，冬天要穿毛衣，而夏天只须穿衬衣，这是为什么？
4．Nu 数和Bi 数均可写成λ
hl 的形式，二者有何区别？
四、名词解释 1、传热过程
2、灰体
3、傅里叶准则
4、格拉晓夫准则 五、计算题
1．容积为V=0.0283m 3的瓶内装有氧气，其压力为p 1=6.865?105
Pa ，温度为T 1=294K 。随后发生泄漏，压力降至p 2=4.901?105
Pa 时被发现，而温度T 2=T 1未变。试问到发现为止共漏去多少kg 氧气？ [氧气R g =260J/(kg.K)]
2．在恒温热源T 1=700 K 和T 2=400K 之间进行循环。当W 0=1000kJ ，Q 2=4000kJ 时，试用计算
说明：循环的方向性。
3．外径为100 mm，表面温度为100 ℃，黑度为0.76的圆筒壁，被水平放置于一温度为20℃的大房间中。已知圆筒壁外表面与空气的纯对流换热系数为7.03W/(m2?K)，试计算单位长度圆筒壁散失到房间中的总热量。
4．水以1.64m/s的速度从内径为25mm的直长管内流过，已知管的内表面温度为90℃，水的进、出口温度为20℃和40℃，试计算为满足要求所需的管子长度。
建议使用公式：
11
.0
4.0
8.0Pr
Re
023
.0??
?
?
?
?
=
w
f
f
f
f
Nu
η
η
)
50
,
10
(4≥
>d l
R
ef
水的物性参数：
30℃时，ρ=995.7kg/m3，c p=4.174kJ/(kg?K)，λ=0.619W/(m?K)，ν=0.805×10-6 m2/s ，η=801.20×10-6 kg/(m?s)，Pr=5.42； 90℃时，η=314.78×10-6 kg/(m?s)。
《热力学与传热学》综合复习资料参考答案
一、判断题 1-5 ×√√√× 二、填空题
1、计算可逆过程膨胀功的基本公式为 ?
=2
1
pdv w ， 用比热计算加热量的基本
公式为 ?=
2
1
cdt q 。
2、稳定流动能量方程可写作 i w z g c h q +?+?+?=2
2
1 ，当它用于换热器
计算热交换量时可简化为12h h h q -=?=。
3、在两个恒温热源之间有两个可逆循环，其中一个循环的工质是理想气体、热效率为ηA ；另一循环的工质是等离子气体，热效率为ηB 。试比较这两个循环热效率的大小ηA =ηB 。
4、某热机在两恒温热源1000K 和400K 之间工作，若热机吸热5000KJ ，那么此热机的最大热效率为 60% ；最大循环净功为 3000kJ 。 三、简答题
1、在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖好还是空心砖好？为什么？
采用空心砖好些。因为空心砖内含有热导率很小的不流动的气体，其导热系数要比实心砖低得多，导热热阻大；在相同的温度条件下，散热损失较少、利于保温。 3、冬天，在相同的室外温度条件下，为什么有风时比无风时感到更冷？
人体与周围大气之间存在对流换热，其强度与流体速度有关：没风时为自然对流，换热强度较小；有风时为强迫对流换热，与没风时相比，对流换热系数大得多。 在相同的气温条件下，人体散热量更多，故而感到更冷
5．在一有空调的房间内，夏天和冬天的室温均控制在20℃。在同样舒适的感觉下，冬天要穿毛衣，而夏天只须穿衬衣，这是为什么？
答：主要是由于人体表面与室内环境辐射换热量在冬夏之间的巨大差别造成的。同一室温下，人体与周围空气间的对流换热强度相同。但是，夏天室内墙壁温度较高（高于20℃），人体表面与其辐射换热量较少，使人体夏天散热量较少。而冬天室内墙壁温度较低（低于20℃），人体表面与其辐射换热量大，使冬天散热量很大。 要想获得同样舒适的感觉，冬天要穿厚毛衣，而夏天只须穿薄衬衣即可。
6．Nu 数和Bi 数均可写成λ
hl 的形式，二者有何区别？
答：（1）Nu 数中的λ为流体的热导率；Bi 数中的λ为导热物体的热导率。（2）Nu 数中的h 为待定参数，Nu 为待定特征数；Bi 数中的h 为已知参数，由第三类边界条件确定，Bi 为已定特征数。（3）物理意义不同。Nu 表示贴壁流体的无量纲的温度梯度，在其它条件相同的情况下，Nu 数可反映对流换热的强弱。 Bi 数表示第三类边界条件下物体内部导热热阻和表面处换热热阻的比值。 四、名词解释 1、传热过程
高温流体通过固体壁面传热于低温流体的过程。
3、灰体
单色吸收率λα与波长无关的物体。 5、傅里叶准则
2
l a F o τ=
，表征物体非稳态导热过程进行的深度。
6、格拉晓夫准则
葛拉晓夫准则——2
3
ν
αtl g G V r ?=，表征流体的浮升力与粘性力的相对大小。
五、计算题
1．容积为V=0.0283m 3
的瓶内装有氧气，其压力为p 1=6.865?105
Pa ，温度为T 1=294K 。随后发生泄漏，压力降至p 2=4.901?105
Pa 时被发现，而温度T 2=T 1未变。试问到发现为止共漏去多少kg 氧气？ [氧气R g =260J/(kg.K)]
解：理想气体状态方程：pV=mR g T
初态时氧气质量为 kg 254.029********
.010865.65111=???==T R V p m g
终态时氧气质量为 kg 181.0294
2600283
.010901.45222=???==T R V p m g
则漏去的氧气质量为 ?m=m 1-m 2=0.254-0.181=0.073 kg
4．在恒温热源T 1=700 K 和T 2=400K 之间进行循环。当W 0=1000kJ ，Q 2=4000kJ 时，试用计算说明：循环的方向性。
解：根据能量守恒得 Q 1=1000+4000=5000（kJ ）
（1）假定为逆向循环，则 08571.22
2
1121<-=-=
?+?=?T Q T Q S S S
T T iso
违反熵增原理，不能进行逆向循环。
（2）若为正向循环时，则有08571.22
2
11>=+-
=?T Q T Q S iso 符合熵增原理，所以进行的是正向循环。 （2分）
5．外径为100 mm ，表面温度为100 ℃ ，黑度为0.76的圆筒壁，被水平放置于一温度为20℃的大房间中。已知圆筒壁外表面与空气的纯对流换热系数为7.03W/(m 2
?K)，试计算单位长度圆筒壁散失到房间中的总热量。
解：这是一个复合表面的换热问题。
先求辐射换热量Φrl ： 已知T w =100+273=373K T ∞=20+273=293K A 1=πdl X 1,2=1.0 A 1?A 2
)(11
1)
(112221
2,1111∞∞-=-++--=
Φb bW b bW r E E A A A X E E A εεεεε
则l
r rl Φ=
Φ)(4
41∞-=T T d W b σπε 49.162)15.29315.373(1067.51.014.376.0448=-?????=-W/m
再求对流换热量Φcl ：
68.176)20100(1.014.303.7)(=-???=-=Φ∞t t d h W c cl πW/m
则总散热损失为：17.33949.16268.176=+=Φ+Φ=Φr c l W/m
4．水以1.64m/s 的速度从内径为25mm 的直长管内流过，已知管的内表面温度为90℃，水的进、出口温度为20℃和40℃，试计算为满足要求所需的管子长度。
建议使用公式：11
.04.08.0Pr Re 023.0???
? ??=w
f
f f f Nu η
η )50,10(4
≥>d
l
R ef
水的物性参数：
30℃时，ρ=995.7kg/m 3，c p =4.174kJ/(kg ?K)，λ=0.619W/(m ?K)，ν=0.805×10-6 m 2
/s ，η=801.20×10-6
kg/(m ?s)，Pr=5.42； 90℃时，η=314.78×10-6
kg/(m ?s)。
解：这是一个管内强迫对流换热问题。
(1)查物性 流体平均温度C t t t f
f f ?=+=
'+''=
302
20
402 壁温t w =90?C
水的物性参数：ρf =995.7kg/m 3，c p f =4.174kJ/(kg ?K)，λf =0.619W/(m ?K)，νf =0.805×10-6
m 2/s ，ηf =801.20×10-6 kg/(m ?s)，Pr f =5.42；ηw =314.78×10-6
kg/(m ?s)。
4
46
10100932.510
805.0025.064.1Re >?=??=
=
-f
f f d
u ν 为湍流 （3）选择公式，计算表面传热系数 假设满足50≥d
l
；又 0.11n 0.4,m ==>，流体被加热时，
f w t t ，则 11
.00.4
f 0.8f f )(
Pr Re 023.0Nu w
f ηη= 11.29278.31420.801)42.5()100932.5(023.011
.04.08.04=?
?
?
??????=
d
Nu h f
f
λ=72.7232025
.0619.011.292=?
=W/(m 2
?K) （4）计算管长 热平衡方程：)()(4
2f w f f pf f f t t dl h t t c u d -='-''=
Φπρπ
)
(4)
(f w f f pf f f t t h t t dc u l -'-''=
∴ρ965.1)
3090(72.72324)
2040(4174025.064.12.992=-??-????=
[m]
校核：506.78025
.0965.1>==d
l
成立，计算可靠。
化工热力学考试复习题
化工热力学标准化作业一 一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因） 1、纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。 2、当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。 3、由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z＜1。 4、纯物质的三相点随着所处的压力或温度不同而改变。 5、在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。 6、纯物质的平衡气化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零， 7、气体混合物的virial系数，如B、C…，是温度的函数。 8*、virial方程和RK方程既可以应用于汽相，又可以用于液相。 9*、在virial方程中，virial系数反映了分子间的相互作用。 10*、Pitzer普遍化方法即为普遍化的压缩因子方法。 二、填空题 1、T温度下的过热纯蒸气的压力p _____p s(T)。 2、表达纯物质的汽液平衡的准则有_____（吉氏函数）、__________（Claperyon方程）。它们（能/不能）推广到其它类型的相相平衡。 3、Lydersen、Pitzer的三参数对应态原理的三个参数分别为___________、__________。
4、对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是______的（相同／不同）；一定温度下的泡点与露点，在p-T图上是______的（重叠／分开），而在p-Ｖ图上是______的（重叠／分开）；泡点的轨迹称为___________，露点的轨迹称为___________，饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为___________；纯物质汽液平衡时，压力称为______，温度称为______。 5、正丁烷的偏心因子ω=，临界压力p c=时，则在T r=时的蒸汽压为___________MPa。 6*、状态方程通常分为三类，分别是__________，__________，__________。7*、在状态方程的分类中，RK方程属于__________，virial方程属于__________。 8*、RK方程是在vdW方程的基础上建立起来的，vdW方程的形式是p=RT/(V －b)－a/V2，RK方程的形式为____________________。 三、计算题 1、将1mol甲烷压缩贮于容积为，温度为的钢瓶内，问此甲烷产生的压力有多大分别用（1）理想气体状态方程；（2）RK方程计算。已知甲烷的临界参数为T c=，p c=。RK方程中a=，b= RT c/p c。 解： 2、质量为500g的氨贮于体积为30000cm3的钢弹内，钢弹浸于温度为65℃的恒瘟水浴中，试分别用下述方法计算氨的压力。（1）理想气体状态方程；（2）RK方程；（3）Pitzer普遍化方法。已知氨的临界常数为T c=，p c=,V c=mol，ω=。RK方程中a=，b= RT c/p c。Virial方程中B(0)=－；B(1)=－。 解： 3、试分别用下列三种方法求出400℃、下甲烷气体的摩尔体积。(1) 用理想
热力学复习题
热力学复习题1 基本概念 表压力或真空度为什么不能当作工质的压力？工质的压力不变化，测量它的压力表或真空表的读数是否会变化？ 解：作为工质状态参数的压力是绝对压力，测得的表压力或真空度都是工质的绝对压力与大气压力的相对值，因此不能作为工质的压力；因为测得的是工质绝对压力与大气压力的相对值，即使工质的压力不变，当大气压力改变时也会引起压力表或真空表读数的变化。 试判断下列叙述是否正确,说明理由。 1)平衡态是系统的热力状态参数不随时间变化的状态。 2)不可逆的热力过程是指工质逆过程无法恢复到初始状态的过程。 3)由于准静态过程都是微小偏离平衡态的过程，故从本质上说属于可逆过程。 4)工质发生热量交换,状态参数中只有一个参数必然要发生变化,这个参数就是温度。 5)任何可逆过程都是准静态过程。 6)封闭系统是指系统内的工质不发生宏观位移的那些系统 有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程。这种说法对吗？ 5．铁棒一端浸入冰水混合物中，另一端浸入沸水中，经过一段时间，铁棒各点温度保持恒定，试问，铁棒是否处于平衡状态？ 6．知道两个参数就可以确定气体的状态，从而可决定其它参数，例如，已知压力和比容就可确定内能和焓，但理想气体的内能和焓只决定于温度，与压力、比容无关，前后是否矛盾，如何理解？ 理想气体的性质 混合气体处于平衡状态时，各组成气体的温度是否相同，分压力是否相同。 将空气视为理想气体，若已知u ，h ，或u ，T ，能否确定它的状态？为什么？ 气体的比热与过程特征有关，为什么还称c p 、c v 为状态参数？ 是非题 1．当某一过程完成后,如系统能沿原路线反向进行回复到初态,则上述过程称为可逆过程。( ) 2．只有可逆过程才能在p-v 图上描述过程进行轨迹。( ) 3．可逆过程一定是准静态过程,而准静态过程不一定是可逆过程。( ) 5．梅耶公式v p C C =R 也能适用于实际气体。( ) 6．混合气体中容积成分较大的组分,则其摩尔成分也较大。( ) 7．压力表读值发生变化,说明工质的热力状态也发生了变化。( ) 8．气体常数与气体的种类及所处的状态均无关。( ) 9．理想气体Cp 和Cv 都是T 的函数, 所以Cp-Cv 也是T 的函数。（ ） 10．向13 m 的气体加热使其温度升高1C ,所需要的热量是气体密度与质量比热的乘积。( ) 选择题
工程热力学期末复习题1答案
一、判断题： 1. 平衡状态一定稳定状态。 2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律； 3．公式d u = c v d t 适用理想气体的任何过程。 4．容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。 5．在T —S 图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。 6．膨胀功与流动功都是过程的函数。 7．当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时，以可逆定温压缩过程最为省功。 8．可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行，并能恢复到初始状态的过程。 9. 根据比热容的定义式 T q d d c ，可知理想气体的p c 为一过程量； 10. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程； 11．在管道内作定熵流动时，各点的滞止参数都相同。 12．孤立系统的熵与能量都是守恒的。 13．闭口绝热系的熵不可能减少。 14．闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。 15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。 16．实际气体绝热节流后温度一定下降。 17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。 18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率； 19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。 20．热力学恒等式du=Tds-pdv 与过程可逆与否无关。 21．当热源和冷源温度一定，热机内工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。 22．从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态，因为气化过程温度未变，所以焓的变化量Δh=c p ΔT=0。 23．定压过程的换热量q p =∫c p dT 仅适用于理想气体，不能用于实际气体。 24．在p －v 图上，通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率。
材料热力学与动力学复习题答案资料
` 一、常压时纯Al 的密度为ρ=cm 3 ，熔点T m =℃，熔化时体积增加5%。用理查得规则和克-克方程估计一下，当压力增加1Gpa 时其熔点大约是多少 解：由理查德规则 RTm Hm R Tm Hm Sm ≈??≈?= ? … 由克-克方程V T H dT dP ??=… 温度变化对ΔH m 影响较小，可以忽略， 代入得 V T H dT dP ??=dT T 1V Tm R dp V T Tm R ?≈??≈… 对 积分 dT T 1 V T Tm R p d T Tm Tm p p p ?? ?+?+?= 整理 ?? ? ???+?=?Tm T 1ln V Tm R p V T R V Tm R Tm T ??=???≈ Al 的摩尔体积 V m =m/ρ=10cm 3=1×10-5 m 3 ~ Al 体积增加 ΔV=5%V m =×10-5m 3 K 14.60314 .810510R V p T 7 9=??=??=?- Tm’=Tm+T ?=++= 二、热力学平衡包含哪些内容，如何判断热力学平衡。 内容：（1）热平衡，体系的各部分温度相等；（2）质平衡：体系与环境所含有的质量不变；（3）力平衡：体系各部分所受的力平衡，即在不考虑重力的前提下，体系内部各处所受的压力相等；（4）化学平衡：体系的组成不随时间而改变。 热力学平衡的判据： （1）熵判据：由熵的定义知dS Q T δ≥不可逆可逆 对于孤立体系，有0Q =δ，因此有 dS 可逆 不可逆 ≥，由于可逆过程由无限多个平衡态组成，因此对于孤立体系有 dS 可逆 不可逆0≥，对于封闭体系，可将体系和环境一并作为整个孤立体系来考虑熵的变化，即平衡 自发环境体系总0S S S ≥?+?=? | （2）自由能判据 若当体系不作非体积功时，在等温等容下，有 ()0 d ,≤V T F 平衡状态自发过程 上式表明，体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由能减小的方向 进行，直至自由能减小到最低值，体系达到平衡为止。 （3）自由焓判据 若当体系不作非体积功时，在等温等压下，有 d ≤G 平衡状态 自发过程 所以体系在等温等容不作非体积功时，任其自然，自发变化总是向自由能减小的方向进
化工热力学复习题(附答案)
化工热力学复习题 一、选择题 1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ C ） A. 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 2. 纯物质的第二virial 系数B （ A ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 3. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 4. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ） " A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 5. 下面的说法中不正确的是 ( B ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。 （C ）偏摩尔性质是强度性质。 （D ）强度性质无偏摩尔量 。 6. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 7. 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( C ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 ` c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 8. 关于化学势的下列说法中不正确的是( A ) A. 系统的偏摩尔量就是化学势 B. 化学势是系统的强度性质 C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 9．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E ) （A ）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。 （C ）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D ）任何纯物质的活度均为1。 （E ）r i 是G E /RT 的偏摩尔量。 10．等温等压下，在A 和B 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B 的偏摩尔体积将（B ） A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 " 11．下列各式中，化学位的定义式是 ( A ) 12．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是（ A ）。 A. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^i /(Y i P)]=1 B. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^ i /P]=1 C. dG i =RTdln f ^i , 0lim →p f i =1 ； D. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p f ^ i =1 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([.??≡??≡??≡??≡μμμμ
武汉大学工程热力学复习题1
工程热力学复习题 第一部分 选择题 001.绝对压力为P ，表压力为P g 真空为P v ，大气压力为P b ，根据定义应有 A ．P ＝P b - P v B ．P ＝P b - P g C ．P ＝P v -P b D ．P ＝P g - P b 002.若过程中工质的状态随时都无限接近平衡状态，则此过程可属于 A ．平衡过程 B ．静态过程 C ．可逆过程 D ．准平衡过程 003.有一过程，如使热力系从其终态沿原路径反向进行恢复至其初态，且消除了正向过程给 外界留下全部影响，则此过程属于 A ．平衡过程 B ．准静态过程 C ．可逆过程 D ．不可逆过程 004.物理量 属于过程量。 A ．压力 B ．温度 C ．内能 D ．膨胀功 005.状态参数等同于 A ．表征物理性质的物理量 B ．循环积分为零的物理量 C ．只与工质状态有关的物理量 D ．变化量只与初终态有关的物理量 006.热能转变为功的根本途径是依靠 A ．工质的吸热 B ．工质的膨胀 C ．工质的放热 D ．工质的压缩 007.可逆循环在T －s 面上所围的面积表示 A ．循环的吸热量 B ．循环的放热量 C ．循环的净功量 D ．循环的净热量 008.热力系储存能包括有 A ．内能 B ．宏观动能 C ．重力位能 D ．推动功 009.只与温度有关的物质内部的微观能量是 A ．内能 B ．内热量 C ．内位能 D ．内动能 010.构成技术功的三项能量是宏观动能增量，重力位能增量和 A ．内功 B ．推动功 C ．膨胀功 D ．压缩功 011.如图所示，工质在可逆过程1～2中所完成的技术功可以可用面积 A ．e+d B ．a+b C ．a+e D ．b+d 012.技术功W t 与膨胀功W 的关系为 A ．w t ＝w+ p 1v 1- p 2v 2. B ．w t ＝w+ p 2v 2- p 1v 1- C ．w t ＝ w+ p 1v 1 D ．w t ＝ w+ p 2v 2 013.当比热不能当作定值时，理想气体的定压比热 A ．C p ＝p T u ??? ???? B ． C p ＝p T h ??? ???? C ．C p ＝dT du D ．C p ＝dT dh 014..理想气体的定容比热C v 与比热比κ，气体常量R 的关系为C v A ． 1+κR B ．1-κκR C ．1-κR D ．1 +κκR
热力学习题(答案)
一、9选择题（共21分，每题3分） 1、1.1mol理想气体从p-V图上初态a分别经历如图所示的(1)或(2)过程到达末态b.已知T a
(B)净功增大,效率降低; (C) 净功和效率都不变; (D) 净功增大,效率不变. 4、一定量的理想气体分别由图中初态a经①过程ab和由初态a’经②过程初态a’cb到达相同的终态b, 如图所示,则两个过程中气体从外界吸收的热量Q1,Q2的关系为[ B ] (A) Q1<0,Q1>Q2 ; (B) Q1>0, Q1>Q2 ; (C) Q1<0,Q1 1、化工热力学的研究方法：宏观研究方法 微观研究方法。 2、热力学体系：孤立体系（无物质无能量） 封闭体系（无物质 有能量） 敞开体系（有物质 有能量）。 3、体系 环境：在热力学分析中，将研究中涉及的一部分物质（或空间）从其余物质（或空间）中划分出来。其划分出来部分称为体系，其余部分称为环境。 4、状态函数：描述体系所处状态的宏观物理量成为热力学变量（状态函数）。常用的状态函数有压力、温度、比容、内能、焓、熵、自由焓等。 5、循环：体系经过一系列的状态变化过程后，最后由回到最初状态，则整个的变化称为循环。分为正向循环和逆向循环。 6、临界点：气化线的另一个端点是临界点C ，它表示气液两相能共存的最高压力和温度，即临界压力c p 和临界温度c T 。 7、临界点的数学表达式：临界等温线在临界点上的斜率和曲率都等于零。数学上表示为 0=??? ????=c T T V p （2-1） 022=???? ????=c T T V p （2-2） 8、直线直径定律：当以饱和液体和饱和蒸气密度的算术平均值对温度作图时，得一近似的直线。 9、纯物质的p-V-T 图：P 5 10、理想气体状态方程：RT pV = （2-4） 式中，p 为气体压力；V 为气体摩尔体积；T 为绝对温度；R 为通用气体常数 8.314J/(mol ·K) 11、范德华方程（van der Waals 方程）： 2V a b V RT p --= （2-5） 其中c c p T R a 642722=；c p RT b 8=。 12、R-K 方程： ) (5.0b V V T a b V RT p +--= （2-6） 其中c c p T R a /42748.05.22=;c c p RT b /08664.0=。 建筑环境与设备工程专业 一、选择题(每小题3分，共分) 1.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为( B ) A.真空pv=0.08Mpa B.表压力pg=0.08MPa C.真空pv=0.28Mpa D.表压力pg=0.28MPa 2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则( A ) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是( B ) A.q=0 B. Wt=W C. Wt>W D. Wt A.焓值增加 B.焓值减少 C.熵增加 D.熵减少 7.空气在渐缩喷管内可逆绝热稳定流动，其滞止压力为0.8MPa，喷管后的压力为0.2MPa，若喷管因出口磨损截去一段，则喷管出口空气的参数变化为( C ) A.流速不变，流量不变 B.流速降低，流量减小 C.流速不变，流量增大 D.流速降低，流量不变 8.把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压，经( A )过程气体终温最高。 A.绝热压缩 B.定温压缩 C.多变压缩 D.多级压缩 9._________过程是可逆过程。( C ) A.可以从终态回复到初态的 B.没有摩擦的 C.没有摩擦的准平衡 D.没有温差的 10.绝对压力p, 真空pv，环境压力Pa 间的关系为( D ) A.p+pv+pa=0 B.p+pa－pv=0 C.p－pa－pv=0 D.pa－pv－p=0 11 Q.闭口系能量方程为( D ) A. +△U+W=0 B.Q+△U－W=0 C.Q－△U+W=0 D.Q－△U－W=0 12.气体常量Rr( A ) 第一章 基本概念及定义 一、填空题 1、热量与膨胀功都是 量，热量通过 差而传递热能，膨胀功通过 差传递机械能。 2、使系统实现可逆过程的条件是：（1） ，（2） 。 3、工质的基本状态参数有 、 、 。 4、热力过程中工质比热力学能的变化量只取决于过程的___________而与过程的路经无关。 5、热力过程中热力系与外界交换的热量，不但与过程的初终状态有关，而且与_______有关。 6、温度计测温的基本原理是 。 二、判断题 1、容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。（ ） 2、无论过程是否可逆，闭口绝热系统的膨胀功总是等于初、终态的内能差。（ ） 3、膨胀功的计算式?= 2 1 pdv w ，只能适用于可逆过程。 （ ） 4、系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下（不考虑外力场作用），宏观热力性质不随时间而变化的状态。（ ） 5、循环功越大，热效率越高。（ ） 6、可逆过程必是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。（ ） 7、系统内质量保持不变，则一定是闭口系统。（ ） 8、系统的状态参数保持不变，则系统一定处于平衡状态。（ ） 9、孤立系统的热力状态不能发生变化。（ ） 10、经历一个不可逆过程后，系统和外界的整个系统都能恢复原来状态。（ ） 三、选择题 1、闭口系统功的计算式21u u w -=（ ）。 （A ）适用于可逆与不可逆的绝热过程 （B ）只适用于绝热自由膨胀过程 （C ）只适用于理想气体绝热过程 （D ）只适用于可逆的绝热过程 2、孤立系统是指系统与外界（ ）。 （A ）没有物质交换 （B ）没有热量交换 （C ）没有任何能量交换 （D ）没有任何能量传递与质交换 3、绝热系统与外界没有（ ）。 （A ）没有物质交换 （B ）没有热量交换 （C ）没有任何能量交换 （D ）没有功量交换 第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。G S H U ??=?=?,,0,0但和 0不一定等于A ?，如一体积等于2V 的绝热刚性容器，被一理想的隔板一分为二，左侧状 态是T ，P 的理想气体，右侧是T 温度的真空。当隔板抽去后，由于Q ＝W ＝0， 0=U ?，0=T ?，0=H ?，故体系将在T ，2V ，0.5P 状态下达到平衡，()2ln 5.0ln R P P R S =-=?，2ln RT S T H G -=-=???，2ln RT S T U A -=-=???） 2. 封闭体系的体积为一常数。（错） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。） 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等， 初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态压力相 等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 6. 自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。（错。有时可能不一致） 三、填空题 1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。 2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。 3. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。 4. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。 5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1 =1.980cal mol -1 K -1。 第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程 一、是否题 1. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。） 2. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是超临 界流体。） 3. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。（对。则纯物质的P －V 相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。） 4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（错。纯物质的三相平衡时，体系自 由度是零，体系的状态已经确定。） . ΔG=0 的过程应满足的条件是 (A) 等温等压且非体积功为零的可逆过程 (B) 等温等压且非体积功为零的过程 (C) 等温等容且非体积功为零的过程 (D) 可逆绝热过程 答案：A 2. 在一定温度下，发生变化的孤立体系，其总熵 （A）不变 (B) 可能增大或减小 (C) 总是减小 (D)总是增大 答案：D。因孤立系发生的变化必为自发过程，根据熵增原理其熵必增加。 3. 对任一过程，与反应途径无关的是 (A) 体系的内能变化 (B) 体系对外作的功 (C) 体系得到的功 (D) 体系吸收的热 答案：A。只有内能为状态函数与途径无关，仅取决于始态和终态。 4. 下列各式哪个表示了偏摩尔量： (A) (B) (C) (D) 答案：A。首先根据偏摩尔量的定义，偏导数的下标应为恒温、恒压、恒组成。只有A和D符合此条件。但D中的不是容量函数，故只有A是偏摩尔量。 5．氮气进行绝热可逆膨胀 ΔＵ＝０ (B) ΔＳ＝０ (C) ΔA＝０ (D) ΔＧ＝０ 答案：B。绝热系统的可逆过程熵变为零。 6．关于吉布斯函数G, 下面的说法中不正确的是 (A) ΔG≤W'在做非体积功的各种热力学过程中都成立 (B) 在等温等压且不做非体积功的条件下, 对于各种可能的变动, 系统在平衡态的吉氏函数最小 (C) 在等温等压且不做非体积功时, 吉氏函数增加的过程不可能发生 (D) 在等温等压下, 一个系统的吉氏函数减少值大于非体积功的过程不可能发生 答案：A。因只有在恒温恒压过程中ΔG≤W'才成立。 7．关于热力学第二定律下列哪种说法是错误的 (A) 热不能自动从低温流向高温 (B) 不可能从单一热源吸热做功而无其它变化 (C) 第二类永动机是造不成的 (D) 热不可能全部转化为功 答案：D。正确的说法应该是，热不可能全部转化为功而不引起其它变化 8．关于克劳修斯-克拉佩龙方程下列说法错误的是 (A) 该方程仅适用于液-气平衡 (B) 该方程既适用于液-气平衡又适用于固-气平衡 (C) 该方程假定气体的体积远大于液体或固体的体积 (D) 该方程假定与固相或液相平衡的气体为理想气体 答案：A 9．关于熵的说法正确的是 (A) 每单位温度的改变所交换的热为熵 (B) 可逆过程熵变为零 (C) 不可逆过程熵将增加 (D) 熵与系统的微观状态数有关 工程热力学复习题 一、1.水蒸气定压发生过程在P-V和T-S图上所表示的特征归纳为一点：临界点， 二线：饱和水线饱和蒸汽线；三区：未饱和水，湿饱和蒸汽，过饱和蒸汽。 2.孤立系统中进行可逆变化时系统总熵不变，进行不可逆变化时总熵必增 大。 3.如果势力系处于不平衡状态下，则不能在状态图上标示。 4.组成制冷系统的四大设备是换热器、压缩机、膨胀机、冷却器。 5.在最高温度与最低温度相同的所有的循环中以卡诺循环的热效率最高。 6.湿空气含水蒸气和干空气两种成分。 7.错误！未找到引用源。运用于闭口系统，理想和实际气体，可逆和不可逆过程。 8.将相同质量的氢气和氧气分别储存在相同容器内，二容器温度相等，两者 压力为氢气压力>氧气压力。 9.朗肯循环由两个等压和两个绝热过程构成。 10.理想气体的焓是温度的单值函数。 11.水蒸气定压加热过程水加热生成过热蒸汽经五种变化，即过冷水，饱和水， 湿饱和蒸汽，干饱和蒸汽，过热蒸汽。 12.在T-S图中任意逆过程吸热小于放热 13.定量的某种气体经历某种过程不可能发生的是吸热降温对外做负功 14.同一地区阴雨天的大气压力比晴天的压力高 15.可逆过程一定是准静态过程。 16.水蒸气定压气化过程温度不变 17.卡诺循环由两个等温过程和两个等熵过程组成。 18.经一个不等温传热热量的可用能减小，废热增大。 19.经过一个不可逆过程，工质可以恢复原来状态 20.缩放管进口参数P1下和背压p一定时，在渐扩管切去一段，则出口面积 减小这出口速度c减小，流量Q不变。 21.理想气体可逆定温过程焓不变。 22.不可逆过程的熵产必定大于零。 23.工质经历一个不可逆过程后，熵不变。 24.迈耶公式Cp-Cv=Rg适用于理想气体是否定比热容不限。 25.焓的表达式H=U+PV 26.理想气体的比热容随气体的种类而不同，但对某种气体而言，比热容是气体的单值函数。 27.不可逆循环的熵产必然大于零 28.绝热过程P错误！未找到引用源。=常数，k=Cp/Cv，适用于理想气体定比 热容可逆绝热过程。 29.郎肯循环可理想化为两个定压过程和两个等熵过程。 二、 1.稳定状态不一定是平衡状态（正确） 2.绝热闭口系的熵增就是孤立系的熵增（错误） 3.绝热节流后气体的温度可能升高。（错误） The problems of the second law 1 The solar energy flux is about 4J cm 2/min. in no focusing collector the surface temperature can reach a value of about 900℃. If we operate a heat engine using the collector as the heat source and a low temperature reservoir at 25℃, calculate the area of collector needed if the heat engine is to produce 1 horse power. Assume the engine operates at maximum efficiency. (2.1) Solution ) (664.0)(74660 104273900)25900(24 m S W t W P St Q T T T W H H L H === ??+-=-= 2 A refrigerator is operated by 0.25 hp motor. If the interior of the box is to be maintained at -20℃ ganister a maximum exterior temperature of 35℃, what the maximum heat leak (in watts) into the box that can be tolerated if the motor runs continuously? Assume the coefficient of performance is 75% of the value for a reversible engine. (2.2) Solution:)(114474625.020 35202733475 .0% 75W P P T T T P Q T T T W L L L L H H H L H =??+-?= -=-= 3 suppose an electrical motor supplies the work to operate a Carnot refrigerator. The interior of the refrigerator is at 0℃. Liquid water is taken in at 0℃ and converted to ice at 0℃. To convert 1 g of ice to 1 g liquid. △H=334J/g is required. If the temperature outside the box is 20℃, what mass of ice can be produced in one minute by a 0.25 hp motor running continuously? Assume that the refrigerator is perfectly insulated and that the efficiencies involved have their largest possible value. (2.3) Solution: ) (4576033474625.020 273 g m M m P P T T T P L L L L H ===??= -= 4 under 1 atm pressure, helium boils at 4.126K. The heat of vaporization is 84 J/mol what size 化工热力学复习总结 第一章、绪论 一、化工热力学的目的和任务 通过一定的理论方法，从容易测量的性质推测难测量的性质、从有限的实验数据获得更系统的物性的信息具有重要的理论和实际意义。 化工热力学就是运用经典热力学的原理，结合反映系统特征的模型，解决工业过程（特别是化工过程）中热力学性质的计算和预测、相平衡和化学平衡计算、能量的有效利用等实际问题。 二、1-2化工热力学与物理化学的关系 化工热力学与物理化学关系密切，物理化学的热力学部分已经介绍了经典热力学的基本原理和理想系统（如理想气体和理想溶液等）的模型，化工热力学将在此基础上，将重点转移到更接近实际的系统。 三、热力学性质计算的一般方法 (1)基于相律分析系统的独立变量和从属变量； (2)由经典热力学原理得到普遍化关系式。特别是将热力学性质与能容易测量的p、V、T及组成性质和理想气体等压热容联系起来； (3)引入表达系统特性的模型，如状态方程或活度系数； (4)数学求解。 第2章流体的P-V-T关系 1.掌握状态方程式和用三参数对应态原理计算PVT性质的方法。 2.了解偏心因子的概念，掌握有关图表及计算方法。 1.状态方程：在题意要求时使用该法。 ①范德华方程：常用于公式证明和推导中。 ②R—K 方程： ③维里方程： 2.普遍化法：使用条件：在不清楚用何种状态方程的情况下使用。 三参数法： ①普遍化压缩因子法 ②普遍化第二维里系数法 3、Redlich-Kwong（RK）方程 3、Soave（SRK）方程 4、Peng-Robinson（PR）方程 () 22 a0.45724c r c R T T P α =0.0778c c RT b P = §2-5高次型状态方程 5、virial方程 virial方程分为密度型： 和压力型： 第3章纯物质的热力学性质 1、热力学性质间的关系 工程热力学期末试卷 建筑环境与设备工程专业适用 （闭卷，150分钟） 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分，共40分) 1. 什么是热力过程？可逆过程的主要特征是什么？ 答：热力系统从一个平衡态到另一个平衡态，称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小，即准静过程，且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量，设环境温度为30°C ，试问这部分热量的火用（yong ）值（最大可用能）为多少？ 答： =??? ? ?++- ?=15.27350015.273301500,q x E 303.95kJ 3. 两个不同温度（T 1,T 2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2，证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明：四个子系统构成的孤立系统熵增为 （1分） 对热机循环子系统： 1分 1分 根据卡诺定理及推论： 1分 4. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空，如右图所示。若将隔板抽去，试分析容器中空气的状态参数（T 、P 、u 、s 、v ）如变化，并简述为什么。 答：u 、T 不变，P 减小，v 增大，s 增大。 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W 1212 00ISO Q Q S T T -?= +++R 0S ?= iso S ?= 5. 试由开口系能量程一般表达式出发，证明绝热节流过程中，节流前后工质的焓值不变。（绝热节流过程可看作稳态稳流过程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计） 答：开口系一般能量程表达式为 绝热节流过程是稳态稳流过程，因此有如下简化条件 ， 则上式可以简化为： 根据质量守恒，有 代入能量程，有 6. 什么是理想混合气体中某组元的分压力？试按分压力给出第i 组元的状态程。 答：在混合气体的温度之下，当i 组元单独占有整个混合气体的容积（中容积）时对容器壁面所形成的压力，称为该组元的分压力；若表为P i ，则该组元的状态程可写成：P i V = m i R i T 。 7. 高、低温热源的温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大，愈有利？试证明你的结论。 答：否，温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数愈小，耗功越大。（2分） 证明：T T w q T T T R ?==-= 2 2212ε，当 2q 不变，T ?↑时，↑w 、↓R ε。即在同样2q 下(说明 得到的收益相同)，温差愈大，需耗费更多的外界有用功量，制冷系数下降。（3分） 8. 一个控制质量由初始状态A 分别经可逆与不可逆等温吸热过程到达状态B ，若两过程中热源温度均为 r T 。试证明系统在可逆过程中吸收的热量多，对外做出的膨胀功也大。 第一章、绪论 一、化工热力学的目的和任务 通过一定的理论方法，从容易测量的性质推测难测量的性质、从有限的实验数据获得更系统的物性的信息具有重要的理论和实际意义。 化工热力学就是运用经典热力学的原理，结合反映系统特征的模型，解决工业过程（特别是化工过程）中热力学性质的计算和预测、相平衡和化学平衡计算、能量的有效利用等实际问题。 二、1-2化工热力学与物理化学的关系 化工热力学与物理化学关系密切，物理化学的热力学部分已经介绍了经典热力学的基本原理和理想系统（如理想气体和理想溶液等）的模型，化工热力学将在此基础上，将重点转移到更接近实际的系统。 三、热力学性质计算的一般方法 (1)基于相律分析系统的独立变量和从属变量； (2)由经典热力学原理得到普遍化关系式。特别是将热力学性质与能容易测量的p、V、T及组成性质和理想气体等压热容联系起来； (3)引入表达系统特性的模型，如状态方程或活度系数； (4)数学求解。 第2章流体的P-V-T关系 1.掌握状态方程式和用三参数对应态原理计算PVT性质的方法。 2.了解偏心因子的概念，掌握有关图表及计算方法。 1.状态方程：在题意要求时使用该法。 ①范德华方程：常用于公式证明和推导中。 ②R—K 方程： ③维里方程： 2.普遍化法：使用条件：在不清楚用何种状态方程的情况下使用。 三参数法： ①普遍化压缩因子法 ②普遍化第二维里系数法 3、Redlich-Kwong（RK）方程 3、Soave（SRK）方程 4、Peng-Robinson （PR ）方程 () 22 a 0.45724c r c R T T P α= 0.0778 c c RT b P = §2-5高次型状态方程 5、virial 方程 virial 方程分为密度 型： 和压力型： 第3章 纯物质的热力学性质 1、热力学性质间的关系 dU TdS pdV =- H=U+PV dH TdS Vdp =+ A=U-TS dA SdT pdV =-- G=H-TS dG SdT Vdp =-+ Maxwell 关系式 S V T P V S ?????? =- ? ??????? S P T V P S ?????? = ? ??????? V T P S T V ??????= ? ??????? P T V S T P ?????? =- ? ??????? 转换公式： 1Z X Y X Y Z Y Z X ??????? ??=- ? ? ?????????? 3.2计算H ?和S ?的方法 1.状态方程法： P P V dH C dT V T dP T ?? ???=+- ???????? P P C V dS dT dP T T ???=- ???? 2.剩余性质法： ①普遍化压缩因子图 ()()0 1 R R R T C C C H H H RT RT RT ω =+ ()()0 1 R R R T S S S R R R ω = +化工热力学复习资料讲解
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