工程热力学练习题
填空：
1. 多级压缩及中间级冷却的优点是 降低排气温度 、 减少耗功 。
2. 理想气体在可逆定温过程中的膨胀功为d w p v =?。；技术功为d t w v p =-?。
3. 理想气体绝热节流后其压力 减少 ，焓 不变 ，比容 增加 ，温度 不
变 。（因为节流是等焓过程）
4. 克劳修斯积分()/Q T δ? < 0 为不可逆循环。
5. 卡诺循环是由两个 等温 过程和两个 等熵 过程所构成。
6. 流体流经管道某处的流速与 当地声速 的比值称为该处流体的马赫数。
7. 由热力系与外界发生 热量 交换而引起的熵变化称为熵流。
8. 状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 2 个相互独立的状态参数
就可以确定它的平衡状态。
9. 如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使 系统和环
境 都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。
10. 按循环方向不同，卡诺循环可分为 卡诺循环 、 逆卡诺循环 。其中制
冷循环采用的是 逆卡诺循环 循环。
11. 技术功由 宏观动能 、 宏观势能 、 轴功 三部分构成
12. 定容、定压、定温、绝热四中典型的热力过程多变指数分别是 ∞ 、 0 、
1 、 k 。
13. 焓与内能及推动功三者的关系是 h=u+pv 。
14. 只有 准静态 过程才能用参数坐标图上的连续实线表示。
15. 理想气体的四种典型基本热力过程是 定压过程 、 定温过程 、 定容
过程 、 绝热过程 。
16. 理想气体的定压比热与定容比热是定值，其差值是 气体常数 。
17. 不可逆循环的熵的积分式是d 0s >?。
18. 热力学第二定律的克劳修斯说法为：不可能将热从低温物体传至高温物体而不引起其它变化。
19. 逆卡诺循环的四个热力过程分别是 绝热压缩 、 定压吸热 、 绝热膨
胀 、 定压放热 。
20. 流体由滞止状态加速到马赫数＜1时喷管形状采用的是 减缩 喷管；加速到
马赫数＞1喷管形状采用的是 缩放（拉法尔） 喷管。
21. 被人为分割出来的研究对象称之为 系统 ；分割热力系统与外界的分界面
称为 界面 ；
22. 空气经过一个热力过程后热力学能增加67kJ ，并消耗外功1257kJ ，则此过程
为 放热 过程。（填“吸热”或“放热”）
23. 热量与膨胀功都是＿过程＿量，热量通过＿温度＿差而传递热能，膨胀功通
过＿压力差 传递机械能。
24. 当气流速度以超音速流入变截面短管，作为喷管其截面变化宜采用＿扩张＿型，作为扩压管其截面变化宜采用＿缩小＿型。
25. w = 2
1
pdv ?适用于＿准静态＿过程。
26. 熵流是由 传热 引起的。
27. 克劳修斯封闭积分()/Q T δ? =0 为可逆循环。
28. 同样大小的容器内分别储存了同样温度的氢气和氧气，若二个容器内气体的
压力相等，则二种气体质量的大小关系为m 氢气 < m 氧气。
29. 状态方程表示的是基本状态参数 p 、v 、T 之间的关系。
30. 系统经历一个过程后，令过程逆行能使系统与外界同时恢复到初始状态而不
留下任何痕迹的过程称为 可逆过程 。
31. 需要高压气体时，将单级压缩改为多级压缩中间冷却可以使得排气温度 降
低 ，压缩耗功 减少 。
32. ?指的是热源传出的热量中理论上可转化为 功 的热量。
33. 在气体由亚音速增速到超音速的过程中，通过缩放喷管的气体流量由 喉部
截面决定。
34. 有两瓶不同的气体，一瓶是氮气，一瓶是氦气，它们的压强、温度相同，但
体积不同，则单位体积内的分子数 不同 ；单位体积内的气体的质量 不同 ；
两种气体分子的平均平动动能 相同 。（填“相同”、“不同”）
35. 在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越
高 、水蒸气含量越 多 ，湿空气越潮湿。
36. 状态参数的封闭积分表示为 d 0x =?。
37. 所采用的工质的分子量增大，能获得的卡诺循环效率 不变 。
38. 一卡诺热机低温热源的温度T 2=37℃，效率=31%，高温热源的温度T 1=
449K/176℃ 。
39. 违反热力学第二定律的永动机称为第 二 类永动机，违反能量守恒定律的
永动机称为第 一 类永动机.
40. 与物质的量无关的参数称为 强度参数 ，与物质的量有关的参数称为 广
延参数 。
41. 由可压缩物质组成，无化学反应、与外界只交换容积变化功的有限物质系统
称为 简单可压缩系统 。
42. 已知当地大气压为0.1MPa ，一压力容器中被测工质的表压力为2MPa ，此时
的绝对压力是 2.1MPa 、若容器的真空度是0.05MPa，则此次容器的绝对压力是0.05 MPa 。
43.孤立系是指系统与外界既无能量交换也无质量交换的热力系。
44.供热系数与制冷系数之间的差值等于 1 。
45.热力系统的总能由内部储存能和外储存能两部分构成，其中外部储
存能由宏观动能和宏观势能两部分构成。
46.马赫数由＜1转为马赫数＞1时，喷管形状采用的是缩放喷管。
47.冬季用暖气取暖，若不采取其它措施，则室内空气温度增大而相对湿度
减小。（填增大、不变或减小）
48.相互接触的物体，若他们处于热平衡，则他们的温度必相等。
49.从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，不可逆途径的△S较可
逆过程△S相等。（填大、小或相等）
50.在循环增压比一定时，循环增温比增加，实际燃气轮机的效率将增加。
51.燃气轮机定压加热理想循环由等熵压缩、定压吸热、等熵膨胀、定
压放热四个过程组成。
52.简单郎肯循环的四个热力过程分别是等压吸热、绝热膨胀、等压
放热、绝热压缩。
53.对多变过程方程pv n=c讨论。
当n=0时是等压过程；当n=1时是等温过程；
当n=k时是绝热过程；当n=∞时是等容过程。
54.理想气体的基本状态参数是温度、压力、比体积。
55.活塞式内燃机工作的三种理想循分别是混合加热的理想循环、定容加热的理
想循环、定压加热的理想循环。
56.表示混合加热的三个特征参数是压缩比、定压预胀比、定容增压比。
57.技术功由宏观动能、宏观势能、轴功三部分构成。
58.热力学第二定律的两种典型的表述分别是克劳修斯说法和开尔文
说法。
59.理想混合加热循环的五个热力过程分别是绝热压缩、等容加热、
定压加热、绝热压缩、等压放热。
60.蒸汽压缩机制冷的四个典型压缩过程分别是定压吸热、绝热压缩、
定压放热、绝热节流。
61.水蒸气的一点、两线、三区具体指的是：一点（临界点）、两线（饱和水）
（饱和汽）、三区（未饱和水区）（湿蒸汽区）（过热蒸汽区）。62.热力系统与外界间的相互作用一般说有三种，即系统与外界间的质量交换、
热量交换和功量交换。
63.在可逆过程中，工质吸热，熵增大。（增大或减小）
64.已知某种理想气体在30℃时，c p=1.005kJ/(kg·K)，c v=0.718 kJ/(kg·K)。该气
体在100℃时的气体常数R g= 0.287 kJ/(kg·K)。
65.气体经历不可逆吸热过程后，其熵变ΔS > 0；过程的熵流S f > 0；过程的熵
产S g > 0。
66.与外界既无能量交换也无物质交换的热力系称为孤立热力系，该系统经历
> 0。
过程后熵增△S
iso
67.按循环方向不同，卡诺循环可分为卡诺循环、逆卡诺循环。其中动力
循环采用的是卡诺循环。
68.热力学第二定律的开尔文表述为：不可能由高温热源吸热，使之全部转化为
功，而不留下其它变化。
69.压力的两种表示方法分别是绝对压力、相对压力，两种压力之间的换算关系
式绝对压力=表压力+大气压力。
70.若已知工质的表压力为0.07MPa，当地大气压力为0.1MPa。则工质的绝对压
力为0.17MPa。
71.按照系统与外界之间物质和能量的交换情况，系统可分为开口系统、闭
口系统、绝热系统、孤立系统。
72.温度是判断热力系是否达到热平衡的依据。
73.系统与外界之间没有能量传递和物质交换的系统，称为孤立系统。
74.某工质在某过程中内能增加15kJ，对外作功15kJ，则此过程中工质与外界交
换热量Q＝30 kJ。
75.露点是对应于湿空气中水蒸气分压力下的饱和温度。
76.工质在热机中经历一个不可逆循环回到初态，其熵的变化量总是0 。
77.单位质量的理想气体被定容加热时，由于温度升高，则压强增大。
78.湿空气加热过程的特征是湿空气的含湿量不变。
79.对逆卡诺致冷循环，冷热源的温差越大，则致冷系数越小。
80.在最高温度与最低温度相同的所有循环中，以卡诺循环的热效率为最高。
81.相互接触的物体，若它们处于热平衡，则它们的温度必相等。
82.某工质在某过程种内能增加15kJ，对外作功15kJ，则此过程中工质与外界交
换热量Q＝30 KJ。
83.某种蒸气经历不可逆吸热过程后，其熵变ΔS＞0；过程的熵流S f＞0；
过程的熵产S g＞0
84.对逆卡诺致冷循环，冷热源的温差越大，则致冷系数越小。
85.当湿蒸汽的干度x＝0时，工质全部为饱和液体。
86.系统与外界之间没有任何物质和能量交换的系统，称为孤立系统。
87.在最高温度与最低温度相同的所有循环中，以卡诺循环的热效率为最高。
88.温度是判断热力系是否达到热平衡的依据。
89.湿空气加热过程的特征是湿空气的含湿量不变。
90.在喷管中，双原子气体的临界压力比为0.528 。
选择题练习：
1.如果热机从热源吸热100kJ，对外作功100kJ，则（B ）。
A．违反热力学第一定律B．违反热力学第二定律
C．不违反第一、第二定律D．A和B
2.理想气体的焓是（C ）的单值函数。
A. 压力
B. 比体积
C. 温度
D. 热力学能
3.闭口系统从热源取热5000kJ，系统的熵增加为20 kJ/K，如系统在吸热过程
中温度保持为300K，则这一过程是（ B ）。
A. 可逆的
B. 不可逆的
C. 不能实现的
D. 不能确定的
4.多变过程是指（D ）。
A. 一切热力过程
B. 一切可逆过程
C. 一切不可逆过程
D. 一切符合pv n=const的过程
5.下列说法正确的是（C ）。
A. 不可逆的热力过程是指工质热力过程逆过程无法恢复到初始状态的过程
B. 由于准静态过程都是微小偏离平衡状态的过程，故从本质上说属于可逆
过程
C. 任何可逆过程都是准静态过程
D. 平衡状态是系统的热力状态参数不随时间变化的状态
6.卡诺循环在T1及T2两热源间工作，T1＝1273 K、T2＝293K，从热源T1放出
每100 kJ热量中有（B ）能够变成循环净功？
A. -77 kJ；
B. 77 kJ
C. 23 kJ；
D. -23 kJ
7.某种理想气体，气体常数R g＝0.277 kJ/(kg·K)，绝热指数k=1.384，则c v＝
（ D ）。
A. 0.116 kJ/(kg·K)
B. 0.998 kJ/(kg·K)
C. 0.393 kJ/(kg·K)
D. 0.721 kJ/(kg·K)
8.湿空气在外界的总压力不变以及干球温度不变的条件下，湿球温度越低，其
含湿量（ B ）。
A. 越大
B. 越小
C. 不变
D. 不确定
9.闭口系统是指（A ）的系统
A. 与外界没有物质交换
B. 与外界没有热量交换
C. 与外界既没有物质交换也没有热量交换
D. 与外界没有功的交换
10.提高循环热效率的不正确的途径是（D ）。
A. 尽量提高高温热源温度
B. 尽量降低低温热源温度
C. 尽可能使实际的热力循环接近理想卡诺循环
D. 尽量增大各种传热温差
11.孤立系统是指（D ）的系统。
A. 与外界没有物质交换
B. 与外界没有热量交换
C. 与外界没有功的交换
D. A+B+C
12.当理想气体的密度不变而压力升高时，其比体积（C ）。
A. 增大
B. 减少
C. 不变
D. 不一定
13.工质经过一个循环，又回到初态，其内能（C ）。
A. 增加
B. 减少
C. 不变
D. 变化不定
14.d q=d u+d w的适用范围是（D ）。
A. 理想工质，可逆过程
B. 任意工质，可逆过程
C. 理想工质，任意过程
D. 任意工质，任意过程
15.热力学第二定律指出（C ）。
A. 能量只能转换不能增加或消灭
B. 能量只能增加或转换不能消灭
C. 能量在转换中是有方向性的
D. 能量在转换中是无方向性的
16.理想气体在高温热源温度T H和低温热源温度T L之间的卡诺循环的热效率为
（ A ）。
A. (T H-T L)/T H
B. T H/(T H-T L)
C. T L/(T H-T L)
D. (T L-T H)/T H
17.理想气体绝热过程中，工质的熵的变化量（D ）。
A. ＞0
B. ＜0
C. ＝0
D. ≥0
18.在p-v图上的任意一个正循环，其压缩功（C ）膨胀功。
A. 大于
B. 等于
C. 小于
D. 无法确定
19.理想气体工质的压缩、降温、降压过程，该多变过程的多变指数n为（A ）。
A. n<0
B. 0 C. 1 D. n>k 20.理想气体的比热仅为（C ）的函数。 A．压力B．温度C．物质的种类D．焓 21.满足q=?u关系的热力过程是（A ）。 A．任意气体定容过程B任意气体任意过程． C．理想气体等压过程D．理想气体可逆过程 22.下列哪种情况气体的内能增加。（C ） A．定温膨胀B．绝热膨胀C．绝热压缩D．定温压缩23.其他条件不变，蒸气压缩制冷循环的制冷系数随低温热源温度的降低而 （ A ）。 A．降低B．升高C．不变D．无法确定24.q u pdv =?+?的适用范围是（ C ）。 A．理想工质、可逆过程B．理想工质、任意过程 C．任意工质、可逆过程D．任意工质、任意过程 25.理想气体绝热过程中，工质的熵的变化量（D ）。 A．大于零B．小于零C．等于零D．大于等于零 26.扩压管是用来将流体的转化为压力能的（D ）。 A．功B．热量C．内能D．动能 27.在下列几种压缩过程中，哪种过程耗功最少（B ）。 A．绝热过程B．等温过程C．n=1.2多变过程D．等压过程28.满足q=w关系的热力过程是（C ）。 A．任意气体定温过程B．任意气体定容过程 C．理想气体定温过程D．理想气体可逆过程 29.下列哪个定律表明了制造第二类永动机是不可能的。（ B ） A．热力学第一定律B．热力学第二定律 C．波义耳—马略特定律D．傅立叶定律 30.下列参数中，哪一个参数的变化量只与初终状态有关，而与变化过程无关。 （ B ） A．功B．焓C．比热容D．热效率 31.理想气体在高温热源温度T H和低温热源温度T L之间的逆向卡诺循环的制冷 数（ C ） A．(T H+T L)／T H B．T H／(T H- T L) C．T L／(T H- T L) D．(T L-T H)／T H 32.某蒸气压缩制冷循环，从蒸发器吸热200kJ／kg，向冷凝器放热250kJ／kg， 其制冷系数为（ C ）。 A．0.8 B．1.25 C．4 D．5 33. 压力越高，水蒸气的比汽化潜热（ A ）。 A ．越小 B ．越大 C ．不变 D ．无法确定 34. 理想气体定压比热（ A ）定容比热 A ．大于 B ．等于 C ．小于 D ．大于等于 35. 为降低活塞式压气机的耗功，应尽量采用（ C ）压缩过程 A ．等容 B ．绝热 C ．等温 D ．多变 36. 工质经过一个循环，又回到初态，其熵（ C ）。 A ．增加 B ．减少 C ．不变 D ．变化不定 37. 在水蒸气的p -v 图中，饱和水线和饱和蒸汽线之间的区域称为（ B ）。 A ．过冷水状态区 B ．湿蒸汽状态区 C ．过热蒸汽状态区 D ．固体状态区 38. 质量不可能改变的系统是（ A ）。 A ．闭口系统 B ．开口系统 C ．绝热系统 D ．A+B+C 39. ?+?=2 1pdv T c q v 适用于（ B ）。 A. 闭口系，可逆过程 B. 理想气体定比热容，闭口系，可逆过程 C. 任意气体，闭口系，可逆过程 D. 任意气体定比热容，闭口系，可逆过程 40. 理想气体的焓取决于（ B ）。 A. 压力 B. 温度 C. 比体积 D. A+B 41. u w ?-=只适用于（ B ）。 A. 任意气体，定压过程 B. 任意气体，绝热过程 B. 理想气体，定容过程 D. 理想气体，绝热过程 42. 空气中水蒸气分压力与同温度下饱和水蒸气分压力之比是（ C ）。 A ．绝对湿度 B ．饱和绝对湿度 C ．相对湿度 D ．含湿量 43. 蒸气压缩制冷装置主要是由压缩机、冷凝器、（ B ）和蒸发器组成的。 A ．喷油器 B ．膨胀阀 C ．锅炉 D ．排气阀 44. 热机的循环净功越大，则循环的热效率（ D ）。 A ．越大 B ．越小 C ．不变 D ．不一定 45. 在给定压力下，若工质的温度大于该压力下的饱和温度，则处于（ B ）状 态。 A ．过冷水 B ．过热蒸汽 C ．饱和蒸汽 D ．饱和水 46. 在定温过程中，技术功是膨胀功的（ B ）倍。 A ．0 B ．1 C ．k D ．2 47. 活塞式压缩机绝热压缩时的耗功（ A ）多变压缩时的耗功 A ．大于 B ．等于 C ．小于 D ．无法确定 48. 系统和外界发生能量传递时，功和热量是（ A ） A. 过程量 B. 强度量 C 状态参数 D. 根据情况而定 49. 某热机在一个循环中，吸热Q 1，放热Q 2，则热效率为（ D ）。 A ．112Q Q Q - B ．212Q Q Q - C ．122Q Q Q - D ．121 Q Q Q - 50. 理想气体经节流后，其比焓将（ C ）。 A ．降低 B ．升高 C ．不变 D ．不一定 51. 实际气体的内能是 和 的函数。（ D ） A ．温度／热量 B ．温度／功 C ．压力／功 D ．温度/比容 52. 热机的最理想循环是（ A ）。 A ．卡诺循环 B ．逆卡诺循环 C ．回热循环 D ．奥托循环 53. 理想气体绝热过程中，工质的熵的变化量（ D ）。 A ．大于零 B ．小于零 C ．等于零 D ．大于等于零 54. 蒸气压缩制冷装置主要由压缩机、 、膨胀阀和 组成。（ D ） A ．蒸发器／锅炉 B ．排气阀／蒸发器 C ．锅炉／冷凝器 D ．冷凝器／蒸发器 55. 当湿空气定压加热时，若含湿量保持不变，则湿空气的相对湿度（ B ）。 A ．增大 B ．减少 C ．不变 D ．减少或不变 56. 下列参数中，哪一个参数的变化量只与初终状态有关，而与变化过程无关。 （ B ） A ．热量 B ．温度 C ．功 D ．比热容 57. k pv =常数，适用于（ D ）。 A. 一切绝热过程 B. 理想气体绝热过程。 C. 任何气体可逆绝热过程 D. 理想气体可逆绝热过程 58. 理想气体绝热流经节流阀，节流后稳定截面处的焓值（ C ）。 A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 无法确定 59. 蒸汽动力装置基本循环的热效率随（ A ）而提高。 A . 新蒸汽的初温和初压提高 B. 新蒸汽的初温和初压下降 C . 新蒸汽初温下降和初压提高 D. 新蒸汽的初温提高和初压下降 60. 某双级压缩中间冷却的理想压缩机，将0.1MPa 的空气压缩至3MPa ，其最佳 中间压力应为（ B ）MPa 。 A ．1.732 B ．0.5477 C ．1.55 D ．1.50 61. 在缩放喷管的喉部处（ C ）。 A ．M >1 B ．M <1 C ．M =1 D ．M ≤1 62. 国际单位制中比焓的单位是（ B ）。 A ．kg/cm 2 B. kJ/kg C. kJ/m 3 D. kJ/K 63. 从绝对真空算起的压力为（ B ）。 A ．表压力 B ．绝对压力 C ．真空度 D ．标准压力 64. 在δQ =T d s 式中，T 与s 为状态参数，Q 为（ B ）。 A. 状态参数 B. 过程参数 C. 矢量 D. 由过程的可逆性判别是否是状态参数 65. 两级压缩机定温压缩，吸气压力为p 1，排气压力为p 3，中间压力p 2，则耗功 最少的三者关系是（ A ） A.2213p p p = B.2123p p p = C.2312p p p = D.312p p p = 66. q =△u +w 的适用条件（ A ） A. 任何工质任何过程 B. 理想气体可逆过程 C. 理想气体可逆过程 D. 等熵过程 67. 下列参数哪一个是状态参数（ B ） A. 热效率 B. 内能 C. 表压力 D. 质量 68. 某空气的相对湿度为1时，该空气中的水蒸气为（ B ） A ．过冷状态 B ．饱和状态 C ．过热状态 D ．没有水蒸气 69. 某绝热蒸汽轮机相对内效率ηT =0.91，蒸汽在该汽轮机内膨胀过程中（ B ） A. 熵不变 B. 熵增大 C. 熵减小 D. 熵如何变化不定 70. 活塞式内燃机的三种理想循环，在压缩比相同，吸热量相同时，混合加热理 想循环的热效率ηtm ，定压加热理想循环的热效率ηtp ，以及定容加热理想循环的热效率ηtv 三者之间的关系正确的是（ B ）。 A. ηtm >ηtp >ηtv B. ηtv >ηtm >ηtp C. ηtm >ηtv >ηtp D. ηtp >ηtv >ηtm 71. 把热量转化为功的媒介物称为（ D ）。 A ．功源 B ．热源 C ．质源 D ．工质 72. 某空调机，在蒸发器中吸热Q 2，在冷凝器中放热Q 1，则制冷系数为 (C) A ．112Q Q Q - B ．122Q Q Q - C ．212Q Q Q - D ．121 Q Q Q - 73. p v -可以作为（ B ）。 A．示热图B．示功图C．示能图D．内能图 74.卡诺循环的热效率，只与（B ）有关。 A. 热源与冷源的温差 B. 热源与冷源的温度 C．吸热过程中的吸热量 D. 循环中对外所做的功 75.关于热力学第二定律的表述，下列哪一个是正确的（B ）。 A．不可能从热源吸取热量使之完全变为有用功 B．不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他变化 C．不可能从单一热源吸取热量使之完全变为有用功 D．热量可从高温物体传到低温物体而不产生其他变化 76.工质经过一次卡诺循环后，其比容的变化量为（A ）。 A．零B．正c．负D．正或负 77.提高循环热效率的途径是：低温热源的温度，高温热源的温度 （ C ）。 A．提高／提高B．提高／降低C．降低／提高D．降低／降低78.某空气的相对湿度为1时，该空气中的水蒸气为（B ）。 A．过冷状态B．饱和状态C．过热状态D．没有水蒸气 79.其他条件不变，蒸气压缩制冷循环的制冷系数随高温热源温度的提高而 （ A ）。 A．降低B．升高C．不变D．无法确定 80.活塞式空气压缩机的增压比（A ）时，其容积效率将降低。 A．增大B．降低C．不变D．不定 81.测定容器中气体压力的压力表读数发生变化，一定是由于（D ）。 A. 有气体泄漏 B. 气体热力状态发生变化 C. 大气压力发生变化 D. 可能是上述三者之一 82.湿空气在大气压力及温度不变的情况下，当绝对湿度越大（A ）。 A. 则湿空气的含湿量越大 B. 则湿空气的含湿量越小 C. 则湿空气的含湿量不变 D. 不能确定含湿量变大及变小 83.准静态过程中，系统经过的所有状态都接近于（C ）。 A. 相邻状态 B. 初始状态 C. 平衡状态 D. 稳定状态 84.未饱和湿空气中的H2O处于（D ）状态。 A. 未饱和水 B. 饱和水 C. 饱和蒸汽 D. 过热蒸汽 85.系统的总储存能为（C ）。 A. U B. U+PV C. 212U mc mgz ++ D. 212 U PV mc mgz +++ 86. 卡诺定理表明：所有工作于同湿热源与同温冷源之间的一切热机的热效率 （ B ）。 A. 都相等，可以采用任何循环 B. 不相等，以可逆热机的热效率为最高 C. 都相等，仅仅取决于热源和冷源的温度 D. 不相等，与采用的工质有关系 87. 气体和蒸汽的可逆过程的能量转换关系式是（ A ）。 A. 21q u pdv =?+? B. 2p 1q c T vdp =?-? C. v q c T pdv =?+ D. p q c T pdv =?+ 88. 闭口系统进行一可逆过程，其熵的变化（ C ）。 A. 总是增加 B. 总是减少 C. 可增可减也可以不变 D. 不变 89. 卡诺循环热效率的值只与（ B ）有关。 A. 恒温热源与恒温冷源的温差 B. 恒温热源与恒温冷源的温度 C. 吸热过程中的吸热量 D. 每一循环的净功W 90. pv k =const 的关系，适用于（ B ）。 A. 一切绝热过程 B. 理想气体的绝热过程 C. 理想气体的可逆过程 D. 一切气体的可逆绝热过程 91. （ C ）过程是可逆过程。 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 92. 气体常量R g （ A ）。 A. 与气体种类有关，与状态无关 B.与状态有关，与气体种类无关 C. 与气体种类和状态均有关 D.与气体种类和状态均无关 93. 可逆绝热稳定流动过程中，气流焓的变化与压力变化的关系为（ A ）。 A. d h =－v d p B. d h =v d p C. d h =－p d v D. d h =p d v 94. 活塞式压气机的余隙容积增大使（ B ）。 A. w c 增大，ηv 减小 B. w c 不变，ηv 减小 C. w c 不变，ηv 不变 D. w c 减小，ηv 减小 95. 已知燃气轮机理想定压加热循环压气机进，出口空气的温度为T 1、T 2；燃 烧室出口燃气温度为T 3，则其理想循环热效率为（ B ）。 A. 21 1-T T B. 121-T T C. 321-T T D. 231- T T 96. 绝热节流过程中节流前、后稳定截面处的流体（ C ）。 A. 焓值增加 B. 焓值减少 C. 熵增加 D. 熵减少 97. 湿空气的焓h 为（ D ）。 A. 1kg 湿空气的焓 B. 1m 3湿空气的焓 C. 1kg 干空气与1kg 水蒸汽焓之和 D. 1kg 干空气的焓与1kg 干空气中所含水蒸汽的焓之和 98. 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 99. 提高制冷系数的最佳措施是（ C ）。 A ．提高冷凝温度，降低蒸发温度 B ．提高冷凝温度，提高蒸发温度 C ．降低冷凝温度，提高蒸发温度 D ．降低冷凝温度，降低 100. 喷管是用来将流体的压力能转化为（ C ）。 A ．功 B ．热量 C ．动能 D ．内能 101. 某蒸气压缩制冷装置的制冷系数为4，此时的供热系数应为（ C ）。 A ．3 B ．4 C ．5 D ．6 102. 在Q Tds δ=式中，T 与s 均为状态参数，而Q 则为（ B ）。 A. 状态参数 B. 非状态参数 C. 矢量 D. 由过程的可逆性判别是否是状态参数 103. 逆卡诺循环的供热系数与制冷系数之差（ A ）。 A. 等于1 B. 大于1 C. 小于1 D. 不确定 104. 同一种理想理想气体定压比热与定容比热之差（ C ）。 A. 与温度有关 B. 与压力有关 C. 与温度和压力无关 D. 不确定 105. 开口系统的技术功w t 等于（ B ）。 A. 轴功w s B. 222121s 1()()2c c g z z w -+-+ C. w s +(p 1v 1-p 2v 2) D. q -△u 106. 对理想气体，下列（ A ）过程的比容是减少的。 A．绝热压缩B．绝热膨胀C．定压加热D．定温加热 107. 如循环的目的是将热能持续地转化为机械能，则该循环是（B ）。 A．制冷循环B．热机循环C．逆循环D．热泵循环108. 制冷压缩机及其系统的最理想循环是（B ）。 A．卡诺循环B．逆卡诺循环C．回热循环D．奥托循环 109. 单一热源的热机，又称为第二类永动机，它违反了（D ）。 A．能量守恒定律B．物质不变定律 C．热力学第一定律D．热力学第二定律 110. 孤立系统是指系统与外界（D ）。 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 111. 在开口系统中，当进、出口截面状态参数不变时，而单位时间内流入与流出的质量相等，单位时间内交换的热量与功量不变，则该系统处在（ A ）。 A. 稳定状态 B. 平衡状态 C. 均匀状态 D. 准静态 112. 下列说法正确的是（C ）。 A. 不可逆的热力过程是指工质热力过程逆过程无法恢复到初始状态的过程； B. 由于准静态过程都是微小偏离平衡状态的过程，故从本质上说属于可逆过 程； C. 任何可逆过程都是准静态过程； D. 平衡状态是系统的热力状态参数不随时间变化的状态。 113. 下列参数中属于过程量的是（C ）。 A. 温度 B. 熵 C. 热量 D. 焓 114. 下列系统中与外界有功量交换的系统可能是（D ） A、绝热系统 B、闭口系统 C、孤立系统 D、A和B 115. 闭口系统从热源取热5000kJ，系统的熵增加为20 kJ/K，如系统在吸热过程中温度保持为300K，则这一过程是（ B ）。 A. 可逆的； B. 不可逆的； C. 不能实现的； D. 不能确定的。 116. 在暖房温度和环境温度一定的条件下，冬天用热泵取暖和用电炉取暖相比，从热力学观点看（ A ）。 A. 热泵取暖合理； B. 电炉取暖合理； C. 二者效果一样； D. 无法确定。 117. 卡诺循环在T1及T2两热源间工作，T1 ＝1273 K、T2 ＝293K，从热源T1放出每100 kJ热量中有（B ）能够变成循环净功？ A. －77 kJ B. 77 kJ C. 23 kJ D. －23 kJ 118. 理想气体的焓是（C ）的单值函数. A. 压力 B. 比体积 C. 温度 D. 热力学能 119. 闭口系统从热源取热5000kJ，系统的熵增加为20 kJ/K，如系统在吸热过程中温度保持为300K，则这一过程是（ B ）。 A. 可逆的 B. 不可逆的 C. 不能实现的 D. 不能确定的 120.湿空气加热过程的特征是湿空气的（B ）不变。 A. 焓 B. 含湿量 C. 相对湿度 D. 温度 121.用干、湿球温度计和露点仪对湿空气进行测量，得到3个温度：16℃，18℃，29℃，则干球温度t＝____，湿球温度t w＝_____。 A. 16℃，18℃ B. 29℃，16℃ C. 29℃，18℃ D. 16℃，29℃ 122.多变过程是指 D 。 A. 一切热力过程 B. 一切可逆过程 C. 一切不可逆过程 D. 一切符合pv k=const的过程 123.当空气以M<1的亚音速进入喷管而以M>1的超音速流出喷管时，流体速度，该喷管为 A 喷管。 A. 增大，缩放 B. 减小，渐扩； C. 减小，渐缩 D. 增大，渐缩。 124. 1、理想气体在一个带活塞的气缸中膨胀，容器绝热，可以忽略热传递，则气体的温度 A 。 A. 减少 B. 保持不变 C. 增加 D. 无法确定 125.2、对于水蒸气定压发生过程可分为三个阶段，下列选项中错误的是：___B___。 A. 未饱和水的定压预热过程 B. 未饱和水的定压汽化过程 C. 饱和水的定压汽化过程 D. 水蒸气的定压过热过程。 126.3、在暖房温度和环境温度一定的条件下，冬天用热泵取暖和用电炉取暖相比，从热力学观点看 A 。 A. 热泵取暖合理 B. 电炉取暖合理 C. 二者效果一样 D. 无法确定 127.湿空气在总压力不变，干球温度不变的条件下，如果湿球温度越低，则其含湿量 B 。 A. 愈大 B. 愈小 C. 不变 D. 不确定 128.6、气体流经渐缩喷管而射向真空，则流速，流量 D 。 A. 增大，减小 B. 减小，增大 C. 减小，不变 D. 增大，不变 129.下列说法正确的是 C 。 A. 不可逆的热力过程是指工质热力过程逆过程无法恢复到初始状态的过程； B. 由于准静态过程都是微小偏离平衡状态的过程，故从本质上说属于可逆过 程； C. 任何可逆过程都是准静态过程； D. 平衡状态是系统的热力状态参数不随时间变化的状态。 130.卡诺循环在T1及T2两热源间工作，T1 ＝1273 K、T2 ＝293K，从热源T1放出每100 kJ热量中有 B 能够变成循环净功？ A. －77 kJ B. 77 kJ C. 23 kJ D. －23 kJ 131.湿空气在外界的总压力不变以及干球温度不变的条件下，湿球温度越低，其含湿量 B 。 A. 越大 B. 越小 C. 不变 D. 不确定 132.下列参数中属于过程量的是___C___。 A. 温度 B. 熵 C. 热量 D. 焓 133.理想气体在一个带活塞的气缸中膨胀，容器绝热，可以忽略热传递，则气体的温度 A 。 A. 减少 B. 保持不变 C. 增加 D. 无法确定 134.对于水蒸气定压发生过程可分为三个阶段，下列选项中错误的是：B 。 A. 未饱和水的定压预热过程 B. 未饱和水的定压汽化过程 C. 饱和水的定压汽化过程 D. 水蒸气的定压过热过程 判断： 1. 理想气体任意两个状态参数确定后，气体的状态就一定确定了。（ × ） 2. 理想气体两个相互独立状态参数确定后，气体的状态就一定确定了。（ √ ） 3. 工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程，则工质熵的变化是一样 的。（ × ） 4. 热力学第一定律适用于任意的热力过程，不管过程是否可逆。（ √ ） 5. 迈耶公式p v c c =R g 既适用于理想气体，也适用于实际气体。（ × ） 6. 比体积v 是广延状态参数。（ √ ） 7. 制冷系数是大于1的数。（ × ） 8. 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。（ √ ） 9. 逆卡诺循环两恒温热源之间的温差越大，制冷系数就越大。（ × ） 10. 第二类永动机违反了热力学第一和第二定律。（ × ） 11. 绝热过程即定熵过程。（ × ） 12. 使系统熵增大的过程必为不可逆过程。（ × ） 13. 定容过程压力与温度呈反比关系。（ × ） 14. 理想气体的焓值大小仅取决是温高低与比体积无关。（ √ ） 15. 在相同温度的高温热源和低温热源之间工作的卡诺循环效率最高，其他循环 的效率都小于卡诺循环的效率。（ × ） 16. 沸腾状态的水总是烫手的。（ × ） 17. 未饱和湿空气的干球温度总大于湿球温度。（ √ ） 18. 对工质加热，其温度反而降低是不可能的。（ × ） 19. 由于Q 和W 都是过程量，故其差值（Q -W ）也是过程量。（ × ） 20. 饱和湿空气中的水蒸气一定是干饱和蒸汽。（ √ ） 21. 真空度和表压都是压力测量仪表测得的压力数据，两者没有任何区别。（ × ） 22. 热力系中包含的物质越多，其压力和热力学能就越大。（ × ） 23. 任何过程都可以在状态图上真实表示。（ × ） 24. 闭口系经一吸热过程，其熵是增大的。（ √ ） 25. 都是1kJ 的两股热量，可用能相等。（ × ） 26. 参数不同的气体混合过程一定是熵增过程。（ √ ） 27. 单级活塞式压缩机采用绝热压缩方式最省功。（ × ） 28. 使用相同材料时，在相同的环境条件下，内燃机作功以定压加热循环最大。 （ √ ） 29. 稳定流动系统进出口工质的状态相同。（ × ） 30. 不可能把热量从低温物体传向高温物体。（ × ） 31. 湿空气的相对湿度越高，吸收水分的能力越强。（ × ） 32. 当气流的M <1时，要使流速增加，则需使用渐扩喷管。（ × ） 33. 概括性卡诺循环的热效率小于卡诺循环的热效率。（ × ） 34. 气体节流后其压力下降，温度亦必然降低。（ × ） 35. 依定义，比热是单位量物质温度升高1度时所需的热量，因此，物质的比热 不可为零，或者为负值。（ √ ） 36. 绝热过程的技术功小于膨胀功。（ × ） 37. 节流过程是一个不可逆过程。（ √ ） 38. 理想气体的气体常数R g 只与温度有关而与气体种类无关。（ × ） 39. 绝热节流由于节流前后焓相等，所以绝热节流是是降焓过程。（ × ） 40. 湿空气的湿球温度大于露点温度。（ √ ） 41. 多变过程即任意过程。（ × ） 42. 供热系数总是大于制冷系数。（ √ ） 43. 由饱和水定压加热为干饱和蒸汽的过程，温度不变。（ √ ） 44. 绝对压力是指高于大气压力的压力值。（ × ）. 45. 循环净功W net 愈大则循环热效率愈高。（ × ） 46. 压力表读值发生变化，说明工质的热力状态也发生了变化。（ × ） 47. 可逆过程一定是准静态过程。（ √ ） 48. 熵增过程是不可逆过程。（ × ） 49. 技术功由宏观动能、宏观势能、流动功三部分构成。（ × ） 50. 气体常数与气体的种类及所处的状态均无关。（ × ） 51. 理想气体的气体常数R g 只与温度有关，与气体种类无关。（ × ） 52. 吸热过程一定是熵增过程。（ √ ） 53. 余隙容积的存在可使理论压缩功减少。（ × ） 54. 气体膨胀时一定对外作功。（ × ） 55. 通用气体常数与气体的种类及所处的状态均无关。（ √ ） 56. 对工质加热，其温度反而降低是不可能的。（ × ） 57. 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。 （ × ） 58. 热量不可能从低温热源传向高温热源。（ × ） 59. 活塞式压气机采用多级压缩和级间冷却方法可以提高它的容积。（ √ ） 60. 两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。（ × ） 61. 任意可逆循环的热效率都是21 1t T T η=-。（ × ） 62. 可逆绝热过程即等熵过程；反之，等熵过程必为可逆绝热过程。（ √ ） 63. 如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变。（ × ） 64.膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量。（×） 65.工质经历一个不可逆过程，它的熵不一定增大。（√ ） 66.0 S是热力学第二定律表达式之一。（√ ） ? ≥ 孤立 67.由于卡诺循环是效率最高的循环。所以卡诺循环被广泛的应用于热力生产中。 （×） 68.对于简单可压缩系，只要给定3个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡 状态。（×） 69.由于水蒸气不是理想气体，所以湿空气不能用理想气体方程式。（×） 70.对于简单可压缩系，只要给定3个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡 状态。（×） 71.混合气体中容积成分较大的组分，则其摩尔成分也较大。（√ ） 72.熵增加的过程不一定是不可逆过程。（√ ） 73.水蒸气在湿蒸汽区的汽化过程，由于温度不变，则其热力学能也不变。（×） 74.孤立热力系熵减少的过程是无法实现的。（√ ） 75.用压力表可以直接读出绝对压力值。（×） 76.孤立系的热力状态不能发生变化。（×） 77.气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加。（×） 78.实际气体的压缩因子z可能等于1。（√ ） 79.湿空气的相对湿度全愈大，其中水蒸气分压力也愈大。（√ ） 80.理想混合气体由于成分复杂所以不能用理想气体状态方程式。（×） 81.由于绝热过程和外界没有热量交换所以绝热过程就是熵增过程。（×） 82.理想混合气体的体积大于同压同温条件下各组分气体分体积之和。（×） 83.湿空气的湿球温度一定大于露点温度。（√） 84.湿空气的绝对湿度越小空气就越干燥，湿空气吸湿能力就越大。（×） 85.工质经历一个绝热不可逆过程，它的熵一定增大。（√） 86.理想气体的定压比热只与温度有关而与气体种类无关（小） 87.熵减少的过程是可以发生的。（√ ） 88.容积比热是容积保持不变时的比热。（×） 89.将热力系统与其发生关系的外界组成一个新系统，则该新系统是孤立系统。 （√） 90.在渐扩喷管中截面积增大则气流速度只能减小。（√） 91.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。（√） 92.一切实际过程都有熵产。（√） 93.对一渐放形短管，当进口流速为超音速时，可作扩压管使用。（√） 94.湿空气在含湿量不变的情况下被加热，其温度升高，相对湿度则降低。（√） 95.容器中气体压力不变，则容器上压力表的读数也不会变。（×） 96.理想气体的焓是温度的单值函数。（√ ） 97.绝热过程一定是定熵过程。（×） 98.采用回热循环后，可以提高空气制冷的制冷系数。（×） 99.熵增大的过程必定为吸热过程。（×） 100.可能从单一热源取热使之完全变为功。（×） 101.理想气体的定压比热与定容比热的差值与分子结构无关且随着状态的变化而变与化。（×） 102. 由于绝热压缩过程耗功最小，所以我们在压缩机热力计算过程中采用绝热过程计算。（×） 103. 绝热过程的技术功小于膨胀功。（×） 104. 绝热节流由于节流前后压力降低所以节流后焓降低。（×） 105. 开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。（×） 106. 定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程。（√ ） 107. 闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统。（×） 108. 定容过程没有无膨胀（或压缩）功。（√ ） 109. 一桶具有环境温度的河水与一杯沸水，前者的可用能大于后者。（×）110. 因为不可逆过程不可能在T-s图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。 （×） 111. 湿空气的含湿量表示1kg湿空气中水蒸气的含量。（×） 112. 稳定流动中工质的参数不发生变化。（×） 113. 工质容积不发生变化就无法对外作技术功。（×） 114. 可逆过程一定是准平衡过程。（√ ） 115. 马赫数是当地速度相对于20℃空气音速的倍数。（×） 116. 对定熵流动，喷管出口的压力永远等于背压。（×） 117. 单级活塞式压缩机采用等温压缩方式最省功。（√ ） 118. 余隙容积越大，单位工质的压缩耗功越大。（×） 119. 混合加热循环的效率随等容升压比λ增大而增大。（√ ） 120. 自然界中的液态水和水蒸汽处于两相平衡状态。（×） 121. 温度越高，湿空气的绝对湿度越大。（×） 122. 容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。（×） 123. 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。 （√ ） 工程热力学第五章思考题 5-1 热力学第二定律的下列说法能否成立？ （1）功量可以转换成热量，但热量不能转换成功量。 答：违反热力学第一定律。功量可以转换成热量，热量不能自发转换成功量。 热力学第二定律的开尔文叙述强调的是循环的热机，但对于可逆定温过程，所吸收的热量可以全部转换为功量，与此同时自身状态也发生了变化。从自发过程是单向发生的经验事实出发，补充说明热不能自发转化为功。 （2）自发过程是不可逆的，但非自发过程是可逆的。 答：自发过程是不可逆的，但非自发过程不一定是可逆的。 可逆过程的物理意义是：一个热力过程进行完了以后，如能使热力系沿相同路径逆行而回复至原态，且相互作用中所涉及到的外界也回复到原态，而不留下任何痕迹，则此过程称为可逆过程。自发过程是不可逆的，既不违反热力学第一定律也不违反第二定律。根据孤立系统熵增原理，可逆过程只是理想化极限的概念。所以非自发过程是可逆的是一种错误的理解。 （3）从任何具有一定温度的热源取热，都能进行热变功的循环。 答：违反普朗克-开尔文说法。从具有一定温度的热源取热，才可能进行热变功的循环。 5-2 下列说法是否正确？ （1）系统熵增大的过程必须是不可逆过程。 答：系统熵增大的过程不一定是不可逆过程。只有孤立系统熵增大的过程必是不可逆的过程。 根据孤立系统熵增原理，非自发过程发生必有自发补偿过程伴随，由自发过程引起的熵增大补偿非自发过程的熵减小，总的效果必须使孤立系统上增大或保持。可逆过程只是理想化极限的概念。 （2）系统熵减小的过程无法进行。 答：系统熵减小的过程可以进行，比如系统的理想气体的可逆定温压缩过程，系统对外放热，熵减小。 （3）系统熵不变的过程必须是绝热过程。 答：可逆绝热过程就是系统熵不变的过程，但系统熵不变的过程可能由于熵减恰等于各种原因造成的熵增，不一定是可逆绝热过程。 （4）系统熵增大的过程必然是吸热过程，它可能是放热过程吗？ 答：因为反应放热，所以体系的焓一定减小。但体系的熵不一定增大，因为只要体系和环境的总熵增大反映就能自发进行。而放热反应会使环境获得热量，熵增为ΔH/T。体系的熵也可以减小，只要减小的量小于ΔH/T，总熵就为正，反应就能自发进行。 （5）系统熵减少的过程必须是放热过程。可以是吸热过程吗？ 答：放热的过程同时吸热。 （6）对不可逆循环，工质熵的变化∮ds?0。 答：∮ds=0。 （7）在相同的初、终态之间，进行可逆过程与不可逆过程，则不可逆过程中工质熵的变化大于可逆过程工质熵的变化。 1．闭口系与外界无物质交换,系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 不一定,稳定流动系统内质量也保持恒定。 2.有人认为开口系统内系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。对不对,为什么?不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态,稳定状态则不一定是平衡状态。 4.倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式 p =ｐb +p ｇ （p > p ｂ）， p = p b -ｐv (p < p b ） 中,当地大气压是否必定是环境大气 压? 当地大气压p b 改变，压力表读数 就会改变。当地大气压 ｐb 不一定是环境大气压。 5．温度计测温的基本原理是什么? 6.经验温标的缺点是什么？为什么？ 不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果 依赖于测温物质的性质。 7.促使系统状态变化的原因是什么？ 举例说明。 有势差(温度差、压力差、浓度差、电位差等等)存在。 8．分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这些是什么系统。 参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统(闭口系统——忽略蒸发时)、正在运行的电视机是闭口系统。 9．家用电热水器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为控制体(但不包括电加热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，这是什么系统？什么情况下能构成孤立系统? 不包括电加热器为开口(不绝热）系统(a 图)。包括电加热器则为开口绝热系统(b 图)。 将能量传递和质量传递(冷水源、热水汇、热源、电源等)全部包括在内，构成孤立系统。或者说，孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。 4题图 9题图 第二章 热力学第一定律 思 考 题 1. 热量和热力学能有什么区别？有什么联系？ 答：热量和热力学能是有明显区别的两个概念：热量指的是热力系通过界面与外界进行的热能交换量，是与热力过程有关的过程量。热力系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的；而热力学能指的是热力系内部大量微观粒子本身所具有的能量的总合，是与热力过程无关而与热力系所处的热力状态有关的状态量。简言之，热量是热能的传输量，热力学能是能量？的储存量。二者的联系可由热力学第一定律表达式 d d q u p v δ=+ 看出；热量的传输除了可能引起做功或者消耗功外还会引起热力学能的变化。 2. 如果将能量方程写为 d d q u p v δ=+ 或 d d q h v p δ=- 那么它们的适用范围如何？ 答：二式均适用于任意工质组成的闭口系所进行的无摩擦的内部平衡过程。因为 u h pv =-，()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭口系将 du 代入第一式得 q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。 3. 能量方程 δq u p v =+d d （变大） 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大） 很相像，为什么热量 q 不是状态参数，而焓 h 是状态参数？ 答：尽管能量方程 q du pdv δ=+ 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大）似乎相象，但两者 的数学本质不同，前者不是全微分的形式，而后者是全微分的形式。是否状态参数的数学检验就是，看该参数的循环积分是否为零。对焓的微分式来说，其循环积分：()dh du d pv =+???蜒? 因为 0du =??，()0d pv =?? 所以 0dh =??， 因此焓是状态参数。 而对于能量方程来说，其循环积分： q du pdv δ=+???蜒? 例1:如图，已知大气压p b=101325Pa ，U 型管内 汞柱高度差H =300mm ，气体表B 读数为0.2543MPa ，求：A 室压力p A 及气压表A 的读数p e,A 。 解： 强调： P b 是测压仪表所在环境压力 例2:有一橡皮气球，当其内部压力为0.1MPa （和大气压相同）时是自由状态，其容积为0.3m 3。当气球受太阳照射而气体受热时，其容积膨胀一倍而压力上升到0.15MPa 。设气球压力的增加和容积的增加成正比。试求： （1）该膨胀过程的p~f （v ）关系； （2）该过程中气体作的功； （3）用于克服橡皮球弹力所作的功。 解：气球受太阳照射而升温比较缓慢，可假定其 ，所以关键在于求出p~f （v ） (2) （3） 例3：如图，气缸内充以空气，活塞及负载195kg ，缸壁充分导热，取走100kg 负载，待平 衡后，不计摩擦时，求：（1）活塞上升的高度 ;（2）气体在过程中作的功和换热量，已 知 解：取缸内气体为热力系—闭口系 分析：非准静态，过程不可逆，用第一定律解析式。 计算状态1及2的参数： 过程中质量m 不变 据 因m 2=m 1,且 T 2=T 1 体系对外力作功 注意：活塞及其上重物位能增加 例4：如图，已知活塞与气缸无摩擦，初始时p 1=p b ，t 1=27℃，缓缓加热， 使 p 2=0.15MPa ，t 2=207℃ ，若m =0.1kg ，缸径=0.4m ，空气 求：过程加热量Q 。 解： 据题意 ()()121272.0T T m u u m U -=-=? 例6 已知：0.1MPa 、20℃的空气在压气机中绝热压缩后，导入换热器排走部分热量，再进入喷管膨胀到0.1MPa 、20℃。喷管出口截面积A =0.0324m2，气体流速c f2=300m/s 。已知压气机耗功率710kW ，问换热器的换热量。 解： 稳定流动能量方程 ——黑箱技术 例7:一台稳定工况运行的水冷式压缩机，运行参数如图。设空气比热 cp =1.003kJ/(kg·K)，水的比热c w=4.187kJ/(kg·K)。若不计压气机向环境的散热损失、动能差及位能差，试确定驱动该压气机所需功率。[已知空气的焓差h 2-h 1=cp (T 2-T 1)] 解：取控制体为压气机（不包括水冷部分 流入： 流出： 6101325Pa 0.254310Pa 355600Pa B b eB p p p =+=+?=()()63 02160.110Pa 0.60.3m 0.0310J 30kJ W p V V =-=??-=?=斥L ?{}{}kJ/kg K 0.72u T =1 2T T =W U Q +?=()()212211U U U m u m u ?=-=-252 1.96010Pa (0.01m 0.05m)98J e W F L p A L =??=???=???={}{}kJ/kg K 0.72u T =W U Q +?=g V m pq q R T =()f 22g p c A R T =620.110Pa 300m/s 0.0324m 11.56kg/s 287J/(kg K)293K ???==??()111 11111m V m P e q p q P q u p v ++?++() 1 2 1 22222m V m e q p q q u p v ++Φ?Φ++水水 工程热力学第四版沈维道 思考题 完整版 第1章 基本概念及定义 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗 答：否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时（如稳态稳流系统），系统内的质量将保持恒定不变。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么 答：不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。 ⒊平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系 答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。 ⒋倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗在绝对压力计算公式 中，当地大气压是否必定是环境大气压 答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。 “当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说，计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压 ) ( )( b v b b e b P P P P P P P P P P <-=>+=； 工程热力学习题集答案一、填空题 1．常规新 2．能量物质 3．强度量 4．54KPa 5．准平衡耗散 6．干饱和蒸汽过热蒸汽 7．高多 8．等于零 9．与外界热交换 10．7 2g R 11．一次二次12．热量 13．两 14．173KPa 15．系统和外界16．定温绝热可逆17．小大 18．小于零 19．不可逆因素 20．7 2g R 21、（压力）、（温度）、（体积）。 22、（单值）。 23、（系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零）。 24、（熵产）。 25、（两个可逆定温和两个可逆绝热） 26、（方向）、（限度）、（条件）。 31.孤立系； 32.开尔文(K)； 33.－w s =h 2－h 1 或 －w t =h 2－h 1 34.小于 35. 2 2 1 t 0 t t C C > 36. ∑=ω ωn 1 i i i i i M /M / 37.热量 38.65.29% 39.环境 40.增压比 41.孤立 42热力学能、宏观动能、重力位能 43.650 44.c v (T 2－T 1) 45.c n ln 1 2T T 46.22.12 47.当地音速 48.环境温度 49.多级压缩、中间冷却 50.0与1 51.（物质） 52.（绝对压力）。 53.（q=(h 2-h 1)+(C 22 -C 12 )/2+g(Z 2-Z 1)+w S ）。 54.（温度） 55. (0.657)kJ/kgK 。 56. (定熵线) 57.（逆向循环）。 58.（两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程） 59.（预热阶段、汽化阶段、过热阶段）。 60.（增大） 二、单项选择题 1.C 2.D 3.D 4.A 5.C 6.B 7.A 8.A 9.C 10.B 11.A 12.B 13.B 14.B 15.D 16.B 17.A 18.B 19.B 20.C 21.C 22.C 23.A 三、判断题 1．√2．√3．?4．√5．?6．?7．?8．?9．?10．? 11．?12．?13．?14．√15．?16．?17．?18．√19．√20．√ 21.（×）22.（√）23.（×）24.（×）25.（√）26.（×）27.（√）28.（√） 29.（×）30.（√） 四、简答题 1.它们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行，由无限接近平衡 状态的状态组成的过程。 它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在，可逆过程不会产生任何能量的损耗。 一个可逆过程一定是一个准平衡过程，没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。 2.1kg气体:pv=R r T mkg气体:pV=mR r T 1kmol气体：pV m=RT nkmol气体：pV=nRT R r是气体常数与物性有关，R是摩尔气体常数与物性无关。 3.干饱和蒸汽：x=1,p=p s t=t s v=v″,h=h″s=s″ 第四章气体和蒸汽的基本热力过程 4.1试以理想气体的定温过程为例，归纳气体的热力过程要解决的问题及使用方法解决。 答：主要解决的问题及方法： (1) 根据过程特点（及状态方程）——确定过程方程 (2) 根据过程方程——确定始、终状态参数之间的关系 (3) 由热力学的一些基本定律——计算,,,,,t q w w u h s ??? (4) 分析能量转换关系（P —V 图及T —S 图）（根据需要可以定性也可以定量） 例：1)过程方程式：T =常数（特征）PV =常数（方程） 2)始、终状态参数之间的关系： 12p p =2 1 v v 3)计算各量：u ?=0、h ?=0、s ?=21p RIn p -=21 v RIn v 4)P ?V 图，T ?S 图上工质状态参数的变化规律及能量转换情况 4.2对于理想气体的任何一种过程，下列两组公式是否都适用 答：不是都适用。第一组公式适用于任何一种过程。第二组公式21()v q u c t t =?=-适于定容过程,21()p q h c t t =?=-适用于定压过程。 4.3在定容过程和定压过程中，气体的热量可根据过程中气体的比热容乘以温差来计算。定温过程气体的温度不变，在定温过程中是否需对气体加入热量？如果加入的话应如何计算？ 答：定温过程对气体应加入的热量 4.4过程热量q 和过程功w 都是过程量，都和过程的途径有关。由理想气体可逆定温过程热量公式 2 111 v q p v In v =可知，故只要状态参数1p 、1v 和2v 确定了，q 的数值也确定了，是否q 与途径无关？ 答：对于一个定温过程，过程途径就已经确定了。所以说理想气体可逆过程q 是与途径有关的。 4.5在闭口热力系的定容过程中，外界对系统施以搅拌功w δ，问这v Q mc dT δ=是否成立？ 答：成立。这可以由热力学第一定律知，由于是定容过2211 v v dv w pdv pv pvIn RTIn v v v ====??为零。故v Q mc dT δ=，它与外界是否对系统做功无关。 4.6绝热过程的过程功w 和技术功t w 的计算式： w =12u u -，t w =12h h - 是否只限于理想气体？是否只限于可逆绝热过程？为什么？ 第三章 理想气体的性质 1.怎样正确看待“理想气体”这个概念？在进行实际计算是如何决定是否可采用理想气体的一些公式？ 答：理想气体：分子为不占体积的弹性质点，除碰撞外分子间无作用力。理想气体是实际气体在低压高温时的抽象，是一种实际并不存在的假想气体。 判断所使用气体是否为理想气体（1）依据气体所处的状态（如：气体的密度是否足够小）估计作为理想气体处理时可能引起的误差；（2）应考虑计算所要求的精度。若为理想气体则可使用理想气体的公式。 2.气体的摩尔体积是否因气体的种类而异？是否因所处状态不同而异？任何气体在任意状态下摩尔体积是否都是 0.022414m 3 /mol? 答：气体的摩尔体积在同温同压下的情况下不会因气体的种类而异；但因所处状态不同而变化。只有在标准状态下摩尔体积为 0.022414m 3 /mol 3.摩尔气体常数 R 值是否随气体的种类不同或状态不同而异？ 答：摩尔气体常数不因气体的种类及状态的不同而变化。 4.如果某种工质的状态方程式为pv =R g T ，那么这种工质的比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数吗？ 答：一种气体满足理想气体状态方程则为理想气体，那么其比热容、热力学能、焓都仅仅是温度的函数。 5.对于一种确定的理想气体，()p v C C 是否等于定值？p v C C 是否为定 值？在不同温度下()p v C C -、p v C C 是否总是同一定值？ 答：对于确定的理想气体在同一温度下()p v C C -为定值， p v C C 为定值。在不同温度下()p v C C -为定值，p v C C 不是定值。 6.麦耶公式p v g C C R -=是否适用于理想气体混合物？是否适用于实际 气体？ 答：迈耶公式的推导用到理想气体方程，因此适用于理想气体混合物不适合实际气体。 7.气体有两个独立的参数，u(或 h)可以表示为 p 和 v 的函数，即(,)u u f p v =。但又曾得出结论，理想气体的热力学能、焓、熵只取决于温度，这两点是否矛盾？为什么？ 答：不矛盾。实际气体有两个独立的参数。理想气体忽略了分子间的作用力，所以只取决于温度。 8.为什么工质的热力学能、焓、熵为零的基准可以任选？理想气体的热力学能或焓的参照状态通常选定哪个或哪些个状态参数值？对理想气体的熵又如何？ 答：在工程热力学里需要的是过程中热力学能、焓、熵的变化量。热力学能、焓、熵都只是温度的单值函数，变化量的计算与基准的选取无关。热力学能或焓的参照状态通常取 0K 或 0℃时焓时为0，热力学能值为 0。熵的基准状态取p 0=101325Pa 、T 0=0K 熵值为 0 。 9.气体热力性质表中的h 、u 及s 0的基准是什么状态？ 答：气体热力性质表中的h 、u 及s 0的基准是什么状态00(,)T P 00T K = 工程热力学习题集 一、填空题 1．能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。 2．孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。 3．单位质量的广延量参数具有 参数的性质，称为比参数。 4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 。 5．只有 过程且过程中无任何 效应的过程是可逆过程。 6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 和 。 7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少） 8．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为可逆循环。 9．熵流是由 引起的。 10．多原子理想气体的定值比热容V c = 。 11．能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。 12．绝热系是与外界无 交换的热力系。 13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。 14．测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器内的绝对压力为 。 15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使 都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 16．卡诺循环是由两个 和两个 过程所构成。 17．相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。（填大、小） 18．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为不可逆循环。 19．熵产是由 引起的。 20．双原子理想气体的定值比热容p c = 。 21、基本热力学状态参数有：（ ）、（ ）、（ ）。 22、理想气体的热力学能是温度的（ ）函数。 23、热力平衡的充要条件是：（ ）。 24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（ ）。 25、卡诺循环由（ ）热力学过程组成。 26、熵增原理指出了热力过程进行的（ ）、（ ）、（ ）。 31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。 32.在国际单位制中温度的单位是_______。 1．闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。 2．有人认为开口系统内系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。 3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。 4．倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式 p =p b +p g (p > p b ), p = p b -p v (p < p b ) 中，当地大气压是否必定是环境大气 压？ 当地大气压p b 改变，压力表读数 就会改变。当地大气压 p b 不一定是环境大气压。 5．温度计测温的基本原理是什么？ 6．经验温标的缺点是什么？为什么？ 不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果依赖于测温物质的性质。 7．促使系统状态变化的原因是什么？举例说明。 有势差（温度差、压力差、浓度差、电位差等等）存在。 8．分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这些是什么系统。 参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统（闭口系统——忽略蒸发时）、正在运行的电视机是闭口系统。 4题图 9．家用电热水器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为控制 体（但不包括电加热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，这是什么系统？什么情况下能构成孤立系统？ 不包括电加热器为开口（不绝热）系统（a 图）。包括电加热器则为开口绝热系统（b 图）。 将能量传递和质量传递（冷水源、热水汇、热源、电源等）全部包括在内，构成孤立系统。或者说，孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。 10．分析汽车动力系统（图1-21）与外界的质能交换情况。吸入空气，排出烟气，输出动力（机械能）以克服阻力，发动机水箱还要大量散热。不考虑燃烧时，燃料燃烧是热源，燃气工质吸热；系统包括燃烧时，油料发生减少。 11．经历一个不可逆过程后，系统能否恢复原来状态？包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态？ 经历一个不可逆过程后，系统可以恢复原来状态，它将导致外界发生变化。包括系统和外界的整个大系统不能恢复原来 状态。 12．图1-22中容器为刚性绝热容器，分成两部分，一部分装气体，一部分 抽成真空，中间是隔板， （1）突然抽去隔板，气体（系统）是否作功？ p 1 9题图 1. 热量和热力学能有什么区别？有什么联系？ 答：热量和热力学能是有明显区别的两个概念：热量指的是热力系通过界面与外界进行的热能交换量，是与热力过程有关的过程量。热力系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的；而热力学能指的是热力系内部大量微观粒子本身所具有的能量的总合，是与热力过程无关而与热力系所处的热力状态有关的状态量。简言之，热量是热能的传输量，热力学能是能量？的储存量。二者的联系可由热力学第一定律表达式 d d q u p v δ=+ 看出；热量的传输除了可能引起做功或者消耗功外还会引起热力学能的变化。 2. 如果将能量方程写为 d d q u p v δ=+ 或 d d q h v p δ=- 那么它们的适用范围如何？ 答：二式均适用于任意工质组成的闭口系所进行的无摩擦的内部平衡过程。因为 u h p v =-，()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭口系将 du 代入第一式得 q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。 3. 能量方程 δq u p v =+d d （变大） 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大） 很相像，为什么热量 q 不是状态参数，而焓 h 是状态参数？ 答：尽管能量方程 q du pdv δ=+ 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大）似乎相象，但两者的数学本 质不同，前者不是全微分的形式，而后者是全微分的形式。是否状态参数的数学检验就是，看该参数的循环积分是否为零。对焓的微分式来说，其循环积分：()dh du d pv =+??? 因为 0du =?，()0d pv =? 所以 0dh =?， 因此焓是状态参数。 而对于能量方程来说，其循环积分： q du pdv δ=+??? 虽然： 0du =? 但是： 0pdv ≠? 所以： 0q δ≠? 因此热量q 不是状态参数。 4. 用隔板将绝热刚性容器分成A 、B 两部分（图2-13），A 部分装有1 kg 气体，B 部分为高度真空。将隔板抽去后，气体热力学能是否会发生变化？能不能用 d d q u p v δ=+ 来分析这一过程？ 第十一章制冷循环 1.家用冰箱的使用说明书上指出，冰箱应放置在通风处，并距墙壁适当距离，以及不要把冰箱温度设置过低，为什么 答：为了维持冰箱的低温，需要将热量不断地传输到高温热源（环境大气），如果冰箱传输到环境大气中的热量不能及时散去，会使高温热源温度升高，从而使制冷系数降低，所以为了维持较低的稳定的高温热源温度，应将冰箱放置在通风处，并距墙壁适当距离。 在一定环境温度下，冷库温度愈低，制冷系数愈小，因此为取得良好的经济效益，没有必要把冷库的温度定的超乎需要的低。 2.为什么压缩空气制冷循环不采用逆向卡诺循环 答：由于空气定温加热和定温放热不易实现，故不能按逆向卡诺循环运行。在压缩空气制冷循环中，用两个定压过程来代替逆向卡诺循环的两个定温过程。 3.压缩蒸气制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法为什么 答：压缩空气制冷循环不能采用节流阀来代替膨胀机。工质在节流阀中的过程是不可逆绝热过程，不可逆绝热节流熵增大，所以不但减少了制冷量也损失了可逆绝热膨胀可以带来的功量。而压缩蒸气制冷循环在膨胀过程中，因为工质的干度很小，所以能得到的膨胀功也极小。而增加一台膨胀机，既增加了系统的投资，又降低了系统工作的可靠性。因此，为了装置的简化及运行的可靠性等实际原因采用节流阀作绝热节流。 4.压缩空气制冷循环的制冷系数、循环压缩比、循环制冷量三者之间的关系如何 答： 压缩空气制冷循环的制冷系数为：()() 14 2314-----o o net k o q q h h w q q h h h h ε= == 空气视为理想气体，且比热容为定值，则：()() 14 2314T T T T T T ε-= --- 循环压缩比为：2 1 p p π= 过程1-2和3-4都是定熵过程，因而有：1 3 22114 k k T T P T P T -??== ??? 代入制冷系数表达式可得：11 1 k k επ -= - 由此式可知，制冷系数与增压比有关。循环压缩比愈小，制冷系数愈大，但是循环压缩比减小会导致膨胀温差变小从而使循环制冷量减小，如图（b ）中循环1-7-8-9-1的循环压缩比较循环1-2-3-4-1的小，其制冷量 （面 T s O 4′ 9′ 1′ O v （a （b ） 压缩空气制冷循环状态参数 工程热力学思考题及答案 第一章基本概念 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定 的热力系一定是闭口系统吗？ 答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割， 所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？ 答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量的交换就是绝热系。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联 系？ 答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是它们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。 平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 4.假如容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改 变吗？绝对压力计算公式p = p b+p e(p >p b)，p v=p b?p (p b ⒉ 有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么? 答：不对。“绝热系”指的是过程中与外界无热量交换的系统。热量是指过程中系统与外界间以热的方式交换的能量，是过程量，过程一旦结束就无所谓“热量”。物质并不“拥有”热量。一个系统能否绝热与其边界是否对物质流开放无关。 ⒊ 平衡状态与稳定状态，平衡状态与均匀状态有何区别和联系? 答：“平衡状态”与“稳定状态”的概念均指系统的状态不随时间而变化，这是它们的共同点；但平衡状态要求的是在没有外界作用下保持不变；而平衡状态则一般指在外界作用下保持不变，这是它们的区别所在。 ⒋ 倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？在绝对压力计算公式 )( )( b v b b e b P P P P P P P P P P <-=>+=； 中，当地大气压是否必定是环境大气压? 答：可能会的。因为压力表上的读数为表压力，是工质真实压力与环境介质压力之差。环境介质压力，譬如大气压力，是地面以上空气柱的重量所造成的，它随着各地的纬度、高度和气候条件不同而有所变化，因此，即使工质的绝对压力不变，表压力和真空度仍有可能变化。 “当地大气压”并非就是环境大气压。准确地说，计算式中的P b 应是“当地环境介质”的压力，而不是随便任何其它意义上的“大气压力”，或被视为不变的“环境大气压力”。 ⒌ 温度计测温的基本原理是什么? 答：温度计对温度的测量建立在热力学第零定律原理之上。它利用了“温度是相互热平衡的系统所具有的一种同一热力性质”，这一性质就是“温度”的概念。 ⒍ 经验温标的缺点是什么?为什么? 答：由选定的任意一种测温物质的某种物理性质，采用任意一种温度标定规则所得到的温标称为经验温标。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质制作温度计、采用不同的物理性质作为温度的标志来测量温度时，除选定的基准点外，在其它温度上，不同的温度计对同一温度可能会给出不同测定值（尽管差值可能是微小的），因而任何一种经验温标都不能作为度量温度的标准。这便是经验温标的根本缺点。 ⒎ 促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。 答：分两种不同情况： ⑴ 若系统原本不处于平衡状态，系统各部分间存在着不平衡势差，则在不平衡势差的作用下，各个部分发生相互作用，系统的状态将发生变化。例如，将一块烧热了的铁扔进一盆水中，对于水和该铁块构成的系统说来，由于水和铁块之间存在着温度差别，起初系统处于热不平衡的状态。这种情况下，无需外界给予系统任何作用，系统也会因铁块对水放出热量而发生状态变化：铁块的温 第 一 章 基本概念与定义 1.闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 答：不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定。 2.有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？ 答：这种说法是不对的。工质在越过边界时，其热力学能也越过了边界。但热力学能不是热量，只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。 3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状态与均匀状态有何区别和联系？ 答：只有在没有外界影响的条件下，工质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。 物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。 4.倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式b e p p p =+()e p p >， b e p p p =-()e p p <中，当地大气压是否必定是环境大气压？ 答：压力表的读数可能会改变，根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。当地大气压不一定是环境大气压。环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。 5.温度计测温的基本原理是什么？ 答：选作温度计的感应元件的物体应具备某种物理性质随物体的冷热程度不同有显著的变化。有两个系统分别和第三个系统处于热平衡，则两个系统彼此必然处于热平衡。 6.经验温标的缺点是什么？为什么？ 答：任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。由于经验温标依赖于测温物质的性质，当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时，除选定为基准点的温度，其他温度的测定值可能有微小的差异。 7.促使系统状态变化的原因是什么？举例说明 答：系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变。 8.分别以图参加公路的自行车赛车运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子内的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这是什么系统。 答：赛车运动员因为有呼吸有物质交换，运动员 对自行车作功，因此有能量交换，因此赛车运动 员是开口系统。压缩空气只有对子弹作功，因此 为闭口系统。杯子内的热水对外既有能量交换又 有物质交换，因此为开口系统，正在运行的电视 机有能量交换物物质交换，因此为闭口系统 9．家用加热电器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为控制体（不包括电机热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，是什么系统？什么情况下构成孤立的系统？ 答：仅仅考虑电热水器为控制体，因有盖，不能与外界进行物质交换但与电机热器有热交换，因此是闭口系统。将电加热器包括在内，无热量交换因此是绝热过程。如果电加热器内电流非外部，而是用电池，即可认为绝热系统。 10.分析汽车动力系统与外界的质能交换情况？ 答：汽车发动机有吸气，压缩，作功，排气四个过程，因此吸气过程吸 收外界的空气，过程中既有物质的进入，也有随物质进入带入的能量。压缩后喷油点火，这个过程中压缩点火为能量交换，喷油为物质交换。 第七章 气体与蒸汽的流动 7.1对改变气流速度起主要作用的是通道的形状还是气流本身的状态变化？ 答：改变气流速度主要是气流本身状态变化，主要是压力变化直接导致流速的变化。 7.2如何用连续性方程解释日常生活的经验：水的流通截面积增大，流速就降低？ 答：日常生活中水的流动一般都为稳定流动情况11 221212f f m m m Ac A c q q q v v ====， 对于不可压缩流体水1v =2v ，故有流速和流通截面积成反比关系。 7.3在高空飞行可达到高超音速的飞机在海平面上是否能达到相同的高马赫数？ 答：不能，因为速度和压比有个反比关系，当压比越大最大速度越小，高空时压比小，可以达到高马赫数，海平面时压比增大，最大速度降低无法达到一样的高马赫数。 7.4当气流速度分别为亚声速和超声速时，下列形状的管道（图7-16）宜于作喷管还是宜于作扩压管？ 答：气流速度为亚声速时图7-16中的1 图宜于作喷管，2 图宜于作扩压管，3 图宜于作喷管。当声速达到超声速时时1 图宜于作扩压管，2 图宜于作喷管，3 图宜于作扩压管。4 图不改变声速也不改变压强。 7.5当有摩擦损耗时，喷管的流出速度同样可用2f c =无摩擦损耗时相同，那么摩擦损耗表现在哪里呢？ 答：摩擦损耗包含在流体出口的焓值里。摩擦引起出口速度变小，出口动能的减小引起出口焓值的增大。 7.6考虑摩擦损耗时，为什么修正出口截面上速度后还要修正温度？ 答：因为摩擦而损耗的动能被气流所吸收，故需修正温度。 7.7考虑喷管内流动的摩擦损耗时，动能损失是不是就是流动不可逆损失？为什么？ 答：不是。因为其中不可逆还包括部分动能因摩擦损耗转化成热能，而热能又被气流所吸收，所造成的不可逆。 7.8在图7-17 中图（a ）为渐缩喷管,图（b ） 为缩放喷管。设两喷管的工作背压均为0.1MPa ，进口截面压力均为1 MPa ，进口流速1f c 可忽略不计。1）若两喷管的最小截面面积相等，问两喷管的流量、出口截面流速和压力是否相同？2) 假如沿截面2’-2’切去一段，将产生哪些后果？出口截面上的压力、流速和流 工程热力学例题 1.已知一闭口系统沿a c b途径从状态a变化到状态b时，吸入热量80KJ/kg，并对外做功 30KJ/Kg。(1)、过程沿adb进行，系统对外作功10KJ/kg，问系统吸热多少? (2)、当系统沿曲线从b返回到初态a、外界对系统作功20KJ/kg，则系统 与外界交换热量的方向和大小如何? (3)、若ua=0，ud=40KJ/Kg，求过程ad和db的吸热量。 解：对过程acb，由闭口系统能量方程式得： （1）、对过程adb闭口系统能量方程得： （2）、对b-a过程，同样由闭口系统能量方程得： 即，系统沿曲线由b返回a时，系统放热70KJ/Kg。 (3)、当ua=0，ud=40KJ/Kg，由ub-ua=50KJ/Kg，得ub=50KJ/Kg，且： （定容过程过程中膨胀功wdb=0） 过程ad闭口系统能量方程得： 过程db闭口系统能量方程得： 2. 安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h，假设能容纳2000人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初20min内礼堂中的空气内能增加多少？（2）把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少？如何解释空气温度的升高。 解：（1）热力系：礼堂中的空气。(闭口系统)根据闭口系统能量方程 因为没有作功故W=0；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热， （2）热力系：礼堂中的空气和人。(闭口系统)根据闭口系统能量方程 因为没有作功故W=0；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量， 所以内能的增加为0。空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。 3. 空气在某压气机中被压缩。压缩前空气的参数是p1=0.1MPa，v1=0.845m3/kg；压缩后的参数是p2=0.8MPa，v2=0.175m3/kg。假定空气压缩过程中，1kg空气的热力学能增加146KJ，同时向外放出热量50KJ，压气机每分钟产生压缩空气10kg。求： （1）压缩过程中对每公斤气体所做的功； （2）每生产1kg的压缩空气所需的功； （3）带动此压气机至少需要多大功率的电动机？ 分析：要正确求出压缩过程的功和生产压缩气体的功，必须依赖于热力系统的正确选取，及对功的类型的正确判断。压气机的工作过程包括进气、压缩和排气3个过程。在压缩过程中，进、排气阀门均关闭，因此此时的热力系统式闭口系统，与外界交换的功是体积变化功w。 要生产压缩气体，则进、排气阀要周期性地打开和关闭，气体进出气缸，因此气体与外界交换的功为轴功ws。又考虑到气体动、位能的变化不大，可忽略，则此功也是技术功wt。 （1）解：压缩过程所做的功，由上述分析可知，在压缩过程中，进、排气阀均关闭，因此取气缸中的气体为热力系统，如图（a）所示。由闭口系统能量方程得： 工程热力学习题集及答案 一、填空题 1．能源按使用程度和技术可分为 常规 能源和 新 能源。 2．孤立系是与外界无任何 能量 和 物质 交换的热力系。 3．单位质量的广延量参数具有 强度量 参数的性质，称为比参数。 4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 54kpa 。 5．只有 准平衡 过程且过程中无任何 耗散 效应的过程是可逆过程。 6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 干饱和蒸汽 和 过热蒸汽 。 7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 高 、水蒸气含量越 多 ，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少） 8．克劳修斯积分/Q T δ? 等于零 为可逆循环。 9．熵流是由 与外界热交换 引起的。 10．多原子理想气体的定值比热容V c = g 72R 。 11．能源按其有无加工、转换可分为 一次 能源和 二次 能源。 12．绝热系是与外界无 热量 交换的热力系。 13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 两 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。 14．测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器内的绝对压力为 173a KP 。 15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使系统和外 界都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 16．卡诺循环是由两个 定温 和两个 绝热可逆 过程所构成。 17．相对湿度越 小 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 大 。（填大、小） 18．克劳修斯积分/Q T δ? 小于零 为不可逆循环。 19．熵产是由 不可逆因素 引起的。 20．双原子理想气体的定值比热容p c = 72g R 。 21．基本热力学状态参数有：（ 压力）、（温度 ）、（体积）。 22．理想气体的热力学能是温度的（单值 ）函数。 23．热力平衡的充要条件是：（系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零 ）。 24．不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（熵产）。 25．卡诺循环由（两个可逆定温和两个可逆绝热 ）热力学过程组成。 26．熵增原理指出了热力过程进行的（方向 ）、（限度）、（条件）。 31．当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_孤立系_。 32．在国际单位制中温度的单位是_开尔文_。工程热力学 思考题
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