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工程热力学思考题答案整理完成版

工程热力学思考题答案整理完成版
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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,系统内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

温度逐渐降低,水的温度逐渐升高,最终系统从热不平衡的状态过渡到一种新的热平衡状态;

⑵若系统原处于平衡状态,则只有在外界的作用下(作功或传热)系统的状态才会发生变。

⒏图1-16a 、b 所示容器为刚性容器:

⑴将容器分成两部分。一部分装气体,一部分

抽成真空,中间是隔板。若突然抽去隔板,气体(系统)是否作功?⑵设真空部分装有许多隔板,每抽去一块隔板

让气体先恢复平衡再抽去一块,问气体(系统)是否作功?

⑶上述两种情况从初态变化到终态,其过程是否都可在

P -v 图上表示?答:⑴;受刚性容器的约束,气体与外界间无任何力的作用,气体(系统)不对外界作功;

⑵ b 情况下系统也与外界无力的作用,因此系统不对外界作功;

⑶ a 中所示的情况为气体向真空膨胀(自由膨胀)的过程,是典型的不可逆过

程。过程中气体不可能处于平衡状态,因此该过程不能在

P -v 图上示出;b 中的情况与a 有所不同,若隔板数量足够多,每当抽去一块隔板时,气体只作极微小的膨胀,因而可认为过程中气体始终处在一种无限接近平衡的状态中,即

气体经历的是一种准静过程,这种过程可以在

P -v 图上用实线表示出来。⒒工质及气缸、活塞组成的系统经循环后,系统输出的功中是否要减去活塞排斥大气功才是有用功?

答:不需要。由于活塞也包含在系统内,既然系统完成的是循环过程,从总的结果看来活塞并未改变其位置,实际上不存在排斥大气的作用。

第2章热力学第一定律

⒈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,如图2--11所示。

若将隔板抽去,分析容器中空气的热力学能如何变化?若隔板上有一小孔,气体泄漏人B 中,分析A 、B 两部分压力

相同时A 、B 两部分气体的比热力学能如何变化?

答: ⑴定义容器内的气体为系统,这是一个控制质量。

由于气体向真空作无阻自由膨胀,不对外界作功,过程功

0W ;容器又是绝热的,过程的热量0Q ,因此,根据热力学第一定律W U Q ,应有0U ,即容器中气体的总热力学能不变,膨胀后当气体重新回复到热力学平衡状态时,其比热力学能亦与原来一样,没有变化;若为理想气体,则其温度不变。

⑵当隔板上有一小孔,气体从A 泄漏人B 中,若隔板为良好导热体,A 、B 两部分气体时刻应有相同的温度,当A 、B 两部分气体压力相同时,A 、B 两部分气体处于热力学平衡状态,情况像上述作自由膨胀时一样,两部分气体将有

相同的比热力学能,按其容积比分配气体的总热力学能;若隔板为绝热体,则

(a) (b) 图1-16 思考题8附图B

隔板A 自由膨胀

过程为A 对B 的充气过程,由于A 部分气体需对进入B 的那一部分气体作推进功,充气的结果其比热力学能将比原来减少,B 部分气体的比热力学能则会比原来升高,最终两部分气体的压力会达到平衡,但A 部分气体的温度将比B 部分的低(见习题4-22)。

⒉热力学第一定律的能量方程式是否可写成

Pv u q )

()(121212w w u u q q 的形式,为什么?

答:⑴热力学第一定律的基本表达式是:

过程热量 = 工质的热力学能变化 + 过程功

第一个公式中的Pv 并非过程功的正确表达,因此该式是不成立的;

⑵热量和功过程功都是过程的函数,并非状态的函数,对应于状态

1和2并不存在什么q 1、q 2和w 1、w 2;对于过程1-2并不存在过程热量12

q q q 和过程功12w w w ,因此第二个公式也是不成立的。

⒊.热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式:

w u q

2

1Pdv

u q 分别讨论上述两式的适用范围。

答:第一个公式适用于不作宏观运动的一切系统的所有过程;第二个表达式中由于将过程功表达成2

1dv P ,仅适用于简单可压缩物质的可逆过程。

⒋为什么推动功出现在开口系能量方程式中,而不出现在闭口系能量方程式中?

答:反之,闭口系统由于不存在流体的宏观流动现象,不存在上游流体推挤下游流体的作用,也就没有系统与外间的推动功作用,所以在闭口系统的能量方程式中不会出现推动功项。

⒌.稳定流动能量方程式(2-16)是否可应用于活塞式压气机这种机械的稳定工况运行的能量分析?为什么?

答:可以。就活塞式压气机这种机械的一个工作周期而言,其工作过程虽是不连续的,但就一段足够长的时间而言(机器的每一工作周期所占的时间相对很短),机器是在不断地进气和排气,因此,对于这种机器的稳定工作情况,稳态稳流的能量方程是适用的。

⒍.开口系实施稳定流动过程,是否同时满足下列三式:

W U Q

δd δt δd δW H Q

i

2f δd d 2d δW z mg c m H Q 上述三式中W 、W t 和W i 的相互关系是什么?

答:是的,同时满足该三个公式。

第一个公式中d U 指的是流体流过系统时的热力学能变化,W 是流体流过系统的过程中对外所作的过程功;第二个公式中的W t 指的是系统的技术功;第三个公式中的W i 指的是流体流过系统时在系统内部对机器所作的内部功。对通常的热工装置说来,所谓“内部功”与机器轴功的区别在于前者不考虑机器的各种机械摩擦,当为可逆机器设备时,两者是相等的。从根本上说来,技术功、内部功均来源于过程功。过程功是技术功与流动功(推出功与推进功之差)的总和;而内部功则是从技术功中扣除了流体流动动能和重力位能的增量之后所剩余的部分。

第4章理想气体的热力过程

1. 分析气体的热力过程要解决哪些问题?用什么方法解决?试以理想气体的定温过程为例说明之。

答:分析气体的热力过程要解决的问题是:揭示过程中气体的状态(参数)变化规律和能量转换的情况,进而找出影响这种转换的主要因素。

分析气体热力过程的具体方法是:将气体视同理想气体;将具体过程视为可逆过程,并突出具体过程的主要特征,理想化为某种简单过程;利用热力学基本原理、状态方程、过程方程,以及热力学状态坐标图进行分析和表示。

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:

)

()()()(12p 12v 12p 12v t t c h q t t c u q t t c h t t c u

答:因为理想气体的热力学能和焓为温度的单值函数,只要温度变化相同,不

论经历任何过程其热力学能和焓的变化都会相同,因此,所给第一组公式对理想气体的任何过程都是适用的;但是第二组公式是分别由热力学第一定律的第

一和第二表达式在可逆定容和定压条件下导出,因而仅分别适用于可逆的定容或定压过程。就该组中的两个公式的前一段而言适用于任何工质,但对两公式后一段所表达的关系而言则仅适用于理想气体。

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,在定温膨胀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:在气体定温膨胀过程中实际上是需要加入热量的。定温过程中气体的比热容应为无限大,应而不能以比热容和温度变化的乘积来求解,最基本的求解关系应是热力学第一定律的基本表达式:q = Δu + w 。

4. 过程热量q 和过程功都是过程量,都和过程的途径有关。由定温过程热量公式1

211ln v v v P q ,可见,只要状态参数P 1、v 1和v 2确定了,q 的数值也确定了,是否q 与途径无关?

答:否。所说的定温过程热量计算公式利用理想气体状态方程、气体可逆过程

的过程功v P w d d ,以及过程的定温条件获得,因此仅适用于理想气体的定温过程。式中的状态1和状态2,都是指定温路径上的状态,并非任意状态,这本身就确定无疑地说明热量是过程量,而非与过程路径无关的状态量。

5. 在闭口热力系的定容过程中,外界对系统施以搅拌功δw ,问这时δQ = mc v d T 是否成立?

答:不成立。可逆过程中(不存在以非可逆功模式做功的时候)才可以通过上述热量计算公式计算热量。对工质施以搅拌功时是典型的不可逆过程。

6. 试说明绝热过程的过程功w 和技术功w t 的计算式

2

1t 21h h w u u w ;是否只限于理想气体?是否只限于可逆绝热过程?为什么?答:以上两式仅根据绝热条件即可由热力学第一定律的第一表达式

w u q 及第二表达式t w h q 导出,与何种工质无关,与过程是否可逆无关。

7. 试判断下列各种说法是否正确:

(1)定容过程即无膨胀(或压缩)功的过程;

(2)绝热过程即定熵过程;

(3)多变过程即任意过程。

答:①正确的;

②绝热过程指的是系统不与外界交换热量的过程。系统在过程中不与外界

交换热量,这仅表明过程中系统与外界间无伴随热流的熵流存在,但若为不可逆过程,由于过程中存在熵产,则系统经历该过程后会因有熵的产生而发生熵

的额外增加,实际上只是可逆的绝热过程才是定熵过程,而不可逆的绝热过程则为熵增大的过程,故此说法不正确;

③多边过程是指遵循方程Pv n = 常数(n 为某一确定的实数)的那一类热力

过程,这种变化规律虽较具普遍性,但并不包括一切过程,因此说多变过程即任意过程是不正确的。

第5章热力学第二定律

1. 热力学第二定律能否表达为:“机械能可以全部变为热能,而热能不可能全部变为机械能。”这种说法有什么不妥当?

答:热力学第二定律的正确表述应是:热不可能全部变为功而不产生其它影响。所给说法中略去了“其它影响”的条件,因而是不妥当、不正确的。

3. 请给“不可逆过程”一个恰当的定义。热力过程中有哪几种不可逆因素?答:所谓不可逆过程是指那种系统完成逆向变化回复到原先状态后,与其发生过相互作用的外界不能一一回复到原来状态,结果在外界遗留下了某种变化的过程。简单地讲,不可逆过程就是那种客观上会造成某种不可恢复的变化的过程。

典型的不可逆因素有:机械摩擦、有限温差下的传热、电阻、自发的化学

反应、扩散、混合、物质从一相溶入另一相的过程等。

5. 下述说法是否有错误:

⑴循环净功W net 愈大则循环热效率愈高;

⑵不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率;

⑶可逆循环的热效率都相等,12

t 1T T 。

答:⑴说法不对。循环热效率的基本定义为:1net

t Q W ,循环的热效率除与循

环净功有关外,尚与循环吸热量Q 1的大小有关;

⑵说法不对。根据卡诺定理,只是在“工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间”的条件下才能肯定不可逆循环的热效率一定小于可逆循环,离开了这一条件结论就不正确;

⑶说法也不正确。根据卡诺定理也应当是在“工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间”的条件下才能肯定所有可逆循环的热效率都相等,12

t 1T T ,而且与工质的性质与关,与循环的种类无关。如果式中的温度分别

采用各自的放热平均温度和吸热平均温度则公式就是正确的,即12

t 1T T ,不

过这种情况下也不能说是“所有可逆循环的热效率都相等”,只能说所有可逆循环的热效率表达方式相同。

6. 循环热效率公式121

t q q q 和121t T T T 是否完全相同?各适用于哪些场

合?

答:不完全相同。前者是循环热效率的普遍表达,适用于任何循环;后者是卡

诺循环热效率的表达,仅适用于卡诺循环,或同样工作于温度为

T 1的高温热源和温度为T 2的低温热源间的一切可逆循环。

7. 与大气温度相同的压缩空气可以膨胀作功,这一事实是否违反了热力学第二定律?

答:不矛盾。压缩空气虽然与大气有相同温度,但压力较高,与大气不处于相互平衡的状态,当压缩空气过渡到与大气相平衡时,过程中利用系统的作功能

力可以作功,这种作功并非依靠冷却单一热源,而是依靠压缩空气的状态变化。况且,作功过程中压缩空气的状态并不依循环过程变化。

8. 下述说法是否正确:.

⑴熵增大的过程必定为吸热过程:

⑵熵减小的过程必为放热过程;

⑶定熵过程必为可逆绝热过程。

答:⑴说法不对。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分,不可逆绝热过程中工质并未从外界吸热,但由于存在熵产工质的熵也会因而增大;

⑵说法是对的。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分,其中熵产必定

是正值,因而仅当系统放热,热熵流为负值时,系统的熵值才可能减小;

⑶这种说法原则上是不对的。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分,

其中熵产必定是正值,对于不可逆的放热过程,其热熵流为负值,当热熵流在

绝对数值上恰好与熵产一样时,过程将成为定熵的。因此:可逆的绝热过程为定熵过程,而定熵过程却不一定是绝热过程。

9. 下述说法是否有错误:

⑴熵增大的过程必为不可逆过程;⑵使系统熵增大的过程必为不可逆过程;⑷不可逆过程的熵变S 无法计算;

⑸如果从同一初始态到同一终态有两条途径,一为可逆,另一为不可逆,则

可逆不可逆S S 、f,f,可逆不可逆S S 、g,g,可逆不可逆S S ;

⑺工质经过不可逆循环有0ds ;0d r T q

答:⑴说法不正确。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分,其中熵产必定

是正值(含零),热熵流则可为正值,亦可为负值。当系统吸热时热熵流为正值,即便是可逆过程(熵产为零)系统的熵也增大;

⑵此说法与⑴是一样的。如果所说的“系统”指的是孤立系统则说法是正

确的。不过实在不应该这样含糊“系统”这一概念!

⑷此说法完全错误。熵是状态参数,只要过程的初、终状态确定了,系统

的熵变就完全确定,与过程无关。因此,不可逆过程熵变的计算方法之一便是借助同样初、终状态的可逆过程来进行计算。至于利用熵的一般关系式进行熵变计算,它们根本就与过程无关。

⑸g,g,可逆不可逆S S 是正确的;熵是状态参数,过程端点状态相同时应有相同熵变,由系统熵方程

g f S S S ,过程可逆时可逆f,S S ;不可逆时不可逆不可逆g,f,S S S ,式中0g,不可逆S ,可见应有f,f,不可逆可逆S S ,

⑺由熵为状态参数知,工质经过循环过程后其熵应不变,所以认为

0ds 是不正确的;根据克劳修斯不等式知,0d r T q

是正确的。

12. 立系统中进行了⑴可逆过程;⑵不可逆过程。问孤立系统的总能、总熵、总火用各自如何变化?

答:经历可逆过程后,孤立系统的总能、总熵、总火用均不改变;

经历不可逆过程后,孤立系统的总能将保持不变,总熵将增加,总火用将减少。

工程热力学期末试卷及答案

页脚内容1

页脚内容2

1 n c n κ - = - R =,代入上式得 页脚内容3

页脚内容4

页脚内容 6 及内能的变化,并画出p-v 图,比较两种压缩过程功量的大小。(空气: p c =1.004kJ/(kgK),R=0.287kJ/(kgK))(20分) 2.某热机在T1=1800K 和T2=450K 的热源间进行卡诺循环,若工质从热源吸热1000KJ ,试计算:(A )循环的最大功?(B )如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K ,在过程中与低温热源的温差为50K ,则该热量中能转变为多少功?热效率是多少?(C )如果循环过程中,不仅存在传热温差,并由于摩擦使循环功减小10KJ ,则热机的热效率是多少?(14分) 3.已知气体燃烧产物的cp=1.089kJ/kg ·K 和k=1.36,并以流量m=45kg/s 流经一喷管,进口p1=1bar 、T1=1100K 、c1=1800m/s 。喷管出口气体的压力p2=0.343bar ,喷管的流量系数cd=0.96;喷管效率为 =0.88。求合适的喉部截 面积、喷管出口的截面积和出口温度。(空气:p c =1.004kJ/(kgK), R=0.287kJ/(kgK))(20分) 一.是非题(10分) 1、√ 2、√ 3、× 4、× 5、√ 6、× 7、× 8、√ 9、×10、√ 二.选择题(10分) 1、B2、C3、B4、B5、A 三.填空题(10分) 1、功W;内能U 2、定温变化过程,定熵变化 3、小,大,0 4、对数曲线,对数曲线 5、 a kpv kRT ==, c M a = 四、名词解释(每题2分,共8分) 孤立系统:系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换的系统。 焓:为简化计算,将流动工质传递的总能量中,取决于工质的热力状态的那部分能量,写在一起,引入一新的物理量,称为焓。 热力学第二定律:克劳修斯(Clausius)说法:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。开尔文一浦朗克(Kelvin —Plank)说法:不可能制造只从一个热源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。 相对湿度:湿空气的绝对湿度v ρ与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度s ρ的比值, 称为相对湿度?。 五简答题(8分)

工程热力学(第五版_)课后习题答案

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2-2.已知2N 的M =28,求(1)2N 的气体常数;(2)标准状态下2N 的比容和密度;(3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解:(1)2N 的气体常数 28 83140==M R R =)/(K kg J ? (2)标准状态下2N 的比容和密度 1013252739.296?==p RT v =kg m /3 v 1= ρ=3/m kg (3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv =p T R 0=kmol m /3 2-3.把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里,起始表压力301=g p kPa ,终了表压力3.02=g p Mpa ,温度由t1=45℃增加到t2=70℃。试求被压入的CO 2的质量。当地大气压B = kPa 。 解:热力系:储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO 2的质量 1 111RT v p m = 压送后储气罐中CO 2的质量 2222RT v p m = 根据题意 容积体积不变;R = B p p g +=11 (1) B p p g +=22 (2) 27311+=t T (3) 27322+=t T (4) 压入的CO 2的质量

)1122(21T p T p R v m m m -= -= (5) 将(1)、(2)、(3)、(4)代入(5)式得 m= 2-5当外界为标准状态时,一鼓风机每小时可送300 m 3的空气,如外界的温度增高到27℃,大气压降低到,而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3,问鼓风机送风量的质量改变多少 解:同上题 1000)273 325.1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m = 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为的空气3 m 3,充入容积 m 3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同,问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到设充气过程中气罐内温度不变。 解:热力系:储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法: 首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875.810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 ==m m t 2 第二种解法 将空气充入储气罐中,实际上就是等温情况下把初压为一定量的空气压缩为的空气;或者说、 m 3的空气在下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 const pv = 、 m 3的空气在下占体积为 5.591 .05.87.01221=?==P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩的空气3 m 3,则要压缩 m 3的空气需要的时间 == 3 5.59τ 2-8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体,气缸中空气的温度为18℃

工程热力学第四版课后思考题答案

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

工程热力学考研试题及答案

1.湿蒸汽的状态参数p,t,v,x 中,不相互独立的一对是(D )D .(p,t)2.在不可逆循环中(B )A . ??>?ds T q B . ??t w >t C .t DP =t w =t D .t w > t DP >t 6.如果孤系内发生的过程都是可逆过程,则系统的熵(C ) A .增大 B .减小 C .不变 D .可能增大,也可能减小21.理想气体的可逆过程方程式=n pv 常数,当n = ∞ 时,即为等体过程。 7.pdv dT c q v +=δ适用于(A )A .可逆过程,理想气体 B .不可逆过程,理想气体 C .可逆过程,实际气体 D .不可逆过程,实际气体 8.电厂蒸汽动力循环回热是为了(C )A .提高循环初参数 B .降低循环终参数C .提高平均吸热温度 D .提高汽轮机的相对内效率 9.活塞式压气机采取分级压缩( C )A .能省功 B .不能省功 C .不一定省功 D .增压比大时省功 10.理想情况下活塞式压气机余隙体积的增大,将使生产1kg 压缩空气的耗功量(C )A 增大 B .减小C .不变 D .的变化视具体压缩空气的耗功量 11.下列各项中,不影响燃烧过程热效应的是(C )A .反应物的种类 B .反应温度C .反应速度D .反应压力 12.欲使亚声速气流加速到超声速气流应采用(C )A .渐缩喷管B .渐扩喷管C .缩放喷管D .前后压差较大直管 13.水蒸汽h -s 图上定压线(C .在湿蒸汽区是直线,在过热蒸汽区是曲线 14.为提高空气压缩制冷循环的制冷系数,可以采取的措施是(D ) A .增大空气流量 B .提高增压比C .减小空气流量 D .降低增压比 15.在范德瓦尔方程中,常数b 为考虑气体 而引入的修 正项。(C )A 分子间内位能 B .分子运动动能C .分子本身体积D .分子间相互作用力 二、多项选择题16.理想气体可逆等温过程的体积变化功w 等于(AC )A .2 1 p p RT ln B .1 2p p RT ln C .1 2v v RT ln D .2 1v v RT ln E .(p 2v 2-p 1v 1) 17.vdp dh q -=δ适用于 AC A .可逆过程,理想气体 B .不可逆过程,理想气体 C .可逆过程,实际气体D .不可逆过程,实际气体 E .任意过程,任意气体 18.再热压力若选得合适,将使(BCDE ) A .汽耗率提高 B .热耗率提高 C .循环热效率提高 D .排汽干度提高 E .平均吸热温度提高 19.马赫数小于1的气流可逆绝热地流过缩放管时,如果把喷管的渐扩段尾部切去一段,在其他条件不变的情况下,其(BDE )A .流量变小B .流量不变 C .流量变大 D .出口压力变大E .出口速度变大 20.不可逆循环的热效率(BE ) A .低于可逆循环的热效率 B .在相同的高温热源和低温热源间低于可逆循环的热效率 C .高于可逆循环的热效率 D .在相同的高温热源和低温热源间高于可逆循环的热效率 E .可能高于,也可能低于可逆循环的热效率 三、填空题 22.在一定的压力下,当液体温度达到 饱和 时,继续加热,立即出现强烈的汽化现象。 23.湿空气的绝对温度是指lm 3湿空气中所含水蒸汽的 质 量 。 24.火电厂常用的加热器有表面式和 混合 式。 25.可逆绝热地压缩空气时,无论是活塞式压气机还是叶轮式压气机,气体在压气机内的 状态变化 规律是相同的。 26.理想气体的绝热节流效应是 零效应 。 27.利用平均比热表计算任意体积气体在定压过程中的吸热量时,应使用公式 Q =V 0 )t |c -t |(c 1t 0'p 2t 0'p 1 2?? 。 28.图示通用压缩子图上一状态点A ,其位置表明: 在该状态下气体分子之间的相互作用力 主要表现为 排斥 力。

工程热力学第四版课后思考题答案

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。 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

工程热力学习题集答案

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″

工程热力学期末试卷及答案课件.doc

一.是非题三.填空题(10 分) 1.两种湿空气的相对湿度相等,则吸收水蒸汽的能力也相等。() 1.理想气体多变过程中,工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2.闭口系统进行一放热过程,其熵一定减少()2.蒸汽的干度定义为_________。 3.容器中气体的压力不变,则压力表的读数也绝对不会改变。()3.水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________,在高温时较__________,在临界温度 为__________。 4.理想气体在绝热容器中作自由膨胀,则气体温度与压力的表达式为 T 2 p 2 k 1 k () 4.理想气体的多变比热公式为_________ 5.采用Z级冷却的压气机,其最佳压力比公式为_________ 四、名词解释(每题 2 分,共8 分) T 1 p 1 1.卡诺定理: 5.对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析,其结果与所取系统的形式无关。() 6.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。 () 7.对于过热水蒸气,干度x 1() 8.对于渐缩喷管,若气流的初参数一定,那么随着背压的降低,流量将增大,但最 多增大到临界流量。() 9.膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量() 10.已知露点温度t d 、含湿量 d 即能确定湿空气的状态。() 二.选择题(10 分) 1.如果热机从热源吸热100kJ,对外作功100kJ,则()。 (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.压力为10bar 的气体通过渐缩喷管流入1bar 的环境中,现将喷管尾部截去一小段,其流速、流量变化为()。 A 流速减小,流量不变(B)流速不变,流量增加 C流速不变,流量不变(D)流速减小,流量增大 3.系统在可逆过程中与外界传递的热量,其数值大小取决于()。 (A)系统的初、终态;(B)系统所经历的过程; (C)(A)和(B);(D)系统的熵变。 4.不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后,其结果只能是()。 (A)全部水变成水蒸汽(B)部分水变成水蒸汽2..理想气体 3.水蒸气的汽化潜热 5.含湿量 五简答题(8 分) t t wet 、温度,试用H d —图定性的 d 1.证明绝热过程方程式 2.已知房间内湿空气的 确定湿空气状态。 六.计算题(共54 分) 1.质量为2kg 的某理想气体,在可逆多变过程中,压力从0.5MPa 降至0.1MPa,温度从162℃降至27℃,作出膨胀功267kJ,从外界吸收热量66.8kJ。试求该理想气体的定值比热容c p 和c V p v 图和T s 图上 [kJ/(kg·K)],并将此多变过程表示在 (图上先画出 4 个基本热力过程线)。(14 分) 2.某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p1=13.5bar,t1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0.08bar 的干饱和蒸汽,设环境温度t0=20℃,试求:汽轮机的实际功量、 理想功量、相对内效率(15 分) 3.压气机产生压力为6bar,流量为20kg/s 的压缩空气,已知压气机进口状态 p =1bar,t1 =20℃,如为不可逆绝热压缩,实际消耗功是理论轴功的 1.15 倍,求1 c 压气机出口温度t2 及实际消耗功率P。(已知:空气 p =1.004kJ/(kgK),气体常数R=0.287kJ/(kgK))。(15 分)

工程热力学-课后思考题答案

第一章基本概念与定义 1.答:不一定。稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定 2.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.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.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.答:温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。 6.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.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化的原因。 8.答:(1)第一种情况如图1-1(a),不作功(2)第二种情况如图1-1(b),作功(3)第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来,第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。 9.答:经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。系统和外界整个系统不能恢复原来状态。 10.答:系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后,系统恢复到原来状态,外界没有变化;若存在不可逆因素,系统恢复到原状态,外界产生变化。 11.答:不一定。主要看输出功的主要作用是什么,排斥大气功是否有用。

工程热力学思考题答案,第三章

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 =

工程热力学期末试卷及答案

一.就是非题 1.两种湿空气的相对湿度相等,则吸收水蒸汽的能力也相等。() 2.闭口系统进行一放热过程,其熵一定减少() 3.容器中气体的压力不变,则压力表的读数也绝对不会改变。() 4.理想气体在绝热容器中作自由膨胀,则气体温度与压力的表达式为 k k p p T T 11212-??? ? ??=() 5.对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析,其结果与所取系统的形式无关。() 6.工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程,则工质熵的变化就是一样的。() 7.对于过热水蒸气,干度1>x () 8.对于渐缩喷管,若气流的初参数一定,那么随着背压的降低,流量将增大,但最多增大到临界流量。() 9.膨胀功、流动功与技术功都就是与过程的路径有关的过程量() 10.已知露点温度d t 、含湿量d 即能确定湿空气的状态。() 二.选择题(10分) 1.如果热机从热源吸热100kJ,对外作功100kJ,则()。 (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 与B 。 2.压力为10bar 的气体通过渐缩喷管流入1bar 的环境中,现将喷管尾部截去一小段,其流速、流量变化为()。 A 流速减小,流量不变(B)流速不变,流量增加 C 流速不变,流量不变(D)流速减小,流量增大 3.系统在可逆过程中与外界传递的热量,其数值大小取决于()。 (A)系统的初、终态;(B)系统所经历的过程; (C)(A)与(B);(D)系统的熵变。 4.不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后,其结果只能就是()。 (A)全部水变成水蒸汽(B)部分水变成水蒸汽 (C)部分或全部水变成水蒸汽(D)不能确定 5.()过程就是可逆过程。 (A)、可以从终态回复到初态的(B)、没有摩擦的 (C)、没有摩擦的准静态过程(D)、没有温差的 三.填空题(10分) 1.理想气体多变过程中,工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2.蒸汽的干度定义为_________。 3.水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________,在高温时较__________,在临界温度为__________。 4.理想气体的多变比热公式为_________ 5.采用Z 级冷却的压气机,其最佳压力比公式为_________ 四、名词解释(每题2分,共8分) 1.卡诺定理: 2..理想气体 3.水蒸气的汽化潜热 5.含湿量 五简答题(8分) 1、证明绝热过程方程式 2、已知房间内湿空气的d t 、wet t 温度,试用H —d 图定性的确定湿空气状态。 六.计算题(共54分) 1.质量为2kg 的某理想气体,在可逆多变过程中,压力从0、5MPa 降至0、1MPa,温度从162℃降至27℃,作出膨胀功267kJ,从外界吸收热量66、8kJ 。试求该理想气体的定 值比热容p c 与V c [kJ/(kg ·K)],并将此多变过程表示在v p -图与s T -图上(图上 先画出4个基本热力过程线)。(14分) 2.某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p1=13、5bar,t1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0、08bar 的干饱与蒸汽,设环境温度t0=20℃,试求:汽轮机的实际功量、理想功量、相对内效率(15分) 3.压气机产生压力为6bar,流量为20kg/s 的压缩空气,已知压气机进口状态1p =1bar,1t =20℃,如为不可逆绝热压缩,实际消耗功就是理论轴功的1、 15倍,求压气 机出口温度2t 及实际消耗功率P 。(已知:空气p c =1、004kJ/(kgK),气体常数R=0、287kJ/(kgK))。(15分) 4.一卡诺循环,已知两热源的温度t1=527℃、T2=27℃,循环吸热量Q1=2500KJ,试求:(A)循环的作功量。(B)排放给冷源的热量及冷源熵的增加。(10分) 一.就是非题(10分) 1、× 2、× 3、× 4、√ 5、√ 6、× 7、× 8、√ 9、×10、× 二.选择题(10分) 1、B 2、A3、A4、A5、C 三.填空题(10分)

最新工程热力学课后作业答案第五版

工程热力学课后作业答案第五版

2-2.已知2N 的M =28,求(1)2N 的气体常数;(2)标准状态下2N 的比容和密度;(3) MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解:(1)2N 的气体常数 28 8314 0= = M R R =296.9)/(K kg J ? (2)标准状态下2N 的比容和密度 101325 2739.296?== p RT v =0.8kg m /3 v 1= ρ=1.253/m kg (3) MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv = p T R 0=64.27kmol m /3 2-3.把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里,起始表压力 301=g p kPa ,终了表压力3.02=g p Mpa ,温 度由t1=45℃增加到t2=70℃。试求被压入的CO 2的质量。当地大气压B =101.325 kPa 。 解:热力系:储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO 2的质量 1 1 11RT v p m = 压送后储气罐中CO 2的质量 2 2 22RT v p m = 根据题意 容积体积不变;R =188.9 B p p g +=11 (1) B p p g +=22 (2) 27311+=t T (3) 27322+=t T (4) 压入的CO 2的质量

)1 122(21T p T p R v m m m -= -= (5) 将(1)、(2)、(3)、(4)代入(5)式得 m=12.02kg 2-5当外界为标准状态时,一鼓风机每小时可送300 m 3的空气,如外界的温度增高到27℃,大气压降低到99.3kPa ,而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3,问鼓风机送风量的质量改变多少? 解:同上题 1000)273 325.1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m =41.97kg 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa 的空气3 m 3,充入容积8.5 m 3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同,问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到0.7MPa ?设充气过程中气罐内温度不变。 解:热力系:储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法: 首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875 .810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 == m m t 2 19.83min 第二种解法 将空气充入储气罐中,实际上就是等温情况下把初压为0.1MPa 一定量的空气压缩为0.7MPa 的空气;或者说0.7MPa 、8.5 m 3的空气在0.1MPa 下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 const pv = 0.7MPa 、8.5 m 3的空气在0.1MPa 下占体积为 5.591 .05 .87.01221=?== P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩0.1MPa 的空气3 m 3,则要压缩59.5 m 3的空气需要的时间 == 3 5 .59τ19.83min 2-8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体,气缸中空气的温度为18℃,质量为2.12kg 。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B =101kPa ,问:(1)气缸中空气的终温是多少?(2)终态的比容是多少?(3)初态和终态的密度各是多少?

(完整版)工程热力学习题集附答案

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_______。

工程热力学课后题答案

习题及部分解答 第一篇 工程热力学 第一章 基本概念 1. 指出下列各物理量中哪些是状态量,哪些是过程量: 答:压力,温度,位能,热能,热量,功量,密度。 2. 指出下列物理量中哪些是强度量:答:体积,速度,比体积,位能,热能,热量,功量,密度。 3. 用水银差压计测量容器中气体的压力,为防止有毒的水银蒸汽产生,在水银柱上加一段水。若水柱高 mm 200,水银柱高mm 800,如图2-26所示。已知大气压力为mm 735Hg ,试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ?解:根据压力单位换算 kPa p p p p kPa Pa p kPa p Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==?=?==?=?= 4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量,如图2-27所示。若已知斜管倾角 30=α,压力计中 使用3/8.0cm g =ρ 的煤油,斜管液体长度mm L 200=,当地大气压力MPa p b 1.0=,求烟 气的绝对压力(用MPa 表示)解: MPa Pa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -?==???==α ρ MPa p p p v b 0992.0108.7841.06=?-=-=- 5.一容器被刚性壁分成两部分,并在各部装有测压表计,如图2-28所示,其中C 为压力表,读数为 kPa 110,B 为真空表,读数为kPa 45。若当地大气压kPa p b 97=,求压力表A 的读数(用kPa 表示) kPa p gA 155= 6. 试述按下列三种方式去系统时,系统与外界见换的能量形式是什么。 (1).取水为系统; (2).取电阻丝、容器和水为系统; (3).取图中虚线内空间为系统。 答案略。 7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量,起读数为MPa 4.13;冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量,其读数为mmHg 706。若大气压力为MPa 098.0,试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力(用MPa 表示) MPa p MPa p 0039.0;0247.021== 8.测得容器的真空度 mmHg p v 550=,大气压力 MPa p b 098.0=,求容器内的绝对压力。若大气

工程热力学思考题答案

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

工程热力学思考题答案整理版

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

工程热力学期末试卷及答案

一.是非题 1.两种湿空气的相对湿度相等,则吸收水蒸汽的能力也相等。( ) 2.闭口系统进行一放热过程,其熵一定减少( ) 3.容器中气体的压力不变,则压力表的读数也绝对不会改变。( ) 4.理想气体在绝热容器中作自由膨胀,则气体温度与压力的表达式为 k k p p T T 11212-??? ? ??= ( ) 5.对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析,其结果与所取系统的形式无关。 ( ) 6.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。 ( ) 7.对于过热水蒸气,干度1>x ( ) 8.对于渐缩喷管,若气流的初参数一定,那么随着背压的降低,流量将增大,但最多增大到临界流量。( ) 9.膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量 ( ) # 10.已知露点温度d t 、含湿量d 即能确定湿空气的状态。 ( ) 二.选择题 (10分) 1.如果热机从热源吸热100kJ ,对外作功100kJ ,则( )。 (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.压力为10 bar 的气体通过渐缩喷管流入1 bar 的环境中,现将喷管尾部截去一小段,其流速、流量变化为( )。 (A ) 流速减小,流量不变 (B )流速不变,流量增加 (C ) 流速不变,流量不变 (D ) 流速减小,流量增大 3.系统在可逆过程中与外界传递的热量,其数值大小取决于( )。 (A ) 系统的初、终态; (B ) 系统所经历的过程; [ (C ) (A )和(B ); ( D ) 系统的熵变。 4.不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后,其结果只能是( )。 (A )全部水变成水蒸汽 (B )部分水变成水蒸汽 (C )部分或全部水变成水蒸汽 (D )不能确定 5.( )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 ).没有摩擦的准静态过程 (D ).没有温差的 三.填空题 (10分) 1.理想气体多变过程中,工质放热压缩升温的多变指数的范围_________

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