工程热力学复习重点2012.
3. 热能及其利用
[1]热能：能量的一种形式
[2]来源：一次能源：以自然形式存在，可利用的能源。
如风能,水力能,太阳能、地热能、化学能和核能等。
二次能源：由一次能源转换而来的能源，如机械能、机械能等。
[3]利用形式：
直接利用：将热能利用来直接加热物体。如烘干、采暖、熔炼(能源消耗比例大) 间接利用：各种热能动力装置，将热能转换成机械能或者再转换成电能，4．.热能动力转换装置的工作过程
5．热能利用的方向性及能量的两种属性
[1]过程的方向性：如：由高温传向低温
[2]能量属性：数量属性、,质量属性(即做功能力)
[3]数量守衡、质量不守衡
[4]提高热能利用率：能源消耗量与国民生产总值成正比。
第1章基本概念及定义
1. 1 热力系统
一、热力系统
系统：用界面从周围的环境中分割出来的研究对象，或空间内物体的总和。
外界：与系统相互作用的环境。
界面：假想的、实际的、固定的、运动的、变形的。
依据：系统与外界的关系
系统与外界的作用：热交换、功交换、质交换。
二、闭口系统和开口系统
闭口系统：系统内外无物质交换,称控制质量。
开口系统：系统内外有物质交换,称控制体积。
三、绝热系统与孤立系统
绝热系统：系统内外无热量交换(系统传递的热量可忽略不计时，可认为绝热) 孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换
=系统+相关外界=各相互作用的子系统之和= 一切热力系统连同相互作用的外界
四、根据系统内部状况划分
可压缩系统：由可压缩流体组成的系统。
简单可压缩系统：与外界只有热量及准静态容积变化
均匀系统：内部各部分化学成分和物理'性质都均匀一致的系统，是由单相组成的。
非均匀系统：由两个或两个以上的相所组成的系统。
单元系统：一种均匀的和化学成分不变的物质组成的系统。
多元系统：由两种或两种以上物质组成的系统。
单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。
思考题：
孤立系统一定是闭口系统吗?反之怎样? 孤立系统一定不是开口的吗、 孤立系统是否一定绝热？
1．2 工质的热力状态与状态参数 一、状态与状态参数
状态：热力系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况。 状态参数：描述工质状态特性的各种状态的宏观物理量。
如：温度（T ）、压力（P ）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u ）、焓（h ）、熵（s ）、自由能（f ）、自由焓（g ）等。
状态参数的数学特性:
1． 12
12x x dx -=?
表明：状态的路径积分仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。
2．?dx =0
表明：状态参数的循环积分为零
基本状态参数：可直接或间接地用仪表测量出来的状态参数：温度、压力、比容或密度
温度：宏观上，是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量。 微观上,是大量分子热运动强烈程度的量度
2．压力：
垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。
f F
p = 式中：F —整个容器壁受到的力，单位为牛顿（N ）；
f —容器壁的总面积（m2）。 微观上：分子热运动产生的垂直作用于容器壁上单位面积的力。 压力测量依据：力平衡原理 压力单位：MPa
相对压力：相对于大气环境所测得的压力。工程上常用测压仪表测定的压力。 以大气压力为计算起点，也称表压力。
g
p B p += （P>B ） H B p -=
（P
式中 B —当地大气压力
Pg —高于当地大气压力时的相对压力，称表压力；
H —低于当地大气压力时的相对压力，称为真空值。
注意：只有绝对压力才能代表工质的状态参数 3．比容:
比容：单位质量工质所具有的容积。 密度：单位容积的工质所具有的质量。
m
V v =
m 3/kg
关系：1=v ρ
式中：
ρ—工质的密度
kg/m3 ，v —工质的比容 m3/kg
例: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。
1．3准静态过程与可逆过程
热力过程：系统状态的连续变化称系统经历了一个热力过程。
一、准静过程：如果造成系统状态改变的不平衡势差无限小，以致该系统在任意时刻均无限接近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程。
注意:准静态过程是一种理想化的过程，实际过程只能接近准静态过程。
二、可逆过程：系统经历一个过程后，如令过程逆行而使系统与外界同时恢复到初始状态，而不留下任何痕迹，则此过程称为可逆过程。
实现可逆过程的条件：
过程无势差 (传热无温差，作功无力差) 过程无耗散效应。
三、可逆过程的膨胀功 (容积功)
系统容积发生变化而通过界面向外传递的机械功。
?=2
1
p d v w J/kg
规定: 系统对外做功为正，外界对系统作功为负。 问题： 比较不可逆过程的膨胀功与可逆过程膨胀功 四、可逆过程的热量:
系统与外界之间依靠温差传递的能量称为热量。
可逆过程传热量：?
=2
1
Tds q q J/kg
规定:系统吸热为正，放热为负。
1．4 热力循环:
定义：工质从某一初态开始，经历一系列状态变化，最后由回复到初态的过程。, 一、正循环
正循环中的热转换功的经济性指标用循环热效率：
1
2121101q q
q q q q w t -=-==
η 式中
q1—工质从热源吸热；q2—工质向冷源放热；
w0—循环所作的净功。
二、逆循环
以获取制冷量为目的。 制冷系数： 2
12
021q q q w q -==
ε 式中：q1—工质向热源放出热量；q2—工质从冷源吸取热量；w0—循环所作的净功。 供热系数： 2
11
012q q q w q -==
ε 式中：q1—工质向热源放出热量，q2—工质从冷源吸取热量，w0—循环所作的净功
思考题：
1．温度为100℃的热源，非常缓慢地把热量加给处于平衡状态下的0℃的冰水混合物，试问：1、冰水混合物经历的是准静态过程吗？2、加热过程是否可逆？
2．平衡态与稳态（稳态即系统内各点的状态参数均不随时间而变）有何异同？热力学中讨论平衡态有什么意义？
3．外界条件变化时系统有无达到平衡的可能？在外界条件不变时，系统是否一定处于平衡态？
4．判断下列过程是否为可逆过程：
1)对刚性容器内的水加热使其在恒温下蒸发。
2)对刚性容器内的水作功使其在恒温下蒸发。
3)对刚性容器中的空气缓慢加热使其从50℃升温到100℃
4)定质量的空气在无摩擦、不导热的气缸和活塞中被慢慢压缩
5)100℃的蒸汽流与25℃的水流绝热混合。
6)锅炉中的水蒸汽定压发生过程（温度、压力保持不变）。
7)高压气体突然膨胀至低压。
8)摩托车发动机气缸中的热燃气随活塞迅速移动而膨胀。
9)气缸中充有水，水上面有无摩擦的活塞，缓慢地对水加热使之蒸发。
第2章 热力学第一定律
2．1系统的储存能
系统的储存能的构成：内部储存能+外部储存能
一．内能
热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具有的能量之和，单位质量工质所具有
的内能，称为比内能，简称内能。U=mu
内能=分子动能+分子位能 分子动能包括：
1．分子的移动动能 2.分子的转动动能 3.分子内部原子振动动能和位能 分子位能：克服分子间的作用力所形成
u=f (T,V) 或u=f (T,P) u=f (P,V)
注意: 内能是状态参数. 特别的: 对理想气体u=f (T) 问题思考: 为什么?
二 外储存能：
系统工质与外力场的相互作用（如重力位能）及以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量（宏观动能）。 宏观动能：2
2
1mc E k =
重力位能：mgz E p = 式中
g —重力加速度。
三 系统总储存能：
p k E E U E ++=
或mgz mc U E ++=22
1 gz c u e ++
=2
2
1 2．
2 系统与外界传递的能量
与外界热源,功源,质源之间进行的能量传递
一、热量
在温差作用下,系统与外界通过界面传递的能量。
系统吸热热量为正，系统放热热量为负。 单位：kJ kcal l kcal=4.1868kJ
特点: 热量是传递过程中能量的一种形式，热量与热力过程有关,或与过程的路径有关.
二、功
除温差以外的其它不平衡势差所引起的系统与外界传递的能量. 1．膨胀功W ：在力差作用下，通过系统容积变化与外界传递的能量。 单位：l J=l Nm
规定: 系统对外作功为正，外界对系统作功为负。 膨胀功是热变功的源泉 2 轴功W s :
通过轴系统与外界传递的机械功
注意: 刚性闭口系统轴功不可能为正，轴功来源于能量转换
三、随物质传递的能量
1．流动工质本身具有的能量
mgz mc U E ++
=2
2
1 2． 流动功(或推动功)：
维持流体正常流动所必须传递量，是为推动流体通过控制体界面而传递的机械功. 推动1kg 工质进、出控制体所必须的功 1
122v p v p w f -=
注意: 流动功仅取决于控制体进出口界面工质的热力状态。流动功是由泵风机等提供
思考：与其它功区别
四、焓的定义：
焓=内能+流动功 对于m 千克工质：
pV U H +=
对于1千克工质：h=u+ p v
五、焓的物理意义：
对流动工质(开口系统)，表示沿流动方向传递的总能量中，取决于热力状态的那部分能量. 对不流动工质(闭口系统)，焓只是一个复合状态参数 思考为什么：特别的对理想气体 h= f (T)
2．3 闭口系统能量方程
一、能量方程表达式
W Q U -=? 适用于mkg 质量工质 w q u -=? 1kg 质量工质
注意: 该方程适用于闭口系统、任何工质、任何过程。
由于反映的是热量、内能、膨胀功三者关系，因而该方程也适用于开口系统、任何工质、任何过程.
特别的: 对可逆过程 ?-=?2
1pdv q u
思考为什么？
二、.循环过程第一定律表达式
??=w q δδ
结论: 第一类永动机不可能制造出来 思考：为什么
三、理想气体内能变化计算
由dT c du q v v v ==δ得：
dT c du v =，?=?2
1dT c u v
适用于理想气体一切过程或者实际气体定容过程
或： )(12T T c u v -=?
用定值比热计算
1020
121221
t c t c dt c dt c dt c u t vm
t vm
t v t v t t v ?-?=-==????
用平均比热计算
()T f c v =的经验公式代入?=?2
1
dT c u v 积分。
理想气体组成的混合气体的内能： ∑∑====+++=n
i i i n i i n u m U U U U U 1
1
21
2．4 开口系统能量方程
由质量守恒原理：
进入控制体的质量一离开控制体的质量=控制体中质量的增量 能量守恒原理：
进入控制体的能量一控制体输出的能量=控制体中储存能的增量 设控制体在τd 时间内:
进入控制体的能量=112
11)21(m gz c h Q δδ++
+ 离开控制体的能量=222
22)2
1(m gz c h W S δδ+++
控制体储存能的变化cv cv cv E dE E dE -+=)(
代入后得到:
=Q δ222
2
2)21(m gz c h W S δδ+++11211)2
1(m gz c h δ++-+cv dE 注意:本方程适用于任何工质，稳态稳流、不稳定流动的一切过程,也适用于闭口系统
2．5 开口系统稳态稳流能量方程 一 稳态稳流工况
工质以恒定的流量连续不断地进出系统，系统内部及界面上各点工质的状态参数和宏观运动参数都保持一定，不随时间变化，称稳态稳流工况。
条件：1.符合连续性方程
2.系统与外界传递能量，收入=支出，且不随时间变化
s w gdz dc dh q δδ+++=22
1
适用于任何工质，稳态稳流热力过程
二 技术功
在热力过程中可被直接利用来作功的能量，称为技术功。 技术功=膨胀功+流动功
2211v p v p w w t -+=
特别的：对可逆过程：
?-=2
1
vdp w t
思考：为什么？注意：技术功是过程量
公式：s w q dh δδ-=
适用于任何工质稳态稳流过程，忽略工质动能和位能的变化。
三、理想气体焓的计算
对于理想气体
()T f RT u h =+=
dT c dh p =，dT c h p ?=?21
适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程
)(12T T c h p -=?
适用于理想气体的一切热力过程或者实际气体的定压过程， 用定值比热计算
1020
121221
t c t c dt c dt c dt c h t pm
t pm
t p t p t t p ?-?=-==????
用平均比热计算
把()T f c p =的经验公式代入?=?2
1
dT c h p 积分。
思考题：
1．门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行,若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面,感到凉爽。于是有人就想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的,你认为这种想法可行吗?
2. 既然敞开冰箱大门不能降温，为什么在门窗紧闭的房间内安装空调器后却能使温度降低呢? 3．对工质加热，其温度反而降低，有否可能？
4．对空气边压缩边进行冷却，如空气的放热量为1kJ ，对空气的压缩功为6kJ ，则此过程中空气的温度是升高，还是降低。
5．空气边吸热边膨胀，如吸热量Q=膨胀功，则空气的温度如何变化。 6．讨论下列问题：
1) 气体吸热的过程是否一定是升温的过程。 2) 气体放热的过程是否一定是降温的过程。
3) 能否以气体温度的变化量来判断过程中气体是吸热还是放热。
7．试分析下列过程中气体是吸热还是放热(按理想气体可逆过程考虑)
1) 压力递降的定温过程。 2) 容积递减的定压过程。 3) 压力和容积均增大两倍的过程。
第3章 气体和蒸汽的性质
3．1 理想气体状态方程 一、理想气体与实际气体
定义：气体分子是一些弹性的，忽略分子相互作用力，不占有体积的质点, 注意：当实际气体p →0 v →∞的极限状态时，气体为理想气体。
二、理想气体状态方程的导出
状态方程的几种形式
1．RT pv = 适用于1千克理想气体。 式中：p —绝对压力 Pa
v —比容 m3/kg ， T —热力学温度
K
2．mRT pV = 适用于m 千克理想气体。
式中V —质量为mkg 气体所占的容积
3．T R pV M 0= 适用于1千摩尔理想气体。 式中VM=Mv —气体的摩尔容积，m3/kmol ； R0=MR —通用气体常数， J/kmol ·K
4．
T
nR pV 0= 适用于n 千摩尔理想气体。
式中V —nKmol 气体所占有的容积，m 3；n —气体的摩尔数，M
m
n =
，kmol 5．
2
2
2111T v P T v P =
6．
2
2
2111T V P T V P = 仅适用于闭口系统 3．2 理想气体的比热 一、比热的定义与单位
定义：单位物量的物体，温度升高或降低1K （1℃）所吸收或放出的热量，称为该物体比热。
dT
q
c δ=
单位：式中 c —质量比热，kJ/Kg ·k 'c —容积比热，kJ/m3·k
Mc —摩尔比热，kJ/Kmol ·k
换算关系：
4.22'ρc Mc
c ==
注意：比热不仅取决于气体的性质，还于气体的热力过程及所处的状态有关。
二、定容比热和定压比热
定容比热：v
v v
v T u dT du dT
q c ???
????==
=
δ 表示：明单位物量的气体在定容情况下升高或降低1K 所吸收或放出的热量． 定压比热：dT
dh dT
q c p
p =
=
δ 表示：单位物量的气体在定压情况下升高或降低1K 所吸收或放出的热量。
迈耶公式：R c c v p =- R c c v p 0''ρ=-
0R MR Mc Mc v p ==-
比热比： v
p v
p v
p Mc Mc c c c c ===
''κ 1-=
κκR
c v 1
-=κnR c p 三、定值比热、真实比热与平均比热
1、定值比热：凡分子中原子数目相同因而其运动自由度也相同的气体，它们的摩尔比热值都相等，称为定值比热。
2、真实比热：相应于每一温度下的比热值称为气体的真实比热。 常将比热与温度的函数关系表示为温度的三次多项式
332210T a T a T a a Mc p +++=
3．平均比热
思考题：
1．某内径为15.24cm 的金属球抽空后放后在一精密的天平上称重，当填充某种气体至7.6bar 后又进行了称重，两次称重的重量差的2.25g ，当时的室温为27℃，试确定这里何种理想气体。
2．通用气体常数和气体常数有何不同？
3．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。
4．混合气体中某组成气体的千摩尔质量小于混合气体的千摩尔质量，问该组成气体在混合
气体中的质量成分是否一定小于容积成分，为什么。
第4章 气体和蒸汽的基本热力过程
一、定压过程
12h h h q -=?= )(1212v v p h h u ---=?
u q w ?-= ?=-=0v d p w t
二、定容过程
?==0pdv w u q ?=
)(1212p p v h h u ---=? ?-=-=)(21p p v v d p w t 三、定温过程
)(12s s T q -= u q w ?-=
h q w t ?-= )(112212v p v p h h u ---=?
四、绝热过程
q=0 u w ?-= h w t ?-=
)(112212v p v p h h u ---=?
第5章 热力学第二定律
5．1 自然过程的方向性 一、磨擦过程
功可以自发转为热,但热不能自发转为功
二、传热过程
热量只能自发从高温传向低温
三、自由膨胀过程
绝热自由膨胀为无阻膨胀,但压缩过程却不能自发进行
四、混合过程
两种气体混合为混合气体是常见的自发过程
五、燃烧过程
燃料燃烧变为燃烧产物(烟气等),只要达到燃烧条件即可自发进行 结论:自然的过程是不可逆的
5．2 热力学第二定律的实质
克劳修斯说法：热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其它变化
开尔文说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全变为机械能，而不引起其它变化的循环发动机。
5.3 卡诺循环与卡诺定理
意义：解决了热变功最大限度的转换效率的问题
一.卡诺循环:
[一] 正循环
组成：两个可逆定温过程、两个可逆绝热过程
过程a-b ：工质从热源(T1)可逆定温吸热 b-c ：工质可逆绝热(定'熵)膨胀 c-d ：工质向冷源(T2)可逆定温放热
d-a ：工质可逆绝热(定熵)压缩回复到初始状态。 循环热效率：
1
2101q q q w t -==
η )(11a b s s T q -==面积abefa )(22d c s s T q -==面积cdfec
因为 )()(d c a b s s s s -=- 得到 1
2
1T T t -
=η 分析：
1、热效率取决于两热源温度，T1、T2，与工质性质无关。
2、由于T1,∞≠ T2≠0，因此热效率不能为1
3、若T1=T2，热效率为零，即单一热源，热机不能实现。 [二] 逆循环：
包括：绝热压缩、定温放热。 定温吸热、绝热膨胀。 制冷系数：2
12
212021T T T q q q w q c -=
-==ε 供热系数2
11
211012T T T q q q w q c -=
-==
ε 关系：112+=c c εε
分析：通常T2>T1-T2 所以：
11>c ε
二 卡诺定理：
1、所有工作于同温热源、同温冷源之间的一切热机，以可逆热机的热效率为最高。 2.在同温热源与同温冷源之间的一切可逆热机，其热效率均相等.
思考题
1．自发过程为不可逆过程，那么非自发过程即为可逆过程。此说法对吗?为什么? 2．自然界中一切过程都是不可逆过程，那么研究可逆过程又有什么意义呢? 3．以下说法是否正确?
①工质经历一不可逆循环过程,因?T Q
δ<0，故?ds <0
②不可逆过程的熵变无法计算
③若从某一初态沿可逆和不可逆过程达到同一终态，则不可逆过程中的熵变必定大于可逆过程中的熵变。
4．某热力系统经历一熵增的可逆过程，问该热力系统能否经一绝热过程回复到初态。 5．若工质经历一可逆过程和一不可逆过程，均从同一初始状态出发，且两过程中工质的吸热量相同，问工质终态的熵是否相同？
6．绝热过程是否一定是定熵过程？定熵过程是否一定满足PvK=定值的方程？ 答案：可逆绝热过程才是定熵。否，必须为理想气体，可逆绝热，定值比热容。 7．工质经历一个不可逆循环能否回复到初态？
8．用孤立系统熵增原理证明：热量从高温物体传向低温物体的过程是不可逆过程。
第8章 压气机的热力过程
8．1 压气机的理论压缩功
压气机: 用来压缩气体的设备
一、单机活塞式压气机工作过程
吸气过程、压缩过程、排气过程。理想化为可逆过程、无阻力损失. 1．定温压缩轴功的计算
st w =?-=2
1
vdp w t 1
2
11ln
p p v p - 按稳态稳流能量方程，压气机所消耗的功，一部分用于增加气体的焓，一部分转化为热能向外放出.
对理想气体定温压缩,表示消耗的轴功全部转化成热能向外放出.
st w =T Q
2．定熵压缩轴功的计算,
?-=21vdp w t s k k kw p p k kRT =????
?????????? ??--=-1
12111 按稳态稳流能量方程，绝热压缩消耗的轴功全部用于增加气体的焓，使气体温度升高，该式也适用于不可逆过程
3．多变压缩轴功的计算
?-=21vdp w t s n n nw p p n nRT =????
?????????? ??--=-112
111 按稳态稳流能量方程，多变压缩消耗的轴功部分用于增加气体的焓，部分对外放热，该式同样适用于不可逆过程
结论: ss sn st w w w -<-<- T sn s T T T 22>>
可见定温过程耗功最少，绝热过程耗功最多
8．2 多级压缩及中间冷却
由
k
k p p T T 11212-???
?
??=
即：压力比越大，其压缩终了温度越高，较高压缩气体常采用中间冷却设备，称多级压气机. 最佳增压比：使多级压缩中间冷却压气机耗功最小时，各级的增压比称为最佳增压比。 压气机的效率：在相同的初态及增压比条件下，可逆压缩过程中压气机所消耗的功与实际不可逆压缩过程中压气机所消耗的功之比，称为压气机的效率。
特点:
1．减小功的消耗,由p-v 图可知 2．降低气体的排气温度,减少气体比容 3．每一级压缩比降低,压气机容积效率增高
中间压力的确定: 原则：消耗功最小。 以两级压缩为例,得到：2312//p p p p =
结论:两级压力比相等，耗功最小。
推广为Z 级压缩
z z p p 1121/.......+===ββ
推理:
1．每级进口、出口温度相等. 2．各级压气机消耗功相等.
3．各级气缸及各中间冷却放出和吸收热量相等.
8．5 活塞式压气机余隙影响 一、余隙对排气量的影响
最新工程热力学期末复习题答案
最新工程热力学期末复习题答案 《工程热力学》练习题参考答案 第一单元 一、判断正误并说明理由： 1.给理想气体加热，其热力学能总是增加的。 错。理想气体的热力学能是温度的单值函数，如果理想气体是定温吸热，那么其热力学能不变。 1.测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是气体热力状态发生了变 化。 错。压力表读数等于容器中气体的压力加上大气压力。所以压力表读数发生变化可以是气体的发生了变化，也可以是大气压力发生了变化。 2.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，则该系统处在平衡状态。 错。系统处在稳定状态，而平衡状态要求在没有外界影响的前提下，系统在长时间内不发生任何变化。 3.热力系统经过任意可逆过程后，终态B的比容为v B大于初态A的比容v A，外 界一定获得了技术功。 错。外界获得的技术功可以是正，、零或负。 4.在朗肯循环基础上实行再热，可以提高循环热效率。 错。在郎肯循环基础上实行再热的主要好处是可以提高乏汽的干度，如果中间压力选的过低，会使热效率降低。 6．水蒸汽的定温过程中，加入的热量等于膨胀功。 错。因为水蒸汽的热力学能不是温度的单值函数，所以水蒸汽的定温过程中，加入的热量并不是全部用与膨胀做功，还使水蒸汽的热力学能增加。 7．余隙容积是必需的但又是有害的，设计压气机的时候应尽可能降低余隙比。 对。余隙容积的存在降低了容积效率，避免了活塞和气门缸头的碰撞，保证了设备正常运转，设计压气机的时候应尽可能降低余容比。 8．内燃机定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率高。 错。在循环增压比相同吸热量相同的情况下，定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率高；但是在循环最高压力和最高温度相同时，定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率低。 9．不可逆过程工质的熵总是增加的，而可逆过程工质的熵总是不变的。 错。熵是状态参数，工质熵的变化量仅与初始和终了状态相关，而与过程可逆不可逆无关。 10．已知湿空气的压力和温度，就可以确定其状态。
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。
工程热力学(1)考试复习重点总结
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
工程热力学期末复习手册
工程热力学期末复习手册 ——by 机61学习小组一、各章要点： 第五章： 1.活塞式内燃机循环：（特点、计算、比较） 2.燃气轮机循环：理想循环和实际循环计算和比较 3.提高热效率的手段：回热、间冷+回热、再热+回热 第六章： 1.熟悉pT相图 2.熟悉1点2线3区5态 3.会查出水蒸气的参数 4.基本热力过程在p-T、T-s、h-s图上的表示，会计算q、wt 5.注意与理想气体比较，哪些公式可用、哪些不能用 第七章： 1.熟悉朗肯循环图示与计算 2.朗肯循环与卡诺循环 3.蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响 4.再热、回热原理及计算 第八章： 1.空气压缩制冷，分析、计算、回热 2.蒸汽压缩制冷，分析、计算 3.压缩式热泵循环，与制冷原理相同，会计算 4.吸收式制冷，。。。。。。，制冷剂，一般了解
第九章： 1.成分描写 2.分压定律和分容积定律 3.混合物参数计算（混合熵增） 4.湿空气概念与计算 第十章： 1.会从四个特征式，推到出8个偏导数和4个Maxwell式 2.了解s,u,h,f,g,cp,cv,cp-cv与状态方程的关系 3.知道焦汤系数的定义与含义 4.了解各状态方程的特点，适用范围 5.理解对比态原理，会查图计算 第十二章： 1.基本概念，各概念的条件（热效应，燃料热值，标准生成焓，化学Ex，平衡判据，自发反应方向） 2.理解计算反应热、热值、理论燃烧温度、反应度、平衡常数的计算方法 3.一般了解热力学第三定律
二、典型简答题 1.勃雷登循环采用回热的条件是什么？一旦可以采用回热为什么总会带来循环热效率的提高？ 2.提高燃气轮机循环效率的方法有那些？ 3.为什么从能源问题和环境污染问题出发，斯特林发动机又重新引起人们的重视？ 4.为什么柴油机的效率普遍高于汽油机？ 5.影响活塞式发动机热效率高低的最主要的因素是什么？ 6.有没有零度以下的液态水和气态水存在？ 7.卡诺循环效率比同温限下其他循环效率高，为什么蒸汽动力循环8采用卡诺循环方案？ 8.提高朗肯循环热效率的方法有哪些？ 9.总结蒸汽参数对循环的影响，各有何利弊？. 10.蒸汽中间在过热的主要作用是什么？是否总能通过再热提高循环热效率？什么条件下中间在过热才能对提高热力效率有好处？ 11.空气压缩制冷和蒸汽压缩制冷各有何优缺点？ 12.空气回热压缩制冷循环相比与传统的活塞式空气压缩制冷循环有何优点？ 13.蒸汽压缩制冷循环中为什么要用节流阀代替膨胀机？ 14.吸收式制冷循环相比于蒸汽压缩制冷循环有何优点？ 15.试从能量利用的角度，简要说明热泵供暖与电加热器取暖的优劣。 16.理想混合气体的（cp-cv）是否仍遵循迈耶公式？
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
哈尔滨工业大学高等工程热力学复习总结
1、例题 例1：有一容积为23 m 的气罐（内有空气，参数为1bar ，20℃）与表压力为17bar 的20℃的压缩空气管道连接，缓慢充气达到平衡（定温）。求：1.此时罐中空气的质量 2.充气过程中气罐散出的热量 3.不可逆充气引起的熵产（大气压1bar ，20℃） 解：充气前1p =1bar 1T =20℃ 质量1m ，充气后2p =0p =17bar 2T =1T =20℃ 质量 2m ①2m = 22RgT V P =1 2RgT V P ②热力学第一定律：Q=E ?+?-)(12)(12τm m d e d e +tot W E ?=u ?=2u -1u =22u m -11u m ； ?-) (12)(12τm m d e d e =00dm u ?-τ =in m u 0=)(120m m u --； tot W =in m -00V p =)(1200m m P V --； 得：Q=22u m -11u m )(120m m u --)(1200m m P V --=22u m -11u m )(120m m h -- 由缓慢充气知为定温过程，1u =2u =0V C 1T ； 0h =0P C 0T ； Q=)(12m m -0V C 1T -)(12m m -0P C 0T =)(12m m -0V C （1T -0γ0T ）=（2p -1p ）V ) 1(010 01--γγT T T ③S ?=g f S S ++ ?-) (21)(21τ m m d S d S =2m 2S -1m 1S ； f S = T Q ； ?-) (21)(21τ m m d S d S =in S )(12m m -； g S =（2m 2S -1m 1S ）-in S )(12m m --0T Q =2m （2S -in S ）+1m （in S -1S ）-0 T Q ； S ?=2S -1S =P C 12ln T T -g R 1 2ln p p ； g S =2m （P C in T T 2ln -g R in p p 2ln ）+1m （P C 1ln T T in -g R 1ln p p in ）-0 T Q ； g L S T E 0= 例2：1mol 理想气体2o ，在（T ，V ）状态下，1S ，1Ω，绝热自由膨胀后体积增加到2V ，此时2S ，2Ω。 解：①2 1256ln .73/V V nR nRln J K S ===? (n=1mol)； S ?=K 1 2ln ΩΩ=nRln2=Kln A nN 2；
工程热力学期末试题答案.doc
全国考研专业课高分资料 中北大学 《工程热力学》 期末题 笔记：目标院校目标专业本科生笔记或者辅导班笔记 讲义：目标院校目标专业本科教学课件 期末题：目标院校目标专业本科期末测试题2-3 套 模拟题：目标院校目标专业考研专业课模拟测试题 2 套 复习题：目标院校目标专业考研专业课导师复习题 真题：目标院校目标专业历年考试真题，本项为赠送项，未公布的不送！
中北大学工程热力学试题（A）卷（闭卷） 2013--2014 学年第一学期 学号：姓名： 一、单项选择题（本大题共 15 小题，每题只有一个正确答案，答对一题得 1 分，共15分） 1、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. 2 、某制冷机在热源T1= 300K，及冷源消耗功为 250 KJ ，此制冷机是流速减小，流量增大 T2= 250K 之间工作，其制冷量为 【】 1000 KJ， A. 可逆的 B. 不可逆的 C.不可能的 D. 可逆或不可逆的 3、系统的总储存能为【】 A. U B. U pV C. U mc2f / 2 mgz D. U pV mc2f / 2 mgz 4、熵变计算式s c p In (T2 / T1) R g In ( p2 / p1) 只适用于【】 A. 一切工质的可逆过程 B.一切工质的不可逆过程 C.理想气体的可逆过程 D.理想气体的一切过程 5、系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后，欲使系统回复到初态，系统需要进行 一个【】过程。
工程热力学期末考试试题
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.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 ) 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 13.理想气体的是两个相互独立的状态参数。( C ) A.温度与热力学能 B.温度与焓 C.温度与熵 D.热力学能与焓 14.已知一理想气体可逆过程中,wt=w,此过程的特性为( B ) A.定压 B.定温 C.定体 D.绝热 15.在压力为p 时,饱和水的熵为s′.干饱和蒸汽的熵为s″。当湿蒸汽的干度0 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） 工程热力学概念公式 第一章基本概念 1.基本概念 热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。 边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。 闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。 开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。 绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。 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，称为孤立系统。 单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。 单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。 热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。 状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。 基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。 温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。 热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处热平衡。压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。 相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。 比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容。 密度：单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度。 强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性，如温度、压力等。在热力过程中，强度性参数起着推动力作用，称为广义力或势。 广延性参数：整个系统的某广延性参数值等于系统中各单元体该广延性参数值之和，如系统的容积、内能、焓、熵等。在热力过程中，广延性参数的变化起着类似力学中位移的作用，称为广义位移。 准静态过程：过程进行得非常缓慢，使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的平衡态，从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都非常接近平衡状态，整个过程可看作是由一系列非常接近平衡态的状态所组成，并称之为准静态过程。 可逆过程：当系统进行正、反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程。 膨胀功：由于系统容积发生变化（增大或缩小）而通过界面向外界传递的机械功称为膨胀功，也称容积功。 热量：通过热力系边界所传递的除功之外的能量。 热力循环：工质从某一初态开始，经历一系列状态变化，最后又回复到初始状态的全部过程称为热力循环，简称循环。 2.常用公式 状态参数: 1 2 1 2 x x dx- = ??=0 dx 状态参数是状态的函数，对应一定的状态，状态参数都有唯一确定的数值，工质在热力过程中发生状态变化时，由初状态经过不同路径，最后到达终点，其参数的变化值，仅与初、终状态有关，而与状态变化的途径无关。 温度： 1．BT w m = 2 2 （式中 2 2 w m —分子平移运动的动能，其中m是一个分子的质量，w是分子平移运动的均方根速度；B—比例常数；T—气体的热力学温度。） 2．t T+ =273 压力： 工程热力学复习知识点 一、知识点 基本概念的理解和应用（约占40%），基本原理的应用和热力学分析能力的考核（约占60%）。 1. 基本概念 掌握和理解：热力学系统(包括热力系，边界，工质的概念。热力系的分类：开口系，闭口系，孤立系统)。 掌握和理解：状态及平衡状态,实现平衡状态的充要条件。状态参数及其特性。制冷循环和热泵循环的概念区别。 理解并会简单计算：系统的能量，热量和功（与热力学两个定律结合）。 2. 热力学第一定律 掌握和理解：热力学第一定律的实质。 理解并会应用基本公式计算：热力学第一定律的基本表达式。闭口系能量方程。热力学第一定律应用于开口热力系的一般表达式。稳态稳流的能量方程。 理解并掌握：焓、技术功及几种功的关系（包括体积变化功、流动功、轴功、技术功）。 3. 热力学第二定律 掌握和理解：可逆过程与不可逆过程(包括可逆过程的热量和功的计算)。 掌握和理解：热力学第二定律及其表述（克劳修斯表述，开尔文 表述等）。卡诺循环和卡诺定理。 掌握和理解：熵（熵参数的引入，克劳修斯不等式，熵的状态参数特性）。 理解并会分析：熵产原理与孤立系熵增原理，以及它们的数学表达式。热力系的熵方程（闭口系熵方程，开口系熵方程）。温-熵图的分析及应用。 理解并会计算：学会应用热力学第二定律各类数学表达式来判定热力过程的不可逆性。 4. 理想气体的热力性质 熟悉和了解：理想气体模型。 理解并掌握：理想气体状态方程及通用气体常数。理想气体的比热。 理解并会计算：理想气体的内能、焓、熵及其计算。理想气体可逆过程中，定容过程，定压过程，定温过程和定熵过程的过程特点，过程功，技术功和热量计算。 5. 实际气体及蒸气的热力性质及流动问题 理解并掌握：蒸汽的热力性质（包括有关蒸汽的各种术语及其意义。例如：汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸汽、饱和温度、饱和压力、三相点、临界点、汽化潜热等）。蒸汽的定压发生过程（包括其在p-v和T-s图上的一点、二线、三区和五态）。 理解并掌握：绝热节流的现象及特点 6. 蒸汽动力循环 一、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 工程热力学本科生期末 复习题答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】 一判断题 1.均匀则一定平衡。反之平衡也一定均匀；（×） 2.稳定状态一定是平衡状态；（×） 3.判断一个热力过程是否可逆的条件是准平衡过程且无耗散效应；（√） 4.焓只有在流动工质中才存在；（×） 5.对于定压过程热力学第一定律的表达式可写为h =；（√） q? 6.闭口热力系吸收一定热量后，其熵一定增大；（√） 7.用压力表可以直接读出绝对压力值；（×） 8.自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程；（×） 9.?=v pd w可用于准平衡过程求功量；（×） 10.热力系没有通过边界与外界交换能量，系统的热力状态也可能变化；（×） 11.初、终态相同的热力过程，不可逆过程的熵变大于可逆过程的熵变；（×） 12.任意可逆循环的热效率都是ηt=1-T2/T1；（×） 13.经不可逆循环，系统和外界均无法完全恢复原态；（×） 14.理想气体的C p,C v值与气体的温度有关，则它们的差值也与温度有关；（×） 15.气体的比热可以从-∞变化到+∞的任何值；（×） 16.理想气体的比热容与工质、温度和过程有关；（√） 17.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；（×） 18.理想气体的的焓只和温度有关，是状态参数，而实际气体的焓不是状态参数；（×） 19.工质稳定流经热力设备时，所做的技术功等于膨胀功减去流动功；（√） 20.多变过程即任意过程；（×） 21.工质进行了一个吸热、升温、压力下降的多变过程，则多变指数n满足0 各位同学：以下为《工程热力学B 》复习题，如有问题，请到办公室答疑。 第一章 基本概念 1.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。（ 错 ） 2.压力表读值发生变化,说明工质的热力状态也发生了变化。 ( 错 ) 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。 （ 错 ） 4.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。( 对 ) 5. 比体积v 是广延状态参数。( 对 ) 6. 孤立系的热力状态不能发生变化。 （ 错 ） 7. 用压力表可以直接读出绝对压力值。 （ 错 ） 8. 处于平衡状态的热力系，各处应具有均匀一致的温度和压力。（ 错 ） 9. 热力系统的边界可以是固定的，也可以是移动的；可以是实际存在的，也可以是假想的。 （ 对 ） 10. 可逆过程是不存在任何能量损耗的理想过程。 （对 ） 11.经历了一个不可逆过程后，工质就再也不能回复到原来的初始状态了。 （ 错 ） 12. 物质的温度越高，则所具有的热量越多。（ 错 ） 1. 能源按其有无加工、转换可分为 一次 能源和 二次 能源。 2. 在火力发电厂蒸汽动力装置中，把实现 热 能和机械能 能相互转化的 工作物质就叫做 工质 。 3. 按系统与外界进行物质交换的情况，热力系统可分为 开口系 和 闭口系 两大类。 4. 决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需 2 个。 5. 只有 平衡 状态才能用参数坐标图上的点表示，只有 可逆 过程才能用参数 坐标图上的连续实线表示。 6. 绝热系是与外界无 热量 交换的热力系。 7. 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。 8. 测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，容器内的绝对压力 173 kPa 。 6.热力系在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变，这种状态称为(平 准静态过程满足下列哪一个条件时为可逆过程 C 。A 做功无压差； B 传热无温差； C 移动无摩擦； D 上述任一个都可。 2.下列说法中正确的是：1 （1）可逆过程一定是准平衡过程 第三章思考题 3-1门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行,若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面,感到凉爽。于是有人就想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的,你认为这种想法可行吗? 解：按题意，以门窗禁闭的房间为分析对象，可看成绝热的闭口系统，与外界无热量交换，Q =0，如图3.1所示，当安置在系统内部的电冰箱运转时，将有电功输入系统，根据热力学规定：W <0，由热力学第一定律W U Q +?=可知，0>?U ，即系统的热力学能增加，也就是房间内空气的热力学能增加。由于空气可视为理想气体，其热力学能是温度的单值函数。热力学能增加温度也增加，可见此种想法不但不能达到降温目的，反而使室内温度有所升高。 3-2既然敞开冰箱大门不能降温，为什么在门窗紧闭的房间内安装空调器后却能使温度降低呢? 解:仍以门窗紧闭的房间为对象。由于空调器安置在窗上，通过边界向环境大气散热,这时闭口系统并不绝热,而且向外界放热，由于Q<0，虽然空调器工作时依旧有电功W 输入系统，仍然W<0，但按闭口系统能量方程：W Q U -=?， 此时虽然Q 与W 都是负的,但W Q >，所以?U<0。可见室内空气热力学能将减少,相应地空气温度将降低。 3-6 下列各式，适用于何种条件？(说明系统、工质、过程) 1）?q=du+ ?w ；适用于闭口系统、任何工质、任何过程 2）?q=du+ pdv ；适用于闭口系统、任何工质、可逆过程 3）?q=c v dT+ pdv ；适用于闭口系统、理想气体、任何过程 4）?q=dh ；适用于开口系统、任何工质、稳态稳流定压过程 5）?q=c p dT- vdp 适用于开口系统、理想气体、可逆过程 3-8 对工质加热，其温度反而降低，有否可能？ 答：有可能，如果工质是理想气体，则由热力学第一定律Q=ΔU+W 。理想气体吸热，则Q>0，降温则ΔT<0，对于理想气体，热力学能是温度的单值函数，因此，ΔU <0。在此过程中，当气体对外作功，W>0，且气体对外作功大于热力学能降低的量，则该过程遵循热力学第一定律，因此，理想气体能进行吸热而降温的过程。 3-9 “任何没有容积变化的过程就一定不对外做功“这种说法对吗？说明理由。 答：这种说法不正确。系统与外界传递的功不仅仅是容积功，还有轴功等形式，因此，系统经历没有容积变化的过程也可以对外界做功。 3-10 说明以下论断是否正确： 1） 气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加； 答：不正确。由热力学第一定律Q=ΔU+W ，气体吸热，Q>0，可能使热力学能增加，也可能膨胀做功。 2） 气体膨胀时一定对外做功； 答：不正确。自由膨胀就不对外做功。容积变化是做膨胀功的必要条件，不是充分条件。 3） 气体压缩时一定消耗外功； 答：不正确。气体冷却时容积缩小但是不用消耗外功。 科技大学 《工程热力学》练习题参考答案 第一单元 一、判断正误并说明理由： 1.给理想气体加热，其热力学能总是增加的。 错。理想气体的热力学能是温度的单值函数，如果理想气体是定温吸热，那么其 热力学能不变。 1.测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是气体热力状态发生了变 化。 错。压力表读数等于容器中气体的压力加上大气压力。所以压力表读数发生变化可以是气体的发生了变化，也可以是大气压力发生了变化。 2.在开口系统中，当进、出口截面状态参数不变时，而单位时间流入与流出的 质量相等，单位时间交换的热量与功量不变，则该系统处在平衡状态。 错。系统处在稳定状态，而平衡状态要求在没有外界影响的前提下，系统在长时间不发生任何变化。 3.热力系统经过任意可逆过程后，终态B的比容为v B大于初态A的比容v A，外 界一定获得了技术功。 错。外界获得的技术功可以是正，、零或负。 4.在朗肯循环基础上实行再热，可以提高循环热效率。 错。在郎肯循环基础上实行再热的主要好处是可以提高乏汽的干度，如果中间压力选的过低，会使热效率降低。 6．水蒸汽的定温过程中，加入的热量等于膨胀功。 错。因为水蒸汽的热力学能不是温度的单值函数，所以水蒸汽的定温过程中，加入的热量并不是全部用与膨胀做功，还使水蒸汽的热力学能增加。 7．余隙容积是必需的但又是有害的，设计压气机的时候应尽可能降低余隙比。 对。余隙容积的存在降低了容积效率，避免了活塞和气门缸头的碰撞，保证了设备正常运转，设计压气机的时候应尽可能降低余容比。 8．燃机定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率高。 错。 在循环增压比相同吸热量相同的情况下，定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率高；但是在循环最高压力和最高温度相同时，定容加热理想循环热效率比混合加热理想循环热效率低。 9．不可逆过程工质的熵总是增加的，而可逆过程工质的熵总是不变的。 错。 熵是状态参数，工质熵的变化量仅与初始和终了状态相关，而与过程可逆不可逆无关。 10． 已知湿空气的压力和温度，就可以确定其状态。 错。 湿空气是干空气与水蒸汽的混合物，据状态公理，确定湿空气的状态需要三个状态参数。 二、简答题： 1. 热力学第二定律可否表示为：机械能能完全转换为热能，而热能不能全部转换为机械能。 不可以。机械能可以无条件地转化为热能，热能在一定条件下也可能全部转化为机械能。 2. 试画出蒸汽压缩制冷简单循环的T-s 图，并指出各热力过程以及与过程相对应的设备名称。 蒸汽压缩制冷简单循环的T-s 图.1-2为定熵压缩过程，在压缩机中进行；2-3为定压冷凝过程，在冷凝器中进行；3-4是节流降压过程，在节流阀中进行；4-1为定压蒸发过程，在蒸发器中进行。 3. 用蒸汽作循环工质，其放热过程为定温过程，而我们又常说定温吸热和定温放热最为有利，可是为什么蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低？ 考察蒸汽动力循环和柴油机循环的热效率时，根据热效率的定义 121211T T q q t -=- =η 知道， 《工程热力学》复习题型 一、简答题 1.状态量（参数）与过程量有什么不同？常用的状态参数哪些是可以直接测 定的？哪些是不可直接测定的？ 内能、熵、焓是状态量，状态量是对应每一状态的（状态量是描述物质系统状态的物理量）。功和热量是过程量，过程量是在一个物理或化学过程中对应量。（过程量是描述物质系统状态变化过程的物理量）温度是可以直接测定的，压强和体积是不可以直接测定的。 2.写出状态参数中的一个直接测量量和一个不可测量量；写出与热力学第二 定律有关的一个状态参数。 3.对于简单可压缩系统，系统与外界交换哪一种形式的功？可逆时这种功如 何计算。 交换的功为体积变化功。可逆时 4.定压、定温、绝热和定容四种典型的热力过程，其多变指数的值分别是多 少？ 0、1、k、n 5.试述膨胀功、技术功和流动功的意义及关系，并将可逆过程的膨胀功和技 术功表示在p v 图上。 膨胀功是系统由于体积变化对外所作的功；轴功是指工质流经热力设备（开口系统）时，热力设备与外界交换的机械功(由于这个机械工通常是通过转动的轴输入、输出，所以工程上习惯成为轴功);流动功是推动工质进行宏观位移所做的功。 膨胀功=技术功+流动功 6.热力学第一定律和第二定律的实质分别是什么？写出各自的数学表达式。热力学第一定律的实质就是能量守恒与转换定律在热力学上的应用。（他的文字表达形式有多种，例如：1、在孤立系统中，能的形式可以转换，但能的总量不变；2、第一类永动机是不可能制成的。）数学表达式： 进入系统的能量-离开系统的能量=系统储存能量的增量 热力学第二定律的实质是自发过程是不可逆的；要使非自发过程得以实现，必须伴随一个适当的自发过程作为补充条件。数学表达式可用克劳修斯不等式表示： ∮(δQ T )≤0 7.对于简单可压缩系，系统只与外界交换哪一种形式的功？可逆时这种功如 何计算（写出表达式）？ 简单可压缩系统与外界只有准静容积变化功(膨胀功或压缩功)的交换。可逆时公 第一章基本概念 1.基本概念 热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。 边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。 外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。 闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。 开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。 绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。 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，称为孤立系统。 单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。 单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。 热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。 状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。 基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。 温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。 热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。 压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。 相对压力：相对于大气环境所测得的压力。如工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力即为相对压力。 比容：单位质量工质所具有的容积，称为工质的比容。 密度：单位容积的工质所具有的质量，称为工质的密度。 强度性参数：系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少无关，没有可加性，如温度、压力等。在热力过程中，强度性参数起着推动力作用，称为广义力或势。工程热力学复习资料 1
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