工程热力学计算题
工程热力学计算题
1、已知某柴油机混合加热理想循环，p1=0.17MPa、t1=60℃,压缩比为ε＝v1 / v2 =14.5,定
容升压比λ＝p3 / p2 = 1.43,定压预胀比ρ＝v4 / v3 = 1.42，设工质比热容为定值，C P=1.004
kJ/(㎏·K)、C v=0.718 kJ/(㎏·K),求：
（1）试画出该循环的p-v图和T-s图；
（2）循环中各点的温度、压力；
（3）循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作比较。
解：（1）试画出该循环的p-v图和T-s图；
p-v图；―――――― 3分
T-s图；――――――3分
（2）循环中各点的温度、压力；
点1：k = C P /C v =1.004 kJ/(㎏·K)/0.718 kJ/(㎏·K) = 1.4 p
=0.17Mpa=1.7×105Pa；t1=60℃ = 333 K ――――――2分
1
点2：1-2为绝热压缩过程
T
= T1[v1/ v2](k-1) = T1[v1/ v2](k-1) = 333K×14.50.4 = 970.5K
2
P
= P1×(v1/v2)k = P1εk = 170kPa×14.51.4 = 7.184×106Pa
2
――――――2分点3：2-3为等容过程
T
= T2[ P3 / P2] = T2λ = 970.5K×1.43 = 1387.8K
3
P
/ P2 = λ ; P3 = P2×λ= 7.184×106Pa×1.43 = 1.027×107Pa
3
――――――2分点4：3-4为等压过程
T
= T3[v4/ v3] = T3 ×ρ = 1387.8K×1.42 = 1970.7K
4
P
= P3 = 1.027×107Pa
4
――――――2分点5：4-5为绝热膨胀过程
v4= R g T4/P4= [C P -C v]× T4 / P4
= [1004 J/(㎏·K)-718 J/(㎏·K)] ×1970.7K /1.027×107Pa
= 0.0548 m3/kg
v5= v1 =R g T1/P1= [C P -C v]× T1 / P1
= [1004 J/(㎏·K)-718 J/(㎏·K)] ×333K /1.7×105Pa
= 0.5602 m3/kg
T
= T4[v4/ v5](k-1) = T4[v4/ v1](k-1) = 1970.7K×[0.0548 /0.5602]0.4
5
= 777.7K
P
= R g T5/v5= [1004 J/(㎏·K)-718 J/(㎏·K)] ×777.7K /0.5602 m3/kg 5
= 3.97×105Pa
――――――2分（3）循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作比较。
ηt= w net /q1= 1- q2 /q1 = 1- [C v(T5-T1)]/[ C v(T3-T2) + C p(T4-T3)] = 1- 319.3 / （299.6 + 585.2） = 63.9％
―――――― 2分η c = 1- T1/ T4 = 1- 333K/1970.7K = 83.1％ > ηt
―――――― 2分
2、已知某定压燃气轮机装置理想循环，参数如下：p1= 100kPa；T1＝300K；循环增温比为：τ= 5.24 ；循环增压比为：Π＝p2 / p1 = 12。假设工质为空气且比热容为定值，k=1.4，C P = 1.005 kJ/(kg.K)。求：
（1）试画出该循环的p-v图和T-s图；
（2）循环中吸收和放出的热q1和q2和循环功w net；
（3）循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作比较。
解：⑴、试画出该循环的p-v图和T-s图；
p-v图；―――――― 3分T-s图；――――――3分
⑵、循环中吸收和放出的热q
1和q
2
和循环功w
net
；
1-2、3－4是绝热过程
T
2
= T1[p2 / p1](k-1)/k = T1Π(k-1)/k = 300K×120.4/1.4= 610.2K ――― 2分
τ= 5.24 = T3 /T1 ; T3 = 5.24×T1 = 1572 K ―――――― 1分
T
4
= T3[P4/P3](k-1)/k= 1572K(1/Π) (k-1)/k= 772.9K ―――――― 1分
2-3、4-1为等压过程
吸收的热：
q
1
= q2-3= C P(T3-T2) = 1.005kJ/(kg.K)×(1572-610.2)K=966.6 kJ/kg
―――――― 2分
放出的热：
q
2
= q4-1= C P(T1-T4)= 1.005kJ/(kg.K)×(300-772.9)K = -475.3 kJ/kg
―――――― 2分
循环净功
w net = q1–∣q2∣= 966.6 kJ/kg - 475.3 kJ/kg = 491.3kJ/kg
―――――― 2分⑶、循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作比较。
ηt= w net /q1= 491.3 （kJ/kg ）/ 966.6 （kJ/kg） = 50.8％
―――――― 2分
η c = 1- T1/ T3 = 1- 300/1572 = 80.9％ > ηt
―――――― 2分
3、已知某活塞式内燃机定容加热理想循环，工质为空气，压缩比为ε＝6, 气体压缩过程
起点状态是p1=98.1kPa、t1=60℃,加热过程中气体吸热879kJ/㎏。假定比热容为定值且
C P=1.005 kJ/(㎏·K)、k=1.4,求：
（1）试画出该循环的p-v图和T-s图；
（2）循环中各点的温度和压力；
（3）循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作比较。
解：（1）试画出该循环的p-v图和T-s图；
p-v图―――――― 2分
T-s图―――――― 2分
（2）循环中各点的温度和压力；
点1：
∵k = 1.4 = C P / C V ; C P =1.005 kJ/(㎏·K)
∴C V = C P /1.4 = 1.005 kJ/(㎏·K)/1.4 = 0.718 kJ/(㎏·K)
∵C P - C V=R g ;
∴R g = 0.287kJ/(㎏·K)
T1 = (60+273.15)K = 333.15K p1 = 98.1kPa
―――――― 3分
点2：
P2 = P1(v1/v2)k = P1εk= 98.1kPa×61.4 = 1205.3kPa
T2 = T1(v1/v2)k-1 = T1εk-1= 333.15K×60.4 = 682.2K
―――――― 3分
点3：
q1 = C v (T3 - T2 )
T3 = T2 + q1 /C v = 682.2K + 879kJ/kg /0.718 kJ/(㎏·K) = 1906K
P3= P2(T3 / T2 ) = 1205.3kPa ×1906 K /682.2K = 3367.5kPa
―――――― 3分
点4：
P4 = P3(v3/v4)k = P3(1/ε)k = 3367.5kPa×(!/6)1.4 = 274.1 kPa
T4 = T1 P4 / P1= 333.15K×274.1 kPa/ 98.1kPa = 930.1K
―――――― 3分
（3）循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作比较。
ηt =1 - q2/ q1 = 1 –(T4-T1)/( T3-T2)
= 1-(930.1K -333.15K)/(1906K -682.2K)
= 1- 596.95/1223.8= 0.512 = 51.2％
―――――― 2分
ηc = 1- T1 /T3 = 1- 333.15K /1906K = 82.5％ > ηt
―――――― 2分
4、已知某活塞式内燃机定压加热理想循环，压缩比为ε＝17,输入1㎏空气的热量q1＝750kJ/㎏。若气体压缩过程起点状态是p1=100kPa、t1=25℃,假定比热容为定值且C P=1.005 kJ/(㎏·K)、C v=0.718 kJ/(㎏·K),求：
（1）试画出该循环的p-v图和T-s图；
（2）循环中各点的温度和压力和比体积；
（3）循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作比较。
解：（1）试画出该循环的p-v图和T-s图；
p-v图；―――――― 2分
T-s图；――――――2分
（2）循环中各点的温度和压力和比体积；
点1：
p1 = 100kPa；T1 = 298K ；
R g= C P - C v = 1.005 kJ/(㎏·K) - 0.718 kJ/(㎏·K) = 0.287 kJ/(㎏·K)
v1 = R g T1 / P1 = 0.287 kJ/(㎏·K)×298K /100kPa = 0.8553m3/kg
―――――――――3分
点2：
v2 = v1/ε= 0.8553m3/kg / 17 = 0.0503 m3/kg
k = C P / C v = 1.005 kJ/(㎏·K) / 0.718 kJ/(㎏·K) = 1.4
P2 = P1[v1/v2]k = 100kPa ×171.4 = 5279.9 kPa
T2 = P2v2 / R g = 5279.9 kPa ×0.0503 m3/kg / 0.287 kJ/(㎏·K) = 925.4K
{另一方法; T2 = T1(v1/v2) k-1 =298K×170.4 = 925.5K }
―――――――――3分
点4：
q1 = C p ( T4- T2)
T4 = T2 + q1/C p= 925.4 K + 750kJ/㎏/ 1.005 kJ/(㎏·K)
= 1496.3K
P4 = P2= 5279.9 kPa
v4=R g T4/P4=0.287 kJ/(㎏·K)×1496.3K / 5279.9 kPa = 0.0813 m3/kg
―――――――――3分
点5：
v5 = v1= 0.8553m3/kg
P5= P4[v4/v5]k= P4[v4/v1]k = 5279.9 kPa×[0.0813 m3/kg / 0.8553m3/kg]1.4
= 195.8 kPa
T5 = P5v5/ R g = 195.8 kPa×0.8553m3/kg / 0.287 kJ/(㎏·K) = 583.5K
(另一方法：T5 = P5T1/ P1 =195.8 kPa×298K / 100kPa = 583.5K )
―――――――――3分
（3）循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作比较。
ηt= 1 –q2 / q1= 1 –C v (T5–T1) / C P(T4–T2)
= 1 – (T5–T1) /k(T4–T2) = 1- 285.5/(1.4×570.9) = 64.3％
――――――――― 2分
ηc = 1 –T L / T H= 1 - 298K / 1496.3K = 80.1％
――――――――― 2分
5、设气缸中有1 kg氧气，其压力为0.1MPa、温度为70℃。如进行一个定压过程，气体对外作功8kJ。试求过程中气体（1）热力学能的变化；（2）熵的变化；（3）气体的吸收热量。设比热容为定值，已知：氧气的气体常数为0.2598kJ/(kg.K),比定容热容为 0.625 kJ/(kg.K)。
解：m = 1 kg氧气;P1 = P2 = 0.1Mpa ; T1 = 343K ;
R g = 0.2598kJ/(kg.K) ; Cv = 0.625 kJ/(kg.K) ;
C p= Cv + R g =0.625 kJ/(kg.K) + 0.2598kJ/(kg.K) = 0.8848 kJ/(kg.K) ;
――――――3分
（1）热力学能的变化
∵ P1 = P2
∵w = P ?v = P (v2–v1)= 8 kJ = P2v2–P1v1 = R g(T2– T1 )
T2– T1 = 8 kJ/ kg / 0.2598kJ/(kg.K) = 30.79 K
――――――3分T2= 30.79 K +343K = 373.79K
――――――2分?u = Cv (T2– T1) = 0.625 kJ/(kg.K)×30.79 K = 19.24 kJ/kg
――――――4分
（2）熵的变化
? s = C p ln(T2/T1) = 0.8848/(kg.K)×ln (373.79/343) = 0.07606 kJ/(kg.K)
――――――4分
（3）气体的吸收热量
∵?u = q–w
∴q = ?u + w= 19.24 kJ/kg + 8 kJ/kg = 27.24 kJ/kg
――――――4分
6、已知乙醇在48.4℃时的饱和蒸气压为26.66 kPa，乙醇的正常沸点为78℃；
试求：
（a）表示蒸气压与温度关系的方程式 ln ( P/ Pa) = –A / T ＋ B 中的常数A和B；（b）乙醇的摩尔蒸发焓；
（c）在多大压力下乙醇的沸点为100℃
解:（a）方程式ln( P/ Pa) = – A / T ＋ B 中的常数A和B；
ln ( 101325Pa/ Pa) = – A / 351K ＋B ―――――― 3分
ln ( 26660 Pa / Pa) = – A / 321.6K ＋B ―――――― 3分
A = 5126.5K ―――――― 3分
B = 26.1 ―――――― 3分
（b）乙醇的摩尔蒸发焓；
把ln{P} = (-Δvap H m /R )/T+ C 与ln(P/kPa) = 26.1 —5126.5/( T/K )比较
Δvap H m /R＝5126.5K ；―――――― 2分
Δvap H m＝5126.5K×8.314J·K-1·mol-1＝42.62 kJ·mol-1
―――――― 2分
（c）在多大压力下乙醇的沸点为100℃
100 ℃= 373K 带入ln(P/Pa) = 26.1 —5126.5/( T/K )
ln(P/Pa) = 26.1 —5126.5 / 373
P = 232.36 kPa ―――――― 4分
7、有一台压缩机用于压缩氮气，使其压力由0.3MPa提高到0.9MPa。设比热容为定值
及进口温度为500K, ,试求压缩过程中消耗的体积功和技术功：（1）压缩过程为绝热可
逆过程；（2）压缩过程为定温过程。对于氮Rg=0.2968kJ/(kg.K)；C V =0.741 kJ/(kg.K)；κ＝1.4。
解:（1）压缩过程为绝热可逆过程；
初态P1＝0.3Mpa ; T1=500K; 终态P2＝0.9Mpa
R g = 0.2968kJ/(kg.K)；C V =0.741 kJ/(kg.K)；κ＝1.4。
∵过程为绝热可逆过程∴q = 0 ;
T2= T1[P2/P1](k-1)/k = 500K×[0.9Mpa/0.3Mpa]0.2857
= 684.4K ――――――4分
体积功：
∵Δu = q– w
∴w =∫Pd v = -Δu = C V(T1–T2) = 0.741 kJ/(kg.K)×(500K - 684.4K ) = - 136.6 kJ/kg ――――――4分{另一方法：w = [1/(k-1)] R g T1[1-(p2 / p1 )(k-1)/k]
= 2.5×0.2968kJ/(kg.K)×500K[1-1.369] = - 136.8 kJ/kg } 技术功：
Wt = - ∫vd P = kw = 1.4×(- 136.6 kJ/kg) = - 191.2 kJ/kg
{另一方法：w t = [k/(k-1)] R g T1[1-(p2 / p1 )(k-1)/k]
= 3.5×0.2968kJ/(kg.K)×500K[1-1.369] = - 191.5 kJ/kg }
――――――4分
（2）压缩过程为定温过程。
初态P1＝0.3Mpa ; T1=500K; 终态P2＝0.9Mpa
R g = 0.2968kJ/(kg.K)；C V =0.741 kJ/(kg.K)；κ＝1.4。
∵过程为定温过程
∴ T2 = T1 ;ΔT = 0 ; Δu = q– w= 0
体积功：
w =∫Pd v = = R
T1ln( p1 / p2) = 0.2968kJ/(kg.K)×500K×ln(0.3 Mpa /0.9 Mpa)
g
=- 163.0 kJ/kg――――――4分技术功：
Wt = - ∫vd P = = R g T1ln( p1 / p2) = - 163.0 kJ/kg
――――――4分
8、固态苯的饱和蒸气压与绝对温度的函数关系为：ln (P/Pa) = 27.57 —5320/( T/K )液态苯的饱和蒸气压与绝对温度的函数关系为为：ln (P/Pa) = 23.33 —4109/( T/K )试求：（1）苯的三相点的温度、压力；
（2）三相点的蒸发焓、升华焓和熔化焓；
（3）三相点的熔化熵。
解:（1）苯的三相点的温度、压力；
ln (P/Pa) = 27.57 — 5320/( T/K )
ln (P/Pa) = 23.33 — 4109/( T/K )
27.57 — 5320/( T/K ) = 23.33 —4109/( T/K )
T = 285.6 K ―――― 4分
ln(P/Pa) = 27.57 —5320/307.4 = 10.56
P = 7650.7 Pa ―――― 4分
（2）三相点的蒸发焓、升华焓和熔化焓；
把ln{ P } = (-Δvap H m /R) /T+ C
与ln(P/Pa) = 23.33 —4109/( T/K )比较
Δvap H m /R＝4109K ；
Δvap H m＝4109K×8.314J·K-1·mol-1＝ 34.16 kJ·mol-1 ―――― 3分
把 ln{ P } = （-Δsub H m /R）/ T + C
与 ln(P/Pa) = 27.57 — 5320/( T/K )比较
Δsub H m /R＝ 5320K ；
Δsub H m＝5320K×8.314J·K-1·mol-1＝ 44.23 kJ·mol-1 ―――― 3分Δsub H m = Δfus H m + Δvap H m
Δfus H m = Δsub H m - Δvap H m = 44.23 kJ·mol-1 - 34.16 kJ·mol-1
= 10.07 kJ·mol-1 ―――― 3分
（3）三相点的熔化熵。
Δfus S m = Δfus H m / T = 10070 J·mol-1 /285.6 K= 35.26 J ·mol-1 ·K-1
―――― 3分
工程热力学复习题
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(平衡状态) 无关。 8.理想气体闭口系统经历一定温过程，吸热量为100J ，则它的热力学能变化量为 0 J 。 1.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 （2）准平衡过程一定是可逆过程 （3）有摩擦的热力过程不可能是准平衡过程 3. 测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是因为：4 1）有气体泄露 （2）气体的热力状态发生变化 （3）大气压力发生变化 （4）以上均有可能 第二章 热力学第一定律 1.气体吸热后一定膨胀，热力学能一定增加； （ 错 ） 2.气体膨胀时一定对外作功； （ 错 ） 3.对工质加热，其温度反而降低是不可能的。 ( 错 ) 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（ 对 ）。
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″
(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_______。
哈工大工程热力学习题答案——杨玉顺版
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 =+??? 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：
工程热力学习题解答
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？
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。
工程热力学期末复习题
江苏科技大学 《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。 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
西安交通大学805工程热力学考研历年真题及答案
西安交通大学考研历年真题解析 ——805工程热力学 主编：弘毅考研 编者：孤独的坚持 弘毅教育出品 https://www.wendangku.net/doc/b21034511.html,
【资料说明】 《工程热力学专业历年真题解析（专业课）》系西安交通大学优秀工程热力学考研辅导团队集体编撰的“历年考研真题解析系列资料”之一。 历年真题是除了参考教材之外的最重要的一份资料，这也是我们聚团队之力，编撰此资料的原因所在。历年真题除了能直接告诉我们历年考研试题中考了哪些内容、哪一年考试难、哪一年考试容易之外，还能告诉我们很多东西。 1.命题风格与试题难易 第一眼看到西交大历年试题的同学，都觉得试题“简单”。西交大的试题不偏、不怪，但想拿高分，不容易。题目不多，因此每题所占分值量大。 其实，“试题很基础”----“试题很简单”----“能得高分”根本不是一回事。试题很基础，所以大部分学生都能算出结果，但是想得高分，就要比其他学生强，要答的条理、完整且结果正确，这不容易。大家不要被试题表象所迷惑。很多学生考完，感觉超好，可成绩出来分数却不高，很大程度上就是这个原因：把考的基础当成考的简单。其实这很像武侠小说中的全真教，招式看似平淡无奇，没有剑走偏锋的现象，但是如果没有扎实的基础和深厚的内功是不会成为大师的。我们只能说命题的风格是侧重考察基础的知识，但是，我们要答的规范，让老师给你满分，这并不容易。 2.考试题型与分值 大家要了解有哪些题型，每个题型的分值。从最近几年看，西交大的试题类型基本没有变化，分为填空、简答及计算。填空10道题，每题5分，这考察考生的基础知识掌握情况，不应失分。简答题一般20分，这需要考生对所要回答的问题有清楚全面的认知。计算题占分值最高，需要考生重视。再往历年回顾，还有判断选择作图题等，需要考生适当留意。 3.各章节的出题比重 西交大的专业课没有考试大纲，因此没有重、难点的告知，但大家可以通过对历年真题的分析，掌握各个章节在整个考研中的重要地位。本团队着重推荐西交大何雅玲老师编著的《工程热力学精要分析典型题解》。 4.重要的已考知识点 考研专业课试卷中，很多考点会反复出现，一方面告诉大家这是重点，另一方面也可以帮助大家记忆重要知识点，灵活的掌握各种答题方法。对于反复考查的知识点，一
工程热力学试题
工程热力学试题 （本试题的答案必须全部写在答题纸上，写在试题及草稿纸上无效） 说明： 1）答题前请考生务必认真阅读说明； 2）考生允许携带计算器； 3）重力加速度g＝9.80m/s2； 4）本套试题中所用到的双原子理想气体绝热指数K＝； 5）理想气体通用气体常数R＝(mol·k)； 6）标准大气压Pa＝； 7）氧原子量取16，氢原子量取1，碳原子量取12，N原子量取14； 8）空气分子量取29，空气的定压比热Cp=(kg·K)。 一、是非题（每题2分，共20分；正确的打√，错误的打×。） 1、系统从同一始态出发，分别经历可逆过程和不可逆过程到达同一终态，则两个过程该系统的熵变相同。（） 2、循环功越大，热效率越高。（） 3、对于由单相物质组成的系统而言，均匀必平衡，平衡必均匀。（） 4、系统经历不可逆过程后，熵一定增大。（） 5、湿空气相对湿度越高，含湿量越大。（） 6、理想气体绝热节流前后温度不变。（）
7、系统吸热，熵一定增大；系统放热，熵一定减小。（） 8、对于具有活塞的封闭系统，气体膨胀时一定对外做功。（） 9、可逆过程必是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。（） 10、对于实际气体，由焓和温度可以确定其状态。（） 二、填空题（每题5分，共50分） 1、某气体的分子量为44，则该气体的气体常数为。 2、某甲烷与氮的混合气，两组分的体积百分含量分别为70％和30％，则该混气的平均分子量为。 3、300k对应的华氏温度为。 4、卡诺循环热机，从200℃热源吸热，向30℃冷源放热，若吸热率是10kw，则输出功率为。 5、自动升降机每分钟把50kg的砖块升高12m，则升降机的功率为。 6、、30℃的氦气经节流阀后压力降至100kpa，若节流前后速度相等，则节流前管径与节流后管径的比值为。 7、某双原子理想气体的定压比热为，则其定容比热可近似认为等于。 8、容积2m3的空气由、40℃被可逆压缩到1MPa、0.6m3，则该过程的多变指数为。 9、空气可逆绝热地流经某收缩喷管，若进口压力为2MPa，出口
工程热力学习题集及答案(1)
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。
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工程热力学计算练习题 1、设工质在K T H 1200=的恒温热源和K T L 300=的恒温冷源间按热力循环工作，已知吸热量为150kJ ，求热效率和循环净功。 2、5kg 氧气初态为p 1＝0.8MPa 、T 1＝800K ，经可逆定压加热过程达到1200K 。设氧气为理想气体，比热容为定值，摩尔质量M ＝32×10－3kg/mol ，试求氧气终态的体积V 2、热力学能变量ΔU 、焓变量ΔH 、 熵变量ΔS 。 3、有人设计一台循环装置，在温度为1100K 和350K 的两个恒温热源之间工作，且能输出净功1250kJ ，而向冷源放热500kJ 。试判断该装置在理论上是否可行？ 4、空气流经喷管作定熵流动，已知进口截面上空气的压力p 1＝7bar 、温度t 1＝947℃，出口截面上空气的压力p 2＝1.4bar ，质量流量q m ＝0.5kg/s 。空气的比定压热容c p =1.004kJ/(kg ·K)，气体常数Rg ＝0.287 kJ/(kg ·K)，k ＝1.4，试确定喷管外形、出口截面上空气的流速和出口截面面积。
证明题 1、试证明可逆过程的功?= -2 121pdV W 。 证明：设有质量为m 的气体工质在气缸中进行可逆膨胀， 其变化过程如图中连续曲线1－2表示。 由于过程是可逆的，所以工质施加在活塞上的力F 与外界作用在活塞上的各种反力之总和随时只相差一无 穷小量。按照功的力学定义，工质推动活塞移动距离dx 时，反抗斥力所作的膨胀功为 pdV pAdx Fdx W ===δ 式中，A 为活塞面积，dV 是工质体积微元变化量。 在工质从状态1到状态2的膨胀过程中，所作的 膨胀功为?=-2 121pdV W 2、试证明理想气体的比定压热容仅仅是温度的函数。 证明：引用热力学第一定律解析式，对于可逆过程有vdp dh q -=δ 定压过程p p p p T h dT vdp dh dT q c )()()(??=-==δ 对于理想气体T R u pv u h g +=+=，显然焓值与压力无关，也只是温度的单值函 数，即()T f h h =，故dT dh T h c p =??=)( 理想气体的比定压热容仅仅是温度的函数。
工程热力学期末考试试题
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
工程热力学复习题
广西大学课程考试试卷库 课程名称： 工程热力学 试卷编号：1 一、单项选择 1. 已知当地大气压Pb , 压力表读数为Pe , 则绝对压力 P为（ ）。 （a） P=Pb -Pe （b） P=Pe -Pb （c） P=Pb +Pe 2.准静态过程满足下列哪一个条件时为可逆过程（ ）。 （a）做功无压差 （b）传热无温差 （c）移动无摩擦 3. 海平面A点， 高原上B点，试问 A 、 B 处哪点沸水温度高（ ） (a)A 点 （b） B 点 （c）同样高 4.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 （ ） (a) 0< <1 （b） 0< 适用于（ ） (a) 稳流开口系统 (b) 闭口系统 (c) 任意系统 (d) 非稳流开口系统 9、截流装置进行绝热节流时，节流前、后焓值H1与H2关系为。（） A、H1=H2 B、H1>H2 C、H1 1、1kg 氧气置于图所示的气缸内,缸壁能充分导热,且活塞与缸壁无摩擦。初始时氧气压力为0、5Mpa 、温度为27℃。如果气缸长度为2L,活塞质量为10kg,试计算拔除销钉后,活塞可能达到的最大速度。氧气的比热容)/(918.0K kg kJ c p ?=,k=1、395,)/(260.0K kg kJ R g ?= 解: 取气缸内的氧气为研究对象。 根据热力学第一定律W U Q +?=知道, 能,一部分用于对外做功。根据题意:的热量全部用于对外做功, 设环境温度为T 0,环境压力为P 0,V max 。氧气初始状态的压力为P 1,温度为T 1,容积为V 1,氧气膨胀后的容积为V 2,膨胀过程的膨胀功为W 。 V P W MV ?-=02max 2 1 21 1ln V V T R W g = 111T mR V P g = 12V V V -=? 122V V = 所以有:2ln 1T R W g = 110/P T R V P g =? 代入数据: 7.38484)2.02(ln )2715.273(2602ln 10211 1012max =-?+?=-=??p T R P T R V g g s m V /73.87max = 2、空气等熵流经一缩放喷管,进口截面上的压力与温度分别就是0、58Mpa 、440K,出口截面上的压力MPa p 14.02=。已知喷管进口截面面积为2、6×10-3m 2,空气的质量流量为1、5kg/s,试求喷管喉部面积及出口截面的面积与出口流速。空气的比热容)/(005.1K kg kJ c p ?=,k=1、4,)/(287.0K kg kJ R g ?= 解: 根据题意知道,进口参数为MPa p 58.01=,K T 4401=。出口截面上的压力MPa p 14.02=。喷管进口截面A 1面积2、6×10-3m 2,空气的质量流量Q 为1、5kg/s 。 )/(61.1251,11 ,1s m c v c A q f f =?= 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 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 ）如何变化，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 0 S ?= 5. 试由开口系能量方程一般表达式出发，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：开口系一般能量方程表达式为 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 代入能量方程，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 组元的状态方程。 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 ，则该组元的状态方程可写成：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。 1、1kg 氧气置于图所示的气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦。初始时氧气压力为0.5Mpa 、温度为27℃。如果气缸长度为2L ，活塞质量为10kg ，试计算拔除销钉后，活塞可能达到的最大速度。氧气的比热容)/(918.0K kg kJ c p ?=，k=1.395， )/(260.0K kg kJ R g ?= 解： 取气缸内的氧气为研究对象。 根据热力学第一定律W U Q +?=知道，加入系统的热量一部分用于增加系统的热力学能，一部分用于对外做功。根据题意：活塞如果要达到最大速度，那么氧气膨胀过程中吸入的热量全部用于对外做功，所以氧气的热力学能不发生变化。由于氧气可以看作理想气体，而理想气体的热力学能是温度的单值函数，所以氧气膨胀过程为可逆定温膨胀过程。 设环境温度为T 0，环境压力为P 0，氧气的质量为m ，活塞的质量为M ，活塞最大速度为V max 。氧气初始状态的压力为P 1，温度为T 1，容积为V 1，氧气膨胀后的容积为V 2，膨胀过程的膨胀功为W 。 V P W MV ?-=02max 2 1 2 11ln V V T R W g = 111T mR V P g = 12V V V -=? 122V V = 所以有：2ln 1T R W g = 110/P T R V P g =? 代入数据：7.38484)2.02(ln )2715.273(2602ln 10211 1012 max =-?+?=-=??p T R P T R V g g s m V /73.87max = 2、空气等熵流经一缩放喷管，进口截面上的压力和温度分别是0.58Mpa 、440K ，出口截面 ℃工程热力学计算题
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