1、1、  熱力系是指所有參與熱力過程的物體群（）。2、  絕熱閉口系的熵增就是孤立系的熵增（）。3、  狀態(tài)方程是描述狀態(tài)參數(shù)之間關系的方程（）。4、  平衡狀態(tài)是指在沒有外界作用的條件下，熱力系宏觀性質(zhì)不隨時間變化的狀態(tài)（）。5、  通用氣體常數(shù)對實際氣體和理想氣體都是一個不變的常數(shù)（）。6、  工質(zhì)經(jīng)過不可逆過程的熵變必然等于經(jīng)歷可逆過程的熵變（）。7、  理想氣體的熱力學能、焓和熵都僅僅是溫度的單值函數(shù)（）。8、  理想氣體絕熱節(jié)流后溫度不變（）。9、  在=1時，干球溫度t濕球溫度tw和露點溫度td

2、不相等（）。10、任何動力循環(huán)，循環(huán)凈功w0總等于循環(huán)凈熱量q0，即總有w0= q0（）。二、選擇填空：每題1分，共10分1、絕熱系與外界沒有（）交換。A、熱量 B、物質(zhì) C、功2、在所列的壓力中哪個不是狀態(tài)參數(shù)（）。A、絕對壓力 B、分壓力 C、表壓力3、功損來自于（）。A、不等溫傳熱 B、物質(zhì)交換 C、運動摩擦4、不可逆損失來源于（）。A、運動摩擦 B、不等溫傳熱 C、任何耗散效應5、干度的取值可以是（）。A、=1 B、>1 C、<16、漸縮噴管出口氣體的流速是（）。A、M<1 B、M>1 C、M=17、不可逆循環(huán)的熵產(chǎn)必然是（）。A、等于零 B、大于零 C、小于零

3、8、卡諾熱機效率比實際熱機效率（）。A、小 B、二者相等 C、大9、制冷系數(shù)可以是（）。A、大于1 B、等于1 C、小于110、供熱系數(shù)可以是（）。A、大于1 B、等于1 C、小于1三、指出下列各對概念之間主要的區(qū)別每題2分，共10分1、理想氣體與實際氣體2、定容比熱與容積比熱3、可逆過程與不可逆過程4、熵流與熵產(chǎn)5、飽和濕蒸氣與飽和濕空氣四、某容器被一剛性壁分成兩部分，在容器的不同部位安裝有壓力表，如下圖所示。壓力表B上的讀數(shù)為75kPa, 壓力表C上的讀數(shù)為。如果大氣壓力為97kPa，試確定壓力表A上的讀數(shù)及容器兩部分內(nèi)空氣的絕對壓力。(10分)五、某熱機在每個循環(huán)中從T1=600K的高溫

4、熱源吸收Q1=419kJ的熱量和可逆地向T2=300K的低溫熱源假設分別排出(1)Q2；(2) Q2；(3) Q2熱量，請用兩種方法計算證明，在這三種情況中，哪個是不可逆的、哪個是可逆的和哪個是不可能的？并對不可逆循環(huán)計算出其不可逆損失，大氣環(huán)境溫度T0=300K（20分）六、溫度為300K天然氣（甲烷）絕熱節(jié)流后壓力由4MPa降為2MPa，試求(1)節(jié)流造成天然氣比熵的增加S；(2)節(jié)流造成天然氣熵產(chǎn)Sg；(3)如果天然氣由上述參數(shù)經(jīng)過膨脹透平進行可逆絕熱膨脹，壓力也降為2MPa，那么每kg天然氣將能作出多少功？(4)將節(jié)流過程和可逆絕熱膨脹過程分別畫在T-S圖和P-V圖上。天然氣（甲烷）視

5、為定比熱理想氣體，0，Rg=518.3J / (kg ·K) (10分)七、如圖所示，一次抽汽回熱循環(huán)，蒸汽初壓力，初溫，抽汽壓力，并已知各點值如下：，鍋爐總加熱量試求：(1)鍋爐內(nèi)水的質(zhì)量流量；(2)兩臺水泵總耗功率；(3)汽輪機作功率；(4)冷凝器放熱；(5)循環(huán)熱效率。(25分) 八、蒸汽動力循環(huán)中，蒸汽輪機排氣壓力是否越低越好？降低有哪些限制？(5分2007年秋季學期工程熱力學答案（A卷）一、1（）；2（）；3（）；4（）；5（）；6（）；7（）；8（）；9（）；10（）。二、1A；2B、C；3C；4A、B、C；5A、C；6A、C；7B；8A、B、C；9A、B、C；

6、10A。三、1可逆過程沿原路反向進行使系統(tǒng)恢復到原狀態(tài)之后，給系統(tǒng)和外界均沒有留下任何影響；不可逆過程沿原路反向進行使系統(tǒng)恢復到原狀態(tài)之后將給外界留下某種不可消除的影響。2二者差異在體積和作用力上，理想氣體分子本身無體積，分子間無作用力，而實際氣體恰恰相反。3二者計量的基礎單位相同，容積比熱是以單位體積（容積m3）來計算；而定容比熱是以單位質(zhì)量（kg）來計算，而且比容是不變的。4二者差別在于起因不同。熵流來自熱力系與外界間的相互作用（熱量交換、質(zhì)量交換）引起的熵的變化量；熵產(chǎn)來自熱力系內(nèi)部不可逆因素（內(nèi)摩擦、內(nèi)熱流等）所造成的熵的產(chǎn)生量。5二者差別有二，其一，濕蒸氣是一種化學成分H2O構成的，

7、而飽和濕空氣是空氣和水蒸氣多種化學成分構成的；其二，飽和濕蒸氣是飽和液體（水）和干飽和蒸汽的混合物，其中水和蒸汽都是飽和的；飽和濕空氣雖是干空氣和水蒸氣的混合物，其中水蒸氣是飽和的，但空氣遠未達到飽和。四、解：P1=Pc+PbP1=PB+P2 P2= P1-PBP2=PA+Pb PA= P2-Pb=0.132-0.五、1采用孤立系統(tǒng)熵增原理證明 (1) ，可逆 (2) ，不可逆 (3) ，不可能 (4) 2采用卡諾定理證明 (1)可逆(2) ，不可逆 (3) ，不可能 (4) 3采用克勞修斯積分計算證明 (1)，可逆 (2),不可逆 (3)，不可能 (4) 六、(1)  

8、甲烷視為定比熱理想氣體，絕熱節(jié)流過程溫度不變，因而其比熵的增加為(2)(3)(4)圖七、解：先求出抽氣量 4點焓值：由回熱器能量方程，可得(1)   鍋爐內(nèi)的水質(zhì)流量(2)   水泵耗功(3)   汽輪機功率(4)   冷凝器放熱量(5)   循環(huán)熱效率八、蒸汽動力循環(huán)中蒸汽輪機的排氣壓力P2并不是越低越好。從汽輪機自身膨脹作功這個局部來看，在初態(tài)不變的前提下，P2越低，蒸汽在汽輪機中膨脹做功越多，當然有利。但是從裝置全局分析，并非P2越低越好。因為，P2，必然要求凝汽器真空度，凝汽器換熱面積，

9、冷卻水量，冷卻管徑，冷卻水泵耗功=導致制造成本、初投資和運行費用增加。綜合考慮這些因素，P2未必帶來整體裝置經(jīng)濟性，這是一個經(jīng)濟性限制。還有蒸汽輪機排汽為飽和濕蒸氣，排汽壓力P2，取決于排氣溫度t2,這個t2總要比冷卻水溫高，才能有效冷卻放熱，而冷卻水溫度只能維持在0-350C，必須在零度以上。綜合這些因素之后，排汽溫度t2大約為300C左右。所以P2大約為左右，這是P2的傳熱學限制。還有個限制就是如果P2太低了，則會造成y2，導致汽輪機低壓缸末級蒸汽濕度過大，不利于汽機安全運行。、單選題（40分，每題2分）1比熱是過程量，定壓比熱 B。A. 表示比體積一定時比內(nèi)能隨溫度的變化率 B. 是溫度

10、與壓力的狀態(tài)函數(shù)C. 與系統(tǒng)質(zhì)量成正比 D.也是過程量2對閉口系任意微元過程, 若系統(tǒng)的熵變等于零, 則_ C _。A. 該過程可逆 B. 該過程不可逆 C. 無法判定過程的可逆與否 D.必為吸熱過程 3概括性卡諾循環(huán)熱機的效率可以表示為_A_。A. B. C. D.（下標“1”表示高溫，“2”表示低溫，“net”表示循環(huán)）4理想氣體多變過程的比熱為_ D _。A. B. C. D.5在壓縮比相同、吸熱量相同時，定容加熱循環(huán)（Otto）、定壓加熱循環(huán)（Diesel）和混合加熱循環(huán)的效率()大小依次為_ B _。A. B. C. D.6對于閉口系絕熱過程，錯誤的表述是D。A. 熵變等于熵產(chǎn) B.

11、 過程功的大小等于內(nèi)能差 C. 熵變必大于零 D.必為等熵過程 7. 準平衡過程是指_ B _的過程。A. 弛豫時間很長B. 不平衡勢差無限小 C. 溫差無限小 D.壓差無限小8理想氣體的比內(nèi)能和比焓_ C _。 A. 是溫度與壓力的函數(shù) B. 是壓力的函數(shù)C. 在初終態(tài)壓力不同,溫度相同時的變化值相同 D.在初終態(tài)壓力相同,溫度不相同時的變化值相同9適用于_ C _。A. 定壓過程B. 準平衡過程 C. 無耗散的準平衡過程 D.理想氣體的任意過程10濕空氣B。A. 可當作純物質(zhì)來處理B. 中的干空氣與水蒸汽均可視為理想氣體C. 中的干空氣與水蒸汽的狀態(tài)由分體積定律確定 D.中的干空氣必須視為

12、混合物11在理想氣體壓容圖上，等熵線_ C _。A. 的斜率為B. 比等溫線平緩 C. 比等溫線陡 D.的斜率為 12閉系經(jīng)歷一不可逆循環(huán)，作循環(huán)功5KJ, 則_ D_。A. 熵變小于零 B. 循環(huán)熱小于5KJ C. 熵變大于零D. 循環(huán)熱等于5KJ13空氣的平均分子量為28.97, 定壓比熱=1004J/(kg.K), 其定容比熱為_ A _ J/(kg.K)。A. 717 B. 0.717 C. 1006D. 200614.、熱量(Ex,Q)A。A. 是過程量 B. 是狀態(tài)量 C. 恒為正 D.恒為負15相同初終態(tài)參數(shù)條件下，不可逆過程的B。A. 熵變一定大于可逆過程的熵變B. 焓差一定等

13、于可逆過程的焓差C. 熵變一定小于可逆過程的熵變D.焓差一定小于可逆過程的焓差161kg理想氣體在一容器內(nèi)作絕熱自由膨脹, 體積擴大了兩倍，熵差為_ A _。A. B. C. D.17濕空氣的相對濕度100時，表明空氣中 B 。A. 只有水蒸氣 B. 的水蒸氣處于飽和狀態(tài) C. 的水蒸氣的絕對含量很高D. 的干空氣處于飽和狀態(tài)18濕空氣的狀態(tài)可以由A確定。A. 3個強度參數(shù) B. 總壓與干球溫度 C. 總壓與相對濕度D. 比焓和濕球溫度19攝氏溫標B 。A. 是經(jīng)驗溫標 B. 是由熱力學溫標導出的溫標 C. 有兩個基準點D. 在水的冰點與沸點無量測誤差20與理想氣體比較，實際氣體的最大兩個特點

14、是 A。A. 分子占有體積和分子間有作用力 B. 分子占有體積和壓縮因子等1C. 壓縮因子等于1和分子間有作用力 D. 以上選擇都不對二、作圖題（10分,每題5分）1定性地畫出具有回熱的燃氣輪機裝置示意圖。并在T-s圖上定性地畫出各個不同的熱力過程，并說明這些過程各在哪個部件內(nèi)完成的，其特點是什么？氣輪機壓氣機燃燒室回熱器sT回熱器（等壓吸熱）回熱器（等壓放熱）氣輪機（等熵膨脹）壓氣機（等熵壓縮）燃燒室（等壓燃燒）2在T-s圖上表示每公斤理想氣體由狀態(tài)1等熵可逆膨脹到狀態(tài)2時膨脹功的大小。并說明為什么。s陰影面積三、簡述題（20分，每題10分）1 簡述熱量的定義。在熱力系統(tǒng)中有絕熱閉口系的定義

15、，在開口系統(tǒng)中，由于有流體的進出，就不可能有絕熱開口系，該說法對否？分析之。答：熱量是過程量，是體系與體系之間或體系與環(huán)境之間通過溫差傳遞的無序能量。開口系也可以是絕熱的，因為流體進出帶進和帶出的是流體的焓與動勢能。2 在循環(huán)最高溫度與最低溫度一定的條件下，說明Brayton循環(huán)（布雷頓定壓加熱循環(huán)）的循環(huán)功和增壓比之間的關系，熱效率和增壓比之間的關系，并給出最佳熱效率和極限熱效率的定義。答：Brayton循環(huán)的熱效率僅隨增壓比的升高而升高，當增溫比一定時增壓比存在一最大值，此時的熱效率稱為極限熱效率。當增壓比從最小（等于1）變到最大時，循環(huán)功并非單調(diào)增，而是在增壓比最小與最大值間存在一最佳增

16、壓比，此時循環(huán)功最大。最佳增壓比對應熱效率稱最佳熱效率。四、計算題（30分，每題15分）偱環(huán)T2T11. 欲設計一熱機，使之能從973K的高溫熱源吸熱2000kJ，并向溫度為303K的冷源放熱800kJ。（1）此循環(huán)能否實現(xiàn)？（2）若把此熱機當制冷機用，從冷源吸熱800kJ，能否向熱源放熱2000kJ？若使之從冷源吸熱800kJ，至少消耗多少功，并向熱源放熱多少？。解：（1） 可實現(xiàn)（2）不可行（3） 可逆循環(huán)耗功最少vp2. 某燃氣輪機裝置循環(huán)為Brayton循環(huán)，即定壓加熱循環(huán)。燃燒室出口溫度為t3=800，壓氣機進口為環(huán)境大氣壓p10.1MPa，環(huán)境溫度t1=20，壓氣機出口壓力p2=0

17、.8MPa。循環(huán)功率為800KW，取空氣的cp=1004J/(kg·K)，k=1.4，試求空氣的最小質(zhì)量流量。解：工程熱力學（A卷）（閉卷，150分鐘）班級姓名學號成績一、簡答題(每小題5分，共40分)1.什么是熱力過程？可逆過程的主要特征是什么？答：熱力系統(tǒng)從一個平衡態(tài)到另一個平衡態(tài)，稱為熱力過程?？赡孢^程的主要特征是驅動過程進行的勢差無限小，即準靜過程，且無耗散。2.溫度為500°C的熱源向熱機工質(zhì)放出500 kJ的熱量，設環(huán)境溫度為30°C，試問這部分熱量的火用（yong）值（最大可用能）為多少？答：3.兩個不同溫度（T1,T2）的恒溫熱源間工作的可逆熱機，

18、從高溫熱源T1吸收熱量Q1向低溫熱源T2放出熱量Q2，證明：由高溫熱源、低溫熱源、熱機和功源四個子系統(tǒng)構成的孤立系統(tǒng)熵增 。假設功源的熵變SW=0。證明：四個子系統(tǒng)構成的孤立系統(tǒng)熵增為（1分）對熱機循環(huán)子系統(tǒng)： 1分 1分根據(jù)卡諾定理及推論：1分則： 。1分B隔板A自由膨脹4.剛性絕熱容器中間用隔板分為兩部分，A中存有高壓空氣，B中保持真空，如右圖所示。若將隔板抽去，試分析容器中空氣的狀態(tài)參數(shù)（T、P、u、s、v）如何變化，并簡述為什么。答：u、T不變，P減小，v增大，s增大。5. 試由開口系能量方程一般表達式出發(fā)，證明絕熱節(jié)流過程中，節(jié)流前后工質(zhì)的焓值不變。（絕熱節(jié)流過程可看作穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，

19、宏觀動能和重力位能的變化可忽略不計）答：開口系一般能量方程表達式為絕熱節(jié)流過程是穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，因此有如下簡化條件，則上式可以簡化為：根據(jù)質(zhì)量守恒，有代入能量方程，有 6. 什么是理想混合氣體中某組元的分壓力？試按分壓力給出第i組元的狀態(tài)方程。答：在混合氣體的溫度之下，當i組元單獨占有整個混合氣體的容積（中容積）時對容器壁面所形成的壓力，稱為該組元的分壓力；若表為Pi，則該組元的狀態(tài)方程可寫成：PiV = miRiT 。7. 高、低溫熱源的溫差愈大，卡諾制冷機的制冷系數(shù)是否就愈大，愈有利？試證明你的結論。答：否，溫差愈大，卡諾制冷機的制冷系數(shù)愈小，耗功越大。（2分）證明：，當不變，時，、。即在同

20、樣下(說明得到的收益相同)，溫差愈大，需耗費更多的外界有用功量，制冷系數(shù)下降。（3分）8.一個控制質(zhì)量由初始狀態(tài)A分別經(jīng)可逆與不可逆等溫吸熱過程到達狀態(tài)B，若兩過程中熱源溫度均為。試證明系統(tǒng)在可逆過程中吸收的熱量多，對外做出的膨脹功也大。答：經(jīng)歷可逆或不可逆定溫過程后，按題給兩種情況下過程的初、終狀態(tài)相同，因而系統(tǒng)的熵變相同。由系統(tǒng)的熵方程，對于可逆過程其熵產(chǎn)為零，故熱熵流將大于不可逆過程。可見，可逆過程的熱量將大于不可逆過程；（3分）由熱力學第一定律，因過程的初、終狀態(tài)相同，熱力學能變化Du相同，故可逆與不可逆兩種情況相比，可逆過程的過程功亦較大。（2分）二、作圖題：（每小題5分，共10分）

21、1. 試在所給參數(shù)坐標圖上定性地畫出理想氣體過點1的下述過程，分別指出該過程的過程指數(shù)n應當在什么數(shù)值范圍內(nèi) (圖中請標明四個基本過程線)：1）壓縮、升溫、吸熱的過程2）膨脹、降溫、吸熱的過程。答： (1) ； (2) 評分：四條基本線（2分）兩條曲線（2分）n取值（1分）2. 如圖所示Ts圖上理想氣體任意可逆過程12的熱量如何表示？熱力學能變化量、焓變化量如何表示？若過程12是不可逆的，上述各量是否相同？(請寫出簡明的作圖方法。)答：對可逆過程，熱量為面積1-m-k-2-1，熱力學能變化量為面積1-m-n-2v-1，焓變化量為1-m-g-2p-1。對不可逆過程，熱量無法表示，熱力學能和焓變化

22、量相同三、計算題：（共50分）1. 壓氣機在95kPa、25的狀態(tài)下穩(wěn)定地以340m3m2，排出的壓縮空氣的參數(shù)為200kPa、120。壓氣機的散熱量為60kJ/(kg.K)，比定熱容cVkJ/(kg.K)，求壓氣機所消耗的功率。（16分）解：以壓氣機中空氣為研究對象，其穩(wěn)定工況的能量方程為即 （a）其中：將以上數(shù)據(jù)代入式（a），可得壓氣機所消耗的功率為：N28 kg0.1 MPa17 N22 kg672. 在高溫環(huán)境中有一容器，A側裝有2 kg氮氣，壓力為MPa，溫度為67； B側裝有8kg氮氣，壓力為MPa，溫度為17，。A和B的壁面均為透熱壁面，它們之間用管道和閥門相連，見附圖。現(xiàn)打開閥

23、門，氮氣由B流向A。氮氣可視為理想氣體，已知氣體常數(shù)Rg,N2 = 297 J/(kg·K)，過程中的平均定容比熱容cv=2 kJ/(kg·K)，若壓力平衡時容器中氣體溫度為t2=40，試求：平衡時終壓力P2；吸熱量Q；氣體的熵變。（18分）解：容器A和B的容積分別為（4分）取A+B中的氣體為系統(tǒng)（CM），m = mA + mB = 2 +8 =10 kgV = VA + VB = 2.8851 + 6.8904 = 9.7755 m3（2分）終態(tài)時的氣體壓力（2分）按題給，系統(tǒng)不對外作功，有（5分）原在A中的氮氣熵變（2分）原在B中的氮氣熵變（2分）全部氮氣的熵變（1分）

24、3. 將100 kg 溫度為30 的水與200 kg溫度為80 的水在絕熱容器中混合，假定容器內(nèi)壁與水之間也是絕熱的，且水的比熱容為定值，取，環(huán)境溫度為17 。求混合過程導致的可用能損失？（16分）解：以絕熱熔器內(nèi)水為研究對象，由其能量方程可得可得水的混合過程的熵變?yōu)橛捎诮^熱混合過程的做功能力的損失為工程熱力學（機械2005級）試題參考答案2007 - 2008 學年 上 學期 時間120分鐘工程熱力學 課程 32 學時 2 學分 考試形式： 開 卷專業(yè)年級： 機械05級 總分100分，占總評成績 70 %一、 填空（每空2分，總計20分）1、基本熱力學狀態(tài)參數(shù)有：（壓力）、（溫度 ）、（體積

25、）。2、理想氣體的熱力學能是溫度的（單值）函數(shù)。3、熱力平衡的充要條件是：（系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界之間各種不平衡的熱力勢差為零）。4、不可逆絕熱過程中，由于不可逆因素導致的熵增量，叫做（熵產(chǎn)）。5、卡諾循環(huán)由（兩個可逆定溫和兩個可逆絕熱）熱力學過程組成。6、熵增原理指出了熱力過程進行的（方向）、（限度）、（條件）。二、 簡答題（20分）1、（5分）如圖1，某種理想氣體有兩任意過程a-b和a-c，已知b，c在同一可逆絕熱線上，試問：uab和uac哪個大？解：（方法一）過b、c分別作等溫線，因為，故圖1（方法二）考慮過程b-c，方法二方法一圖22、（5分）某理想氣體經(jīng)歷4個過程，如圖2所示。（1）將

26、各過程畫在p-v圖上，并說明作圖過程；（2）指出過程加熱或放熱，膨脹或壓縮。解： 因為：1-3：，且 則有： 所以邊壓縮邊放熱1-2：，則 所以有 邊膨脹邊放熱1-4： 邊膨脹邊吸熱1-5： 邊膨脹邊吸熱邊降溫 3、（6分）某循環(huán)在700K的熱源及400K的冷源之間工作，如圖3所示。（1）用克勞修斯積分不等式判別循環(huán)是熱機循環(huán)還是制冷循環(huán)，可逆還是不可逆? （3分）（2）用卡諾定理判別循環(huán)是熱機循環(huán)還是制冷循環(huán)，可逆還是不可逆? （3分）圖3解：方法1：設為熱機循環(huán)不可能設為制冷循環(huán)：符合克氏不等式，所以是不可逆制冷循環(huán)方法2：設為熱機循環(huán)設為制冷循環(huán)，所以是不可逆制冷循環(huán)4、（4分）請問一下

27、幾種說法正確嗎？為什么？（1）熵增大的過程必為不可逆過程；答：不正確。熵增大的過程不一定為不可逆過程，因為熵增大包括熵流和熵產(chǎn)兩部分，如果熵流大于0，而熵產(chǎn)為0的可逆過程，上仍然是增大的。（2）熵產(chǎn)的過程必為不可逆過程。答：正確。熵產(chǎn)是由于熱力過程中的不可逆因素導致的，因此當熵產(chǎn)，則此過程必定為不可逆過程。三、計算題：（60分）圖41、（15分）如圖4所示，氣缸內(nèi)充以空氣，活塞及負載205kg，缸壁充分導熱，活塞的初始高度為10cm，活塞的橫截面積為100cm2，氣缸內(nèi)的空氣初始溫度為27，初始壓力為771mmmHg。若取走90kg負載，待平衡后，求：（1）活塞上升的高度；（7分）（2）氣體在過程中作的功，已知。（8分）解：缸內(nèi)氣體為熱力系-閉口系。突然取走90kg負載，氣體失去平衡，振蕩后最終建立新的平衡。雖不計摩擦，但由于非準靜態(tài)，故過程不可逆。但可以應用第一定律解析式。由于缸壁充分導熱，所以缸內(nèi)的氣體在熱力變化過程中的溫度是不變的。首先計算狀態(tài)1和狀態(tài)2的基本參數(shù)，(1) 求活塞上升的高度：過程中質(zhì)量