第4頁共6頁工程熱力學(xué)期末試卷建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)適用（閉卷，150分鐘）班級姓名學(xué)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。可逆過程的主要特征是驅(qū)動過程進(jìn)行的勢差無限小，即準(zhǔn)靜過程，且無耗散。2.溫度為500°C的熱源向熱機(jī)工質(zhì)放出500kJ的熱量，設(shè)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：303.95kJ3.兩個不同溫度（T1,T2）的恒溫?zé)嵩撮g工作的可逆熱機(jī)，從高溫?zé)嵩碩1吸收熱量Q1向低溫?zé)嵩碩2放出熱量Q2，證明：由高溫?zé)嵩础⒌蜏責(zé)嵩?、熱機(jī)和功源四個子系統(tǒng)構(gòu)成的孤立系統(tǒng)熵增。假設(shè)功源的熵變△SW=0。證明：四個子系統(tǒng)構(gòu)成的孤立系統(tǒng)熵增為（1分）對熱機(jī)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BB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(dá)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，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(dá)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(dāng)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?zé)嵩吹臏夭钣?，卡諾制冷機(jī)的制冷系數(shù)是否就愈大，愈有利？試證明你的結(jié)論。答：否，溫差愈大，卡諾制冷機(jī)的制冷系數(shù)愈小，耗功越大。（2分）證明：，當(dāng)不變，時，、。即在同樣下(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(dá)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。將以上數(shù)據(jù)代入式（a），可得壓氣機(jī)所消耗的功率為：N28kg0.1MPa17℃N22kg0.07MPa67℃2.在高溫環(huán)境中有一容器，A側(cè)裝有2kg氮氣，壓力為0.07MPa，溫度為67℃；B側(cè)裝有8kg氮氣，壓力為0.1MPa，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?，F(xiàn)打開閥門，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=297J/(kg·K)，過程中的平均定容比熱容cv=0.742kJ/(kg·K)，若壓力平衡時容器中氣體溫度為t2=N28kg0.1MPa17N22kg0.07MPa67解：⑴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=10kgV=VA+VB=2.8851+6.8904=9.7755m3終態(tài)時的氣體壓力（2分）⑵按題給，系統(tǒng)不對外作功，有（5分）⑶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）3.將100kg溫度為30℃的水與200kg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