工程熱力學(xué)考試試卷Allrightsreserved.判斷題流動(dòng)功是系統(tǒng)維持流動(dòng)所花費(fèi)的代價(jià)，所以流動(dòng)功不能為0.(x)質(zhì)量保持不變的系統(tǒng)就是閉口系。(x)處于穩(wěn)定狀態(tài)的系統(tǒng)一定處于平衡狀態(tài)(x)根據(jù)熵的定義，熱量是過(guò)程量，所以熵也是過(guò)程量.(x)等溫過(guò)程的膨脹功與與吸收的熱量相等.(x)圖上，理想氣體的等熵線比等溫線陡；圖上，理想氣體的等壓線比等容線陡。(x)絕熱系可以是開(kāi)口系。(V)可以從單一熱源中取熱并使之完全轉(zhuǎn)換為功.(V)定容過(guò)程對(duì)濕蒸汽進(jìn)行加熱，干度一定增大。(x)可逆循環(huán)的熱效率一定大于不可逆循環(huán)的熱效率。(x)及二式均適用于任何工質(zhì)，任何過(guò)程.(x)分析、簡(jiǎn)答題“系統(tǒng)經(jīng)某一初態(tài)經(jīng)不可逆與可逆兩條途徑到達(dá)同一終態(tài)，則經(jīng)不可逆途徑系統(tǒng)的熵變必大于可逆途徑的熵變?！保@種說(shuō)法是否正確,為什么？答：不正確。因?yàn)殪厥菭顟B(tài)參數(shù),不論過(guò)程是否可逆，只要初終態(tài)相同，其熵變均相同，故系統(tǒng)從某一初態(tài)經(jīng)不可逆與可逆兩條途徑到達(dá)同一終態(tài)，經(jīng)不可逆途徑系統(tǒng)的熵與可逆途徑的熵變相等。試在圖上把理想氣體兩狀態(tài)間熱力學(xué)能及焓的變化表示出來(lái)。答：通過(guò)2點(diǎn)作等溫線，分別與過(guò)1點(diǎn)的等容線和等壓線相交于2v及2p點(diǎn)；由于理想氣體的熱力學(xué)能和焓是溫度的單值函數(shù)，，可以得到。等容過(guò)程的吸熱量與相同溫限下的熱力學(xué)能的變化相等,可以得到。等壓過(guò)程的吸熱量與相同溫度下的焓的變化相等，可以得到。圖上過(guò)程線下方的面積表示熱量，所以;。從而可以得到，；。某理想氣體在圖上的兩種過(guò)程如下圖所示，試在圖上畫出相應(yīng)的兩個(gè)過(guò)程，指出過(guò)程多變指數(shù)n的范圍，并說(shuō)明各過(guò)程中工質(zhì)是膨脹還是壓縮,吸熱還是放熱,升溫還是降溫,降壓還是升壓。答：1—2過(guò)程：,壓縮、放熱、降溫、降壓。1—3過(guò)程:,膨脹、吸熱、升溫、降壓。1。如右圖所示的氣缸，其內(nèi)充以空氣?已知活塞與氣缸壁之間無(wú)摩擦，活塞右側(cè)有一彈簧，氣缸直徑0。4mm,當(dāng)?shù)卮髿鈮?。初始時(shí)刻,，對(duì)氣缸緩緩加熱，直至，。若，空氣比熱力學(xué)能。求：從初態(tài)到終態(tài)過(guò)程的加熱量。解：取氣缸內(nèi)的空氣為系統(tǒng)—-閉口系。確定空氣初終態(tài)體積：彈簧初終態(tài)變形量：missed.。...。。。 。.。。.。。...。.。。。。...。。。。。..。..。...。。..。 。根據(jù)熱力學(xué)第一定律：2?的空氣由初態(tài)”經(jīng)可逆定溫過(guò)程到達(dá)終態(tài)。試求此過(guò)程的、、解：可逆等溫過(guò)程：；；missed 推導(dǎo)理想氣體定值比熱容，多變過(guò)程初、終態(tài)熵變?yōu)椋?。解：多變過(guò)程初終態(tài)溫度關(guān)系：比定壓熱容:理想氣體熵變：4?高溫?zé)嵩吹臏囟葹?0OK,工質(zhì)的溫度為300K,從高溫?zé)嵩聪蚬べ|(zhì)傳遞熱量5O0KJ。試求：1）溫差傳遞引起的熵變;2）過(guò)程中不可逆性使熱量的作功能力損失了多少？（環(huán)境溫度為）解：1）取熱源、工質(zhì)為系統(tǒng)——孤立系。熱源的熵變化:工質(zhì)的熵變化：2）作功能力損失:填空題1、 絕對(duì)壓力高于大氣壓力時(shí)，絕對(duì)壓力=大氣壓力+表壓力；絕對(duì)壓力低于大氣壓力時(shí)，絕對(duì)壓力=大氣壓力-真空度。2、 熱量與膨脹功都是過(guò)程量，熱量通過(guò)溫度差而傳遞熱能，膨脹功通過(guò)體積差傳遞機(jī)械能。3、 可逆過(guò)程=準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程+無(wú)耗散效應(yīng).4、 外界對(duì)系統(tǒng)輸入功80kJ,同時(shí)系統(tǒng)向外界放熱20kJ,則系統(tǒng)熱力學(xué)能的變化量為一60kJ。5、 理想氣體的熱力學(xué)能和焓只是溫度的函數(shù)。判斷題1、容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)也絕對(duì)不會(huì)變。（為2、因?yàn)樽园l(fā)過(guò)程都有方向性，所以自發(fā)過(guò)程的反方向過(guò)程一定不可進(jìn)行。（X）3、 因?yàn)椴豢赡孢^(guò)程不能再圖上表示，所以也不能計(jì)算過(guò)程的熵變量。（x）4、 流動(dòng)功是系統(tǒng)維持流動(dòng)所花費(fèi)的代價(jià)，所以流動(dòng)功一定是負(fù)值。（x）5、 熱力系統(tǒng)放熱后,系統(tǒng)的熵一定減少。（X）6、 閉口系經(jīng)歷可逆與不可逆兩個(gè)過(guò)程，從同一點(diǎn)出發(fā)，達(dá)到相同的終點(diǎn)，這兩個(gè)過(guò)程的熵變相等。（V）7、 氣體膨脹時(shí)必須對(duì)其加熱。（x）8、 實(shí)際氣體絕熱自由膨脹后,其熱力學(xué)能不變。（V）9、 穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)出口工質(zhì)的狀態(tài)相同。（x）10、 任何可逆循環(huán)的熱效率都相等.（X）分析、簡(jiǎn)答題1?如右圖所示，1kg理想氣體分別經(jīng)歷三個(gè)可逆過(guò)程，c-a等壓過(guò)程，c—b等溫過(guò)程，以及b-a任意可逆過(guò)程?在T—s圖上表示出答：理想氣體的焓只是溫度的函數(shù)，溫度相同,焓就相同。，可以得到.由于等壓過(guò)程的熱量與相同溫度下的焓的變化相等,可以得到missed。..。..。.。。。。從而可以得到，.2。閉口系中工質(zhì)在某一熱力過(guò)程中從熱源（300K）吸取熱量750KJ,該過(guò)程中工質(zhì)的熵變?yōu)?，分析此過(guò)程是否可行，如果可行是否可逆。答：根據(jù)閉口系熵變方程：33可以得到，因此，此過(guò)程可行，但不可逆.3?試推導(dǎo)理想氣體比定壓熱容與比定容熱容的差為氣體常數(shù)，即答:理想氣體的和都只是溫度的函數(shù),，。4?工程熱力學(xué)中，定壓、定溫、可逆絕熱和定容是四種典型的熱力過(guò)程，其多變指數(shù)的值分別是多少？答：定壓過(guò)程：n=0；定溫過(guò)程:n=l；定熵過(guò)程:n=k;定容過(guò)程：n=^o計(jì)算題1。如右圖所示的氣缸，其內(nèi)充以空氣。氣缸截面積，活塞距底面高度活塞及其上重物的總重量，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，環(huán)境溫度。若當(dāng)氣缸內(nèi)氣體與外界處于熱力平衡時(shí)，把活塞重物取去100Kg,活塞將突然上升，最后重新達(dá)到熱力平衡。假定活塞和氣缸壁之間無(wú)摩擦,氣體可以通過(guò)氣缸壁和外界充分換熱試求活塞上升的距離和氣體的換熱量。missed .。根據(jù)熱力學(xué)第一定律2、煤氣表上讀得煤氣的消耗量是70川"，使用期間煤氣表的表壓力是45mm^O,溫度為17°C，大氣壓力為750mmHg.求:1）相當(dāng)于消耗了多少標(biāo)準(zhǔn)m3的煤氣;2）其他條件不變，煤氣表的表壓力降低到30mm"jO,同樣讀數(shù)相當(dāng)于多少標(biāo)準(zhǔn)m3煤氣；3）其他條件不變，但溫度為37C,此時(shí)相當(dāng)于消耗了多少標(biāo)準(zhǔn)m3的煤氣？解：由于壓力較低，故煤氣可作理想氣體2)3、 封閉氣缸中氣體初恕"1=8^-/1=1300^，經(jīng)可逆多變膨脹過(guò)程變化到終態(tài)P2=0.4Mpa,，怎=400°C。已知該氣體常數(shù)礙=0?287KJ/（kg?K）,氣體比熱容匚=0。716KJ/（kg?K）?求：氣體在該過(guò)程中吸收的熱量Q。解:根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可得多變指數(shù)多變過(guò)程的熱量missed 。.4、 將質(zhì)量為0。5kg溫度為1200C的碳鋼,放入盛有4kg溫度為20C水的絕熱容器中，直至碳鋼與水達(dá)到熱平衡。求此過(guò)程中不可逆?zhèn)鳠嵋鸬撵禺a(chǎn)。碳鋼和水的比熱容分別為：匚=0。47KJ/（kg?K）,心=4。187KJ/（kg?K）。解：熱平衡時(shí)水和碳鋼的溫度：水的熵變：碳鋼熵變：水和碳鋼組成孤立系統(tǒng)，孤立系統(tǒng)的熵變即為熵產(chǎn)：填空題1、 熱量與膨脹功都是（過(guò)程）量，熱量（溫度）差而傳遞熱能，膨脹功通過(guò)（體積）差傳遞機(jī)械能。2、 某蒸汽經(jīng)歷不可逆放熱過(guò)程后，過(guò)程的熵變（》小于0）；過(guò)程的熵產(chǎn)（■兀大于0）。3、 卡諾循環(huán)是由兩個(gè)（可逆定溫）和兩個(gè)（可逆絕熱（或定熵））過(guò)程組成的.判斷題1、 熱力系統(tǒng)的邊界可以是固定的，也可以是移動(dòng)的；可以是實(shí)際存在的，也可以是假想的.（V）2、 開(kāi)口系不可能是絕熱系。（X）3、 閉口絕熱系的熵不可能減少。（X）4、 熱力系從1狀態(tài)經(jīng)歷不可逆過(guò)程到狀態(tài)2,則熱力學(xué)能的變化'=（X）5、 熱力系統(tǒng)放熱后，系統(tǒng)的熵一定減少.（X）6、 因?yàn)椴豢赡孢^(guò)程不可能在Ts圖上表示，所以也不能計(jì)算過(guò)程的熵變量。（X）7、 理想氣體熱力學(xué)能僅僅是溫度的函數(shù)。（V）8、 實(shí)際氣體絕熱自由膨脹后，其熱力學(xué)能不變。（V）9、 循環(huán)的熱效率越高，所得到的循環(huán)凈功也越大。（X）10、 任何可逆循環(huán)的熱效率都相等。（X）分析、簡(jiǎn)答題從點(diǎn)a開(kāi)始有兩個(gè)可逆過(guò)程：定容過(guò)程a—b和定壓過(guò)程a—c,b、c兩點(diǎn)在同一條絕熱線上，問(wèn)％山和/「哪個(gè)大？并在T s圖上表示過(guò)程a_b、a—c及％山、也（■omissed 1、lkmol的理想氣體從初態(tài)尸i=500M匕、「i=340k,可逆絕熱膨脹到原來(lái)容積的2倍。設(shè)氣體33.4KJ/（kg?K）,=25.12KJ/（kg-K），試確定氣體的終態(tài)溫度，對(duì)外所做的功及熵的變化量。解：可逆絕熱Q=0因?yàn)槭强赡娼^熱膨脹過(guò)程,是一個(gè)定熵過(guò)程,所以熵的變化量為0。填空題1、 理想氣體多變過(guò)程中，工質(zhì)放熱壓縮升溫過(guò)程的多變指數(shù)是（l〈n〈K）,工質(zhì)吸熱壓縮過(guò)程n的范圍是（n〉k）。2、 外界對(duì)閉口系統(tǒng)輸入功80KJ，同時(shí)系統(tǒng)向外界放熱20KJ，則系統(tǒng)熱力學(xué)能的變化量為（60KJ）。3、 有一"諾機(jī)工作與600°C讀得熱源和30°C的冷源之間，它的熱效率為（65.28%）。判斷題1、 因?yàn)樽园l(fā)過(guò)程都有方向性，所以自發(fā)過(guò)程的反方向過(guò)程一定不可進(jìn)行。（X）2、 穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)與外界交換的功和熱量相等，并且不隨時(shí)間而變。（X）3、 閉口系進(jìn)行一放熱過(guò)程，其爛一定減少。（X）4、 膨脹功、流動(dòng)功和技術(shù)功都是與過(guò)程的路徑有關(guān)的過(guò)程量.（X）5、 流動(dòng)功是系統(tǒng)維持流動(dòng)所花費(fèi)的代價(jià),流動(dòng)功可以為0. （V）6、 及二式均適用于任何工質(zhì)、任何過(guò)程。（X）分析題、簡(jiǎn)答題1、 如右圖所示，剛性絕熱容器中用隔板分成兩部分人中有一定量的理想氣體，B為真空?將隔板抽掉，分析容器中氣體的狀態(tài)參數(shù)（T、p、u、h、s、v）如何變化，并分析為什么。答：熱力學(xué)第一定律：容器剛性絕熱，Q=0,W=0,故厶U=0;閉口系統(tǒng)質(zhì)量不變，故△u=0,u不變.理想氣體熱力系能和焓只與溫度有關(guān)，故T和h不變.自由膨脹后，體積增大質(zhì)量不變，故v增大；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程:pv=「，T,T不變，v增大，故p降低。取氣體為系統(tǒng) 孤立系統(tǒng)，抽掉隔板的過(guò)程為不可逆過(guò)程，根據(jù)孤立系統(tǒng)熵增原理,s只能增大。計(jì)算題1如右圖所示，容器A剛性絕熱，容積為伽"，容器與管道用閥門相連,管道內(nèi)空氣的壓力位4Mpa、溫度為30°C、比焙為305?3kj/kg?容器初始狀態(tài)為真空，打開(kāi)閥門為其充氣，使壓力達(dá)到4Mpa時(shí)截止，若空氣u=0。72T；求容器A內(nèi)達(dá)到平衡后的溫度及充入的氣體質(zhì)量m。答：取A為系統(tǒng) 非穩(wěn)定開(kāi)口系統(tǒng)。容器剛性絕熱，Q=0,L%=0；忽略進(jìn)出口的動(dòng)能差及位能差。流入系統(tǒng)的能量：流出系統(tǒng)的能量：0;系統(tǒng)的能量增加：根據(jù)能量守恒，可得：整理，可得：；由于初態(tài)為真空，故，故代入數(shù)據(jù)：充入氣體的質(zhì)量：2、封閉氣缸中氣體初態(tài)“i=8M紇，=1300^，經(jīng)可逆多變膨脹過(guò)程變化到終態(tài)P2=004Ma,,=400^0已知該氣體常數(shù)Rg=0o287KJ/(kg?),試確定氣體在該過(guò)程中吸收的熱量及過(guò)程功。氣體比熱容為常數(shù)，匚=0。716KJ/(kg?K)?解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可得多變指數(shù)：missed 。。3、將質(zhì)量為0o5kg溫度為1200°C的碳鋼，放入盛有4kg溫度為20°C水的絕熱容器中，直至碳鋼與水達(dá)到熱平衡。求此過(guò)程中不可逆?zhèn)鳠嵋鸬撵禺a(chǎn)?碳鋼和水的比熱容分別為:匚=0.47KJ/(kg?K)，心=4。187KJ/(kg?K)。解：熱平衡時(shí)水和碳鋼的溫度：水的熵變：碳鋼熵變：水和碳鋼組成孤立系統(tǒng)，孤立系統(tǒng)的熵變即為熵產(chǎn)：填空題1、 閉口系統(tǒng)經(jīng)過(guò)某一熱力過(guò)程la2,吸收量50J的熱量，熱力學(xué)能增加了84J，此過(guò)程對(duì)外做功(一34J)；如果系統(tǒng)又經(jīng)另一路徑2b1返回，2b1過(guò)程中熱力學(xué)能的變化為(一84J)o2、 工質(zhì)是實(shí)現(xiàn)(熱能)和(機(jī)械能)相互轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)。3、 可逆過(guò)程=(準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程+無(wú)耗散效應(yīng))。判斷題1、流動(dòng)功是系統(tǒng)維持流動(dòng)所花費(fèi)的代價(jià)，所以流動(dòng)功不能為0。(x)2、 質(zhì)量保持不變的系統(tǒng)就是閉口系。（X）3、 穩(wěn)定的系統(tǒng)一定處于平衡狀態(tài)。（X）4、 等溫過(guò)程的膨脹功與吸收的熱量相等。（X）5、 容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)可能會(huì)變。（V）6、 因?yàn)樽园l(fā)過(guò)程都有方向性,所以自發(fā)過(guò)程的反方向過(guò)程一定不可進(jìn)行o（x）7、 不違反熱力學(xué)第一定律的過(guò)程均可進(jìn)行。（X）8、 閉口絕熱系的熵不可能減少。（V）9、 循環(huán)的熱效率越高，所得到的循環(huán)凈功也越大。（x）10、 氣體膨脹時(shí)必須對(duì)其加熱。（x）計(jì)算、證明題1、 如右圖所示，0?1Mpa、20°C的空氣經(jīng)壓氣機(jī)絕熱壓縮后，導(dǎo)入換熱器中排走部分熱量，再進(jìn)入噴管膨脹到 0.1Mpa、20C。噴管出口截面積A=0?0324打汙，氣體流速S=300m/s。已知壓氣機(jī)的耗功率為710kw,試計(jì)算換熱器中空氣散失的熱量.解：取CV為系統(tǒng)--—--穩(wěn)定開(kāi)口系統(tǒng)系統(tǒng)流量：missed （（2、 0?5kmol某種單原子理想氣體，有25C,經(jīng)過(guò)程2m3可逆絕熱膨脹到1atm,計(jì)算此過(guò)程的熱量Q,過(guò)程功W及熱力學(xué)能變化解：?jiǎn)卧永硐霘怏w：初終態(tài)狀態(tài)參數(shù)：可逆絕熱過(guò)程吸收熱量:過(guò)程功:熱力學(xué)第一定律：填空題1、 絕對(duì)壓力大于大氣壓時(shí)，絕對(duì)壓力二（大氣壓力+表壓力）；絕對(duì)壓力小于大氣壓時(shí)，絕對(duì)壓力二（大氣壓力一真空度）。2、 熵的變化由與外界熱交換引起的（熵流），和由不可逆因素引起的（熵產(chǎn)）構(gòu)成。3、 與外界無(wú)物質(zhì)交換的系統(tǒng)是（閉口系）；與外界有物質(zhì)交換的系統(tǒng)