中國石油大學(xué)（北京）遠程教育學(xué)院期末復(fù)習(xí)題

《工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)》

一.選擇題

1.孤立系統(tǒng)的熱力狀態(tài)不能發(fā)生變化；（X）

2.孤立系統(tǒng)就是絕熱閉口系統(tǒng)；（x）

3.氣體吸熱后熱力學(xué)能一定升高；（x）

4.只有加熱，才能使氣體的溫度升高；（x）

5.氣體被壓縮時一定消耗外功；（Y）

6.封閉熱力系內(nèi)發(fā)生可逆定容過程，系統(tǒng)一定不對外作容積變化功；（V）

7.流動功的改變量僅取決于系統(tǒng)進出口狀態(tài)，而與工質(zhì)經(jīng)歷的過程無關(guān)；（4）

8.在閉口熱力系中，嬉h是由熱力學(xué)能u和推動功pv兩部分組成。（x）

9.理想氣體絕熱自由膨脹過程是等熱力學(xué)能的過程。（x）

10.對于確定的理想氣體，其定壓比熱容與定容比熱容之比cp/cv的大小與氣體的溫度無

關(guān)。（X）

11.一切可逆熱機的熱效率均相同；（X）

12.不可逆熱機的熱效率一定小于可逆熱機的熱效率；（X）

13.如果從同一狀態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑：一為可逆過程，一為不可逆過程，則不可逆

過程的牖變等于可逆過程的牖變；（Y）

14.如果從同一狀態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑：一為可逆過程，一為不可逆過程，則不可逆

過程的焙變大于可逆過程的峭變；（X）

15.不可逆過程的燃變無法計算；（x）

16.工質(zhì)被加熱燧一定增大，工質(zhì)放熱徜一定減?。唬▁）

17.封閉熱力系統(tǒng)發(fā)生放熱過程，系統(tǒng)的端必然減少。（x）

18.由理想氣體組成的封閉系統(tǒng)吸熱后其溫度必然增加；（x）

19.知道了溫度和壓力，就可確定水蒸氣的狀態(tài)；（x）

20.水蒸氣的定溫膨脹過程滿足Q=W；（x）

21.對?未飽和濕空氣，露點溫度即是水蒸氣分壓力所對應(yīng)的水的飽和溫度。（4）

二.問答題

1.說明什么是準(zhǔn)平衡過程？什么是可逆過程？指出準(zhǔn)平衡過程和可逆過程的關(guān)系。

答：（1）準(zhǔn)平衡過程：是假設(shè)過程中系統(tǒng)所經(jīng)歷的每一個狀態(tài)都無限接近平衡態(tài)

的過程，（2）可逆過程：是指如果系統(tǒng)完成了某一過程之后，再沿著原路逆行，恢復(fù)

到原來的狀態(tài)，外界也隨之回復(fù)到原來的狀態(tài)的過程。（3）準(zhǔn)平衡過程和可逆過程的

關(guān)系：準(zhǔn)平衡過程著眼于系統(tǒng)內(nèi)的平衡，可逆過程著眼于系統(tǒng)和外界的總平衡。一個準(zhǔn)

平衡過程不一定是可逆過程，但一個可逆過程一定是一個準(zhǔn)平衡過程?？赡孢^程是無耗

散的準(zhǔn)平衡過程。

2.試指出膨脹功，技術(shù)功，流動功的區(qū)別和聯(lián)系？寫出流動功的計算公式，說明流動功

大小與過程特性有無關(guān)系？

答：（1）膨脹功：是由于工質(zhì)體積的變化對外所做的功；技術(shù)功：是指工程技術(shù)

上可以直接利用的功，包括宏觀動能，宏觀位能，軸功；流動功：推動工質(zhì)流動而做

的功稱為流動功。膨脹功，技術(shù)功，流動功的聯(lián)系為：

w="+（p2v2-Piv）=+gAz+△（pv）。

（2）流動功的計算公式：叫=彩-〃1匕=△（pu），其大小與過程的特性無關(guān)，只與

進出口的狀態(tài)有關(guān)。

3.試指出膨脹功，軸功，技術(shù)功，流動功的區(qū)別和聯(lián)系，寫出可逆過程中膨脹功，技術(shù)

功的計算公式。

答：（1）膨脹功：是由于工質(zhì)體積的變化對外所做的功；技術(shù)功：是指工程技術(shù)

上可以直接利用的功，包括宏觀動能，宏觀位能，軸功；流動功：推動工質(zhì)流動而做

的功稱為流動功。膨脹功，技術(shù)功，流動功的聯(lián)系為：

卬=叱+(p2v2-Pl匕)=嗎+1Ac；+gM+A(pv)o

（2）可逆過程中膨脹功的計算公式：卬=J：/xh，；技術(shù)功的計算公式：。

4.寫出開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動能量方程式的表達式，說明式中各量的含義。

答：（1）開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動的能量方程式為：g=++唯。（2）式

中各量含義：4為工質(zhì)與外界交換的熱量，M為工質(zhì)進出口焰的變化，gAc；為工質(zhì)

宏觀動能的變化，gAz為工質(zhì)宏觀位能的變化，明系統(tǒng)對外所作軸功。

5.試將滿足空氣下列要求的多變過程表示在p-v圖和T-s圖上

（1）理想氣體的定溫，定壓，定容和定嫡過程；

（2）空氣升壓，升溫，又放熱的熱力過程。

6.試將滿足空氣下列要求的多變過程表示在p-v圖和T-s圖上

（1）理想氣體的定溫，定壓，定容和定端過程;

（2）空氣膨脹，升溫，又吸熱的熱力過程。

7.試將滿足空氣下列要求的多變過程表示在p-v圖和T-s圖上

（1）理想氣體的定溫，定壓，定容和定端過程；

（2）工質(zhì)又膨脹，又降溫，又放熱的多變過程。

答：

8.回答什么是熱力學(xué)第一定律？什么是熱力學(xué)第二定律？寫出兩個與熱力學(xué)第二定律相

等價的數(shù)學(xué)表達式。

答：（1）熱力學(xué)第一定律：在熱能和機械能的相互轉(zhuǎn)換過程中，能的總量保持不

變。（2）熱力學(xué)第二定律：克勞修斯表述：不可能將熱從低溫物體傳至高溫物體而不

引起具他變化。開爾文?普朗克衣述：不可能從單?熱源取熱，使之全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ?/p>

產(chǎn)生其他影響。（3）與熱力學(xué)第二定律等價的數(shù)學(xué)表達式：1）克勞修斯積分式：

,竿<0,用于判斷一個循環(huán)是否可能，是否可逆。式中等號用于可逆循環(huán)，不等號

用于不可逆循環(huán)。2）孤立系統(tǒng)爆增原理：d5iso=d5g>0o孤立系統(tǒng)燃增原理指出孤

立系統(tǒng)的燧只能增大，或者不變，絕不能減小。孤立系統(tǒng)的端增完全由端產(chǎn)組成，式

中等號用于可逆過程，不等號用于不可逆過程。3）過程烯變的計算式：些，

用于判斷過程能否進行，是否可逆，等號為可逆過程，不等號為不可逆過程。（以上等

價數(shù)學(xué)表達式寫出2個即可）

9.說明什么是第一類永動機？什么是第二類永動機的含義，它們是否違反了熱力學(xué)第一

定律和熱力學(xué)第二定律。

答：（1）第一類永動機：是指不花費代價就能夠產(chǎn)生功的機器。（2）第二類永動

機：是指能夠從單一熱源取熱并使之完全變?yōu)楣Φ臋C器。（3）第一類永動機違反了熱

力學(xué)第一定律。第二類永動機不違反熱力學(xué)第一定律，但卻違反了熱力學(xué)第二定律。

10.什么是飽和濕空氣？什么是未飽和濕空氣？如何將未飽和濕空氣轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜐窨?/p>

氣？

答：（1）飽和濕空氣：是由干空氣和干飽和水蒸氣組成的空氣。（2）不飽和濕空

氣：是由干空氣和過熱水蒸氣組成的空氣。（3）將未飽和濕空氣轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜐窨諝獾?/p>

方法有兩種：

方法1：濕空氣溫度了一定時，增加水蒸氣分壓力p、.=〃、mx=P<7），

方法2：保持水蒸氣含量p、,不變，降低濕空氣溫度7

11.解釋相對濕度，含濕量的含義。寫出水蒸氣分壓力，相對濕度，含濕量之間的相互關(guān)

系。

答：（1）相對濕度：濕空氣的絕對濕度Pv與同溫度下濕空氣的最大絕對濕度Ps

之比稱為濕空氣的相對濕度，即：*=（2）含濕量：在濕空氣中，與單位質(zhì)量干

Ps

空氣共存的水蒸氣的質(zhì)量，稱為濕空氣的含濕量。（3）水蒸氣分壓力，相對濕度，含

濕量的關(guān)系為：d=0.622———=0.622———

Pb-vPb，凡

12.說明朗肯循環(huán)的基本系統(tǒng)組成，指出在每個設(shè)備中完成的熱力過程。

答：（1）朗肯循環(huán)的基本系統(tǒng)組成：鍋爐，汽輪機，冷凝器，給水泵。（2）鍋

爐中：未飽和水定壓加熱成為過熱水蒸氣過程；汽輪機中：過熱水蒸汽在汽輪機中可

逆絕熱膨脹對外作功至冷凝壓力過程；冷凝器中：濕蒸氣可逆定壓放熱冷凝為飽和水

過程；給水泵中：泡和水在凝結(jié)水泵中可逆絕熱被壓縮過程。

13.寫出朗肯循環(huán)熱效率的計算公式？分析提高朗肯循環(huán)熱效率的方法有哪些?

答：（1）朗肯循環(huán)熱效率公式為：由：Q,=/?!-h3,-小

得：“=魚烏=（%一4）-（%-小）=4〔2）提高朗肯循環(huán)熱效率的方法有:

（21%一3%3

1）保持蒸汽的初壓〃終壓〃2不變，提高蒸汽的初溫7"2）保持蒸汽的初溫7；,

終壓不變，提高蒸汽的初壓〃1；3）保持蒸汽的初壓〃-初溫（不變，降低蒸汽

的終壓〃2；4）在朗肯循環(huán)基礎(chǔ)上，改進循環(huán)，如采用再熱循環(huán)，回?zé)嵫h(huán)等。

14.分析采用再熱循環(huán)的目的是什么？

答：再熱循環(huán)的目的主要在于?增加蒸汽干度，以便在蒸氣初溫度限制下可以采用

較高的初壓力，從而提高循環(huán)熱效率。

15.分析采用I可熱循環(huán)的目的是什么？

答：回?zé)嵫h(huán)的目的主要是提高進入鍋爐之前的給水，且減少冷源損失，從而提

高循環(huán)的熱效率。

16.如圖所示為蒸汽?次回?zé)嵫h(huán)的T-s圖，指出圖中與回?zé)嵯嚓P(guān)的熱力過程，并寫出一

次回?zé)嵫h(huán)熱效率的計算公式。

答：（1）與回?zé)嵊嘘P(guān)的熱力過程為：

過程7-8-9：akg工質(zhì)在回?zé)峒訜崞髦卸▔悍艧徇^程；

過程4-9：（l-?）kg工質(zhì)在回?zé)峒訜崞髦卸▔何鼰徇^程。

（2）熱效率計算公式：

由：QUmC2=（l-a）（色-&）

得._012._（%一.o）-（1a）（%〃3）_1（\-aXh2-A3）

QIh「hg

17.如圖所示為蒸汽一次再熱循環(huán)的T-S圖，指出與一次再熱相關(guān)

再熱循環(huán)T-s圖

的熱力過程及過程特點，并寫出一次再熱循環(huán)熱效率的計算公式。

答：（1）與再熱有關(guān)的熱力過程為：

過程7-1：工質(zhì)在再熱器中的定壓加熱過程。

（2）熱效率計算公式：

由：=（4-4）+（%-%）,Q2=%—%

得._Q|-。2_（%-〃4）+（九一〃7）-（，2-包）。

'Ql（九一44）+（力|，一，?7）

18.寫出傅里葉定律表達式的一般形式，說明其適用條件及式中負(fù)號的含義。

答：（1）傅里葉定律的表達形式用向量式表示：熱流量為：Q=-AA—n,或用

on

熱流密度表示為：；=-A—（2）適用條件：各向同性物體。式中負(fù)號含義：負(fù)號

"dn

說明導(dǎo)熱熱流曷的方向與溫度梯度的方向共線反向,溫度梯度的方向為沿著等溫面的

法線方向，并指向溫度升高的方向，熱流量的方向為溫度降落的方向。

19.寫出直角坐標(biāo)系下，非穩(wěn)態(tài)，常物性，有內(nèi)熱源的導(dǎo)熱微分方程形式，寫出導(dǎo)溫系數(shù)

的定義式和物理意義。

答：（1）導(dǎo)熱微分方程形式：包=〃（??+a+旦）：（2）導(dǎo)溫系數(shù)：〃=工_,

drdx2dy2dz2pc

其物理意義為：材料傳播溫度變化能力大小的指標(biāo)。

20.個具體導(dǎo)熱問題的完整數(shù)學(xué)描述應(yīng)包括哪些方面？

答：（1）一個具體導(dǎo)熱問題的完整數(shù)學(xué)描述包括：導(dǎo)熱微分方程和相應(yīng)的單值性

條件（單值性條件包括4個方面：幾何條件，物理條件，時間條件和邊界條件。

21.什么是導(dǎo)熱問題的單值性條件？它包含哪些內(nèi)容？

答：（1）單值性條件：說明了導(dǎo)熱過程的具體特點，是使導(dǎo)熱微分方程獲得唯

一解的條件。（2）單值性條件一般包括4個方面：幾何條件，物理條件，時間條件

和邊界條件，邊界條件又有第一類邊界條件，第二類邊界條件和第二類邊界條件之分。

22.說明影響對流換熱的因素有哪些？分析在相同的流動和換熱壁面條件下，體積熱容

pep大的流體，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是大還是小？

答：（1）影響對流換熱的因素有：流動的起因（自然對流或強迫對流），流動的

狀態(tài)（層流和湍流）,流體有無相變，流體的物理性質(zhì)（如：p,出入,c,a等）,換熱

表面的幾何因素。（2）/x,反映單位體積流體熱容量的大小，在相同的流動和換熱壁

面條件下，“數(shù)值愈大，通過對流轉(zhuǎn)移的熱量愈多，對流換熱愈強烈。

23.說明影響對流換熱的因素有哪些？分析在相同的流動和換熱壁面條件下，導(dǎo)熱系數(shù)入

大的流體，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是大還是小。

答：（1）影響對流換熱的因素有：流動的起因（自然對流或強迫對流），流動的

狀態(tài)（層流和湍流），流體有無相變，流體的物理性質(zhì)（如：p,",2,c,a等）,換熱

表面的幾何因素。（2）導(dǎo)熱系數(shù)人愈大的流體，導(dǎo)熱熱阻愈小，對流換熱愈強烈。

24.說明對流換熱微分方程組由哪幾個方程組成？它們各自導(dǎo)出的理論依據(jù)是什么？

答：（1）對流換熱的微分方程組包括：連續(xù)性方程，動量微分方程，能量微分方

程。（2）導(dǎo)出的理論依據(jù)：1）連續(xù)性方程：根據(jù)微元體的質(zhì)量守恒導(dǎo)出；2）動量微

分方程：根據(jù)微元體的動量守恒導(dǎo)出：3）能量微分方程，根據(jù)微元體的質(zhì)量守恒導(dǎo)出。

25.什么是流動邊界層？什么是熱邊界層？說明邊界層的特點有哪些？

答：（1）流動切界層：是流體流過固體表面行，存在著較大的速度梯度，粘性力

起主要作用的流體薄層。（2）熱邊界層：是流體流過與之溫度不同的固體表面時，存

在著較大的溫度梯度，發(fā)生熱量交換的流體薄層。（3）邊界層的特點：1）邊界層的

厚度與壁面特征長度相比是很小的量；2）流場劃分為邊界層區(qū)和主流區(qū)；3）根據(jù)流

動狀態(tài)，邊界層分為層流邊界層和湍流邊界層。湍流邊界層分為層流底層，緩沖層與

湍流核心三層。4）在層流邊界層與層流底層，垂直于壁面方向的熱量傳遞主要靠導(dǎo)

熱，湍流邊界層的主要熱阻在層流底層。

26.分別寫出畢渥數(shù)Bi,努謝爾特數(shù)的定義式及物理意義。

hl

答：（1）Bi=--,物理意義為：物體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻3/4與邊界處的對流換熱

熱阻1/〃之比。（2）Nu==,物理意義為：表征流體在壁面外法線方向上的平均無

A

量綱溫度梯度，其大小反映對流換熱的強弱。

27.努塞爾特數(shù)N”和畢渥數(shù)加的表達式的形式完全相同，二者有何區(qū)別？

答：努謝爾特數(shù)與畢渥數(shù)的的表達形式完全相同，但具有不同的物理意義。

（1）畢渥數(shù)人表示在第三類邊界條件下的固體導(dǎo)熱熱阻與邊界處的對流換熱熱阻之

比，表達式中的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)由笫三類邊界條件確定，導(dǎo)熱系數(shù)是固體的導(dǎo)熱系數(shù)，

特征長度是反映固體導(dǎo)熱溫度場幾何特征的尺度。（2）努謝爾特數(shù)反映了對流換

熱的強弱，表達式中的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是待定參數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)是流體的導(dǎo)熱系數(shù)，特征

長度是反映對流換熱固體表面幾何特征的尺度。

28.分別寫出傅里葉數(shù)尸o,普朗特數(shù)Pr的定義式及物理意義。

答：（1）所=二，物理意義為：分子為從非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程開始到7■時刻的時間，

分母可理解為溫度變化涉及到4面積所需要的時間。是非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的無量綱時

V

間。（2）Pr=-,物理意義為：流體的動量擴散能力與熱量擴散能力之比。

29.分別寫出雷諾數(shù)Re和格拉曉夫數(shù)的定義式和物理意義。

答：（1）雷諾數(shù)：Re=-,物理意義為：表征流體粘性力與慣性力的相對大小,

v

Re越大，慣性力的影響越大。根據(jù)Re數(shù)的大小可以判斷流態(tài)；（2）G〃="紗，

v-

物理意義為：浮升力與粘性力的相對大小，反映自然對流的強弱。Gr越大，浮升力

的相對作用越大，自然對流越強。

30.簡述相似原理的主要內(nèi)容。

答：相似原理包括相似三定理，（1）相似第一定理：彼此相似的現(xiàn)象，必定具

有相同的同名準(zhǔn)數(shù)的數(shù)值；（2）相似第二定理：所有相似的物理現(xiàn)象的解必定可用同

一個特征數(shù)關(guān)系式描述；（3）相似第三定理：凡同類現(xiàn)象，若同名已定特征數(shù)相等，

且單值性條件相似，那么這兩個現(xiàn)象一定相似。

31.說明如何判斷兩個現(xiàn)象相似？

答：利用相似第三定理判斷：凡同類現(xiàn)象，若同名已定特征數(shù)相等，且單值性條

件相似，那么這兩個現(xiàn)象一定相似。

32.指出組成輻射換熱網(wǎng)絡(luò)的熱阻有哪兩類？如何表示？當(dāng)輻射表面為黑體時，熱阻如何

表示？

答：（1）組成輻射換熱網(wǎng)絡(luò)的熱阻有表面輻射熱阻和空間輻射熱阻，表面輻射熱

阻為二三，空間輻射熱組為」―。（2）當(dāng)輻射表面為黑體時，￡=\,其表面輻射

￡AAXI,

熱阻上￡=（）,只有空間輻射熱阻一^。

sAAX.2

33.寫出角系數(shù)的相對性，完整性，可加性的表達式。

答：（1）角系數(shù)的相對性：A,X12=A,X21；（2）完整性：

2X>=X/J+X/,2+...+X,“；(3)可加性：4XM2+3)=AX1.2+AX3

1=1

34.如圖所示為一漫射灰體表面，試指出與此漫灰表面有關(guān)的輻射能量有哪些？寫出有效

輻射，表面凈輻射換熱量的表達式。

答：(1)與此漫射灰體表面有關(guān)的輻射能量有：投入輻射G,吸收輻射oG,反

￡_/

射幅pG,輜射力E=cEb，有效輻射J=E+pG,灰體表面凈輜射換熱量：.=；

35.什么是黑體？什么是灰體？

答：(1)黑體：吸收比的物體稱為絕對黑體，簡稱黑體;

(2)灰體：是指光譜輻射特性不隨波長而變化的假想物體。

三,計算題有效18射法

1.2kg空氣經(jīng)過定溫膨脹的可逆過程，從初態(tài)壓力為pi=9.807bar,t230(TC膨脹到

終態(tài)容積為初態(tài)容積的5倍。試計算：(1)空氣的終態(tài)參數(shù)；(2)對外界所作的膨脹

功和交換的熱量；(3)熱力學(xué)能，熠和燧的變化量。設(shè)空氣的Cp=1.004kJ/(kg?K),

Rg=0.287kJ/(kg?K),K=1.4°

解：(1)取空氣為熱力系統(tǒng)，對可逆定溫過程1-2,由參數(shù)間的相互關(guān)系得：

v,1

/7,=/7(=9.807x-=1.961bai.

v,5

由理想氣體狀態(tài)方程式得;

RJ0.287xl03x(273+300)?,.

v.=——=-----------------------------------=0.1677kg/m

1/7,9.807xlO5

v2=5v(=0.8385m3kg

定溫過程：T,=T2=573K

(2)氣體對外所作的功及交換的熱量：

皿1==PM/三=9.807x105x(2x0.1677)xIn5=529.4kJ

(3)過程中熱力學(xué)能，焰，燃的變化為：

△U1.2=°，1-2=°，ASJ2=fnR,ln—=0.9238kJ/K

2.兩質(zhì)量相同，比熱容相同（為常數(shù)）的物體A,B,初溫各為TA與TB,用它們作高溫

熱源和低溫?zé)嵩?，使可逆機在其間工作，直至兩物體溫度相等為止。

試求：（1）平衡時的溫度Tm:

（2）可逆機的總功量；

（3）如果兩物體直接進行熱交換至溫度相等，求此平衡溫度Tm及兩物體的總炳

變。

解：（1）取A,B物體及熱機為孤立系統(tǒng)，

則有：ASiso=ASA+ASB+ASE=0,

其中：A5E=0,

因此:何;咚=。

ASiso=ASA+MB=mcj：'+

i1~B/

TTT2

即：meIn—+meh—=0,In———=0

晨T,BTH

或馬=1，所以乙二師

（2）A物體為有限熱源，過程中放出熱量Q「B物體為有限冷源,過程中要吸收熱量。2,

并且：Q.=mc（T,-Tm\。2=，/（。一心），

熱機為可逆熱機時，由能量守恒：

W=Qi-Q2=me（T.-TJ-mc（Tm-TJ=nic（〃+乙一2乙）。

（3）兩物體直接進行能量交換直至溫度相等時，匕列出能量守恒方程：

rnc（Tx-TJ=mc（Tm-TJ

.7\+

因此：丁=皆」

3.1Kmol的理想氣體，從初態(tài)pi=0.5MPa,Ti=340K絕熱膨脹到原來體積的2倍。已

知氣體的CP1m=33.44kJ/（mol?K）,Cv,m=25.12kJ/（mol?K）,試確定在下述情況下

氣體的終溫，對外所作的功及端的變化量。（1）可逆絕熱過程；（2）氣體向真空自由

膨脹。

C3344

解：首先計算比熱容比：z-^=2122=1.33

Cv.m25.12

（1）對可逆絕熱過程:

y1

終溫：T2=T,(/)J=340KXqy"1=270K。

對外所作的如心*Y)

=lxl03molx25.12J/(mol-K)x(340-270)K=1758J

燧的變化量：AS：。

（2）氣體向真空自由膨脹，有W=（）,又過程絕熱，則Q=0,因此由閉口系能量方

程。:W+AU,得AU=O。

即終溫：T2=T1=34OK

燧的變化量：

TVyy

AS=m（cvIn—+In—）=mR^In—=nRIn—

IV}V）匕

=lxl03molx8.314J/（molK）xIn2=5.77kJ/K

4.欲設(shè)計一熱機，使之能從溫度為973K的高溫?zé)嵩次鼰?000kJ,并向溫度為303K

的冷源放熱800kJ。試確定（1）此循環(huán)能否實現(xiàn)？（2）若把此熱機當(dāng)作制冷機用，

從冷源吸熱800kJ,是否可能向熱源放熱2000kJ?此時，至少需耗多少功？

解：（1）方法1：利用克勞修斯積分式來判斷循環(huán)是否可行，

「七」?Q「2000kJ?-800kJ

不+不一973K+303K=-0.585kJ/K<0

所以此循環(huán)能實現(xiàn)，且為不可逆循環(huán)。

或方法2：利用孤立系統(tǒng)燧增原理來判斷循環(huán)是否可行，孤“.系統(tǒng)由高溫?zé)嵩矗蜏責(zé)?/p>

源，熱機及功源組成，因此：

.ACACACACQl。2八八—2000kJ800kJ

△Sc小=ASH+A5.+AS+ASw=-----1-----F0+0=--------------1----------=0.585kJ/K>0

rs0HLRR”《a973K303K

孤立系統(tǒng)的端是增加的，所以此循環(huán)可以實現(xiàn)。

（2）若將此熱機當(dāng)作制冷機使用，使其逆行，顯然不可能進行。也可借助與上述方法

的任一種重新判斷。

若使制冷機能從冷源吸熱800kJ,假設(shè)至少耗功Wmin,根據(jù)孤立系統(tǒng)嫡增原理,

Qi八c800kJ+%,-800kJ

△S.=ASH+ASL+ASR+ASw—+—+U+u=----------------+-----------

T,T2973K303K

解得：VVinin=1769kJo

5.熱電廠有一外徑為100mm的過熱蒸汽管道(鋼管)，用熱導(dǎo)率入=0.04W/(m-K)的玻

璃棉保溫。己知鋼管外壁面溫度為400℃,要求保溫層外壁面溫度不超過50并且

每米長管道的散熱損失要小于160W,試確定保溫層的厚度。

解：依題可寫出每米長管道的散熱損失為:

2成d.

若要求每米長管道散熱損失小于160W,代入已知數(shù)據(jù):

4X)—5。

<160W/l，

_________!_________in^l

2x3.14x0.04W/(m-K)0.1

解之，得：5N36.6mm。

6.某過熱蒸汽管道的內(nèi)，外直徑分別為150mm和160mm,管壁材料的熱導(dǎo)率為45

W/(m-K),管道外包兩層保溫材料。第一層材料厚度為40mm,熱導(dǎo)率為0.1W/(m?K).；

第二層厚度為50mm,熱導(dǎo)率為0.16W/(m?K)。蒸汽管道內(nèi)壁面溫度為400°C,保

溫層外壁面溫度為50°C。試計算：(1)各層材料導(dǎo)熱熱阻；(2)每米長蒸汽管道的散

熱損失。

解(1)首先計算各層材料的導(dǎo)熱熱阻：

d?1

管道層：R=------In——=xln—=2.28xl04m-K/W

a2欣?427rx45150

1d.1240

第一保溫層:/?t2=—In=xln^=0.646m-K/W

122位，d,2^-xO.l160

1d.1340

第二保溫層:------In—=------------xln—=0.347m-K/W

13

2瓶3d32萬x().16240

(2)單位長度熱流量:

400-50

^L==352.7W/m

2.28xl04+0.646+0.347

1.如果熱力系統(tǒng)與外界之間沒有任何形式的能量交換，那么這個熱力系統(tǒng)一定是D、孤立系統(tǒng)

2.（2.5分）理想氣體的熱力學(xué)能只與（）有關(guān)。A、溫度

3.（2.5分）理想氣體的比熱容只與（）參數(shù)有關(guān)。A、溫度

4.（2.5分）以下哪個描述適合自發(fā)過程。C、一定是不可逆過程

5.（2.5分）第二類永動機違反了以下哪個基本定律。C、熱力學(xué)第二定律

6.（2.5分）熱力循環(huán)可分為正向循環(huán)和逆向循環(huán)，以下循環(huán)中為正向循環(huán)的是（）°A、熱機循環(huán)

7.（2.5分）動力循環(huán)的經(jīng)濟性可用熱效率來表示，熱機的熱效率（）B、總是小于1

8.（2.5分）制冷循環(huán)的經(jīng)濟性可用制冷系數(shù)來表示，制冷機的制冷系數(shù)（）D、都有可能

9.（2.5分）熱泵循環(huán)的經(jīng)濟性可用供熱系數(shù)來表示，熱泵的供熱系數(shù)（）B、大于1

10.（2.5分）任何可逆循環(huán)的熱效率都（）卡諾循環(huán)的熱效率。D、無法比較

11.（2.5分）任何可逆循環(huán)的熱效率都（）不可逆循環(huán)的熱效率。D'無法比較

12.（2.5分）工質(zhì)的壓力可以用絕對壓力，表壓力和真空度來表示，以下哪種壓力可以作為工質(zhì)的狀態(tài)

參數(shù)A、絕對壓力

13.（2.5分）在相同的高溫恒溫?zé)嵩春偷蜏睾銣責(zé)嵩撮g工作的任何可逆熱機的熱效率都（）卡諾熱機的

熱效率。B、等于

14.（2.5分）在相同的高溫恒溫?zé)嵩春偷蜏睾銣責(zé)嵩撮g工作的任何可逆熱機的熱效率都（）不可逆熱機

的熱效率。A、大于

15.（2.5分）若工質(zhì)分別經(jīng)歷可逆過程A和不可逆過程B,均從同一初始狀態(tài)出發(fā)，而兩過程中工質(zhì)從

B、SA=SB

16.（2.5分）如果從同一初態(tài)出發(fā)到達同一終態(tài)有兩個過程：可逆過程A和不可逆過程B,則兩過程的

墉變關(guān)系是（）.B、ASA=ASB

17.（2.5分）等嫡過程一定是一個（）過程。C、兩種情況都有可能

18.（2.5分）當(dāng)m公斤的河水和G公斤的沸水具有相同的熱能時，它們的可用能（）。C、沸水可用

能多

19.（2.5分）若組成熱力系統(tǒng)的各部分之間沒有熱量傳遞，熱力系統(tǒng)將處于熱平衡狀態(tài)。此時熱力系統(tǒng)

內(nèi)部一定不存在（）?A、溫度差

20.（2.5分）若組成熱力系統(tǒng)的各部分之間沒有相對位移，熱力系統(tǒng)將處于力平衡狀態(tài)。此時熱力系統(tǒng)

內(nèi)部一定不存在（）。B、壓力差

21.（2.5分）等量空氣從相同的初態(tài)出發(fā)，分別經(jīng)過可逆絕熱過程A和不可逆絕熱過程B到達相同的終

態(tài),兩介過程中空氣熱力學(xué)觸化的關(guān)系為（）。C、AUA=AUB

22.（2.5分）熱力系統(tǒng)的總儲存能包括內(nèi)部儲存能和外部儲存能，下列哪種能量是內(nèi)部儲存能.A.熱力

學(xué)能

23.（2.5分）第一類永動機違反了以下哪個基本定律。A、熱力學(xué)第零定律

24.（2.5分）封閉熱力系內(nèi)發(fā)生可逆定容過程時，系統(tǒng)一定不對外作（）°C、體積變化功

25.（2.5分）下面所列物理量中，哪一個不是系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)。D、流動功

多選題（共12道題）

收起

26.（2.5分）工質(zhì)從同一初態(tài)出發(fā)，分別經(jīng)歷可逆過程和不可逆過程達到相同的終態(tài)，則兩過程中（）

相同。C、熱力學(xué)能的變化D.焰的變化

27.（2.5分）自發(fā)過程是指不需要任何外力作用，就能自動進行的過程，分析下列哪些過程是自發(fā)過程。

A、混合過程B、自由膨脹過程

28.（2.5分）自發(fā)過程是指不需要任何外力作用，就能自動進行的過程，分析下列哪些過程是自發(fā)過程。

A、熱由高溫物體傳到低溫物體B、摩擦生熱過程

29.（2.5分）以下哪種表述是熱力學(xué)第二定律的表述。C、不可能將熱從低溫物體傳至高溫物體而不引起

其它變化。D、不可能從單一會源取熱，并使之全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響。

30.（2.5分）理想氣體的等溫?zé)崃^程一定也是（）熱力過程。A、等熱力學(xué)能B、等焰

31.（2.5分）自發(fā)過程是指不需要任何外力作用，就能自動進行的過程，分析下列哪些過程是自發(fā)過程。

A、混合過程B、自由膨脹過程

33.（2.S分）以下哪種表述是熱力學(xué)第二定律的表述。

C、不可能將熱從低溫物體傳至高溫物體而不引起其它變化。

D,不可能從單一熱源取熱，并使之全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響。

34.（2.5分）系統(tǒng)與外界之間可以進行熱量和功量交換，在熱力學(xué)中，通常規(guī)定，系統(tǒng)吸收熱量時,熱

量為（），系統(tǒng)放出熱量時，熱量為（）。A、正B、負(fù)

35.（2.5分）系統(tǒng)與外界之間可以進行熱量和功量交換，在熱力學(xué)中，通常規(guī)定，系統(tǒng)對外作功時,功

量為（），外界對系統(tǒng)作功時，功員為（）。人、正8、負(fù)

36.（2.5分）工質(zhì)從同一初態(tài)出發(fā)，分別經(jīng)歷可逆過程和不可逆過程達到相同的終態(tài)，則兩過程中（）

相同。C、熱力學(xué)能的變化D.熔的變化

我的答案；CD此題得分：2.5分

37.（2.5分）理想氣體的等溫?zé)崃^程一定也是（）熱力過程。A、等熱力學(xué)能B、等熔

判斷題（共3道題）

收起

38.（2.5分）閉口系統(tǒng)具有恒定的質(zhì)量，但具有恒定質(zhì)量的系統(tǒng)不一定就是閉口系統(tǒng)。正確

39.（2.5分）孤立系統(tǒng)一定是閉口的,反之則不然。正確

40.（2.5分）孤立系統(tǒng)一定是絕熱系統(tǒng)，但絕熱系統(tǒng)不一定都是孤立的。正確

1.（2.5分）干飽和蒸汽破定嫡壓縮，將變?yōu)椋篋、過熱蒸汽

2.（2.5分）濕空氣的d一定時，溫度越高，其吸濕能力：A、越強

3.（2.5分）濕空氣壓力一定時，其中水蒸氣的分壓力取決于：A、含濕量

4.（2.5分）再熱循環(huán)的目的是：D、增加蒸汽干度

5.（2.5分）回?zé)嵫h(huán)的主要目的是：D、提高進入鍋爐的給水溫度

6.（2.5分）以下哪中傳熱方式是熱量傳遞的基本方式：A、熱傳導(dǎo)

7.（2.5分）對于同一種物質(zhì)來說，哪種狀態(tài)下的熱導(dǎo)率值最大.A、固態(tài)

多選題（共2道題）

8.（2.5分）pV=nRT公式適用于：B、濕空氣C、理想氣體

9.（2.5分）熱量傳遞的基本方式有：A、熱傳導(dǎo)B、熱對流C、熱輻射

10.（2.5分）未飽和濕空氣是由干空氣和濕蒸汽組成的濕空氣。錯誤

1L（2.5分）飽和水的干度x=0,干飽和蒸汽的干度x=l正確

12.（2.5分）未飽和水的干度x<0,過熱蒸汽的干度x>1錯誤

13.（2.5分）濕空氣可以看作是理想氣體的混合物。正確

14.（2.5分）因為濕空氣中含有水蒸氣，因此濕空氣不能被看作是理想氣體錯誤

15.（2.5分）相對濕度越小，濕空氣中水蒸氣偏商飽和狀態(tài)越遠，空氣越干燥。正確

16.（2.5分）在蒸汽初壓和冷凝壓力不變的條件下，提高蒸汽初溫，可以提高朗肯循環(huán)的熱效率。正確

17.（2.5分）在蒸汽初壓和蒸汽初溫不變的條件下，提高冷凝壓力，可以提高朗肯循環(huán)的熱效率。錯誤

18.（2.5分）在蒸汽初溫和冷凝壓力不變的條件下，提高蒸汽初壓，可以提高朗肯循環(huán)的熱效率。正確

19.（2.5分）無論固體，液體，還是氣體，只要有溫度差，它們在接觸時就會發(fā)生導(dǎo)熱現(xiàn)象。正確

20.（2.5分）臨界點時，飽和液體的給等于干飽和蒸汽的帽。正確

21.（2.5分）單純的導(dǎo)熱只能發(fā)生在密實的固體中。正確

22.（2.5分）溫度梯度是沿著等溫面的法線方向，并且指向溫度升高的方向。正確

23.（2.5分）針對各向同性介質(zhì)，傅立葉定律中的負(fù)號說明溫度梯度的方向和熱量傳遞的方向共線反

向。正確

24.（2.5分）熱對流只能發(fā)生在流體之中，而且必然伴隨有微觀粒子熱運動所產(chǎn)生的導(dǎo)熱。正確

25.（2.5分）對流換熱是熱量傳遞的基本方式。錯誤

26.（2.5分）材料的熱導(dǎo)率數(shù)值大小反映了材料的導(dǎo)熱能力，是物體的物性量。正確

27.（2.5分）對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大小反映了對流換熱的強弱，是物體的物性量。錯誤

28.（2.5分）所有溫度大于0K的實際物體都具有發(fā)射熱輻射的能力。正確

29.（2.5分）熱輻射過程中,不僅有能量的傳遞，而且還有能量形式的轉(zhuǎn)化。正確

30.（2.5分）溫度不同的兩介物體之間可以進行輻射換熱，溫度相同的兩個物體之間不發(fā)生輻射換熱。

錯誤

31.（2.5分）某液體的溫度為T,若其壓力大于T對應(yīng)的飽和壓力，則該液體一定處于未飽和液體狀態(tài)。

正確

32.（2.5分）熱輻射可以不依靠中間介質(zhì)，在真空中傳播。正確

33.（2.5分）對于同一種物質(zhì)來說，固態(tài)的熱導(dǎo)率值最大，氣體的熱導(dǎo)率值最小。正確

34.（2.5分）知道了溫度和壓力，就可以確定水蒸氣的狀態(tài)。錯誤

35.（2.5分）水蒸氣的定溫膨脹過程滿足Q=W錯誤

36.（2.5分）相對濕度為＜p=0時，說明空氣中完全沒有水蒸氣，正確

37.（2.5分）相對濕度為＜p=l時，說明空氣中都是水蒸氣。錯誤

38.（2.5分）空氣的相對濕度越大，其含濕量越高。借誤

39.（2.5分）對未飽和濕空氣，露點溫度即水蒸氣分壓力所對應(yīng)的水的飽和溫度。