1、一、是非判斷：是在（ ）內(nèi)畫“”號(hào)，非在（ ）內(nèi)畫“”號(hào)，每題1分，共10分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(guān)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(shí)間變化的狀態(tài)（ ）。5、 通用氣體常數(shù)對(duì)實(shí)際氣體和理想氣體都是一個(gè)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(xué)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(shí)，干球溫度t濕球溫度tw和露點(diǎn)溫度td不相等（ ）。1

2、0、任何動(dòng)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(gè)不是狀態(tài)參數(shù)（ ）。 A、絕對(duì)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(yùn)動(dòng)摩擦4、不可逆損失來源于（ ）。 A、運(yùn)動(dòng)摩擦 B、不等溫傳熱 C、任何耗散效應(yīng)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、M1 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、小于零8、卡諾熱機(jī)效率比實(shí)際熱機(jī)

3、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(duì)概念之間主要的區(qū)別 每題2分，共10分1、理想氣體與實(shí)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0.11MPa。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(duì)壓力。(10分)五、某熱機(jī)在每個(gè)循環(huán)中從T1=600K的高

4、溫?zé)嵩次誕1=419kJ的熱量和可逆地向T2=300K的低溫?zé)嵩醇僭O(shè)分別排出(1)Q2=209.5kJ；(2) Q2=314.25kJ；(3) Q2=104.75kJ熱量，請(qǐng)用兩種方法計(jì)算證明，在這三種情況中，哪個(gè)是不可逆的、哪個(gè)是可逆的和哪個(gè)是不可能的？并對(duì)不可逆循環(huán)計(jì)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(jìn)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

5、膨脹過程分別畫在T-S圖和P-V圖上。天然氣（甲烷）視為定比熱理想氣體，0=1.3，Rg=518.3J / (kg K) (10分)七、如圖所示，一次抽汽回?zé)嵫h(huán)，蒸汽初壓力，初溫，抽汽壓力，并已知各點(diǎn)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(tái)水泵總耗功率；(3)汽輪機(jī)作功率；(4)冷凝器放熱；(5)循環(huán)熱效率。(25分)八、蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，蒸汽輪機(jī)排氣壓力是否越低越好？降低有哪些限制？(5分2007年秋季學(xué)期工程熱力學(xué)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；6

6、A、C；7B；8A、B、C；9A、B、C；10A。三、1可逆過程沿原路反向進(jìn)行使系統(tǒng)恢復(fù)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(jìn)行使系統(tǒng)恢復(fù)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(shí)際氣體恰恰相反。3二者計(jì)量的基礎(chǔ)單位相同，容積比熱是以單位體積（容積m3）來計(jì)算；而定容比熱是以單位質(zhì)量（kg）來計(jì)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

7、，其一，濕蒸氣是一種化學(xué)成分H2O構(gòu)成的，而飽和濕空氣是空氣和水蒸氣多種化學(xué)成分構(gòu)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(yuǎn)未達(dá)到飽和。四、解：P1=Pc+Pb=0.11MPa+0.097MPa=0.207MPaP1=PB+P2 P2= P1-PB=0.207-0.075=0.132MPaP2=PA+Pb PA= P2-Pb=0.132-0.097=0.035MPa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

8、(2) ，不可逆 (3) ，不可能 (4) 3采用克勞修斯積分計(jì)算證明 (1)，可逆 (2),不可逆 (3)，不可能 (4) 六、(1) 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(diǎn)焓值：由回?zé)崞髂芰糠匠?，可?1) 鍋爐內(nèi)的水質(zhì)流量(2) 水泵耗功(3) 汽輪機(jī)功率(4) 冷凝器放熱量(5) 循環(huán)熱效率八、蒸汽動(dòng)力循環(huán)中蒸汽輪機(jī)的排氣壓力P2并不是越低越好。從汽輪機(jī)自身膨脹作功這個(gè)局部來看，在初態(tài)不變的前提下，P2越低，蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功越多，當(dāng)然有利。但是從裝置全局分析，并非P2越低越好。因?yàn)?，P2，必然要求凝汽器真空

9、度，凝汽器換熱面積，冷卻水量，冷卻管徑，冷卻水泵耗功=導(dǎo)致制造成本、初投資和運(yùn)行費(fèi)用增加。綜合考慮這些因素，P2未必帶來整體裝置經(jīng)濟(jì)性，這是一個(gè)經(jīng)濟(jì)性限制。還有蒸汽輪機(jī)排汽為飽和濕蒸氣，排汽壓力P2，取決于排氣溫度t2,這個(gè)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0.05MPa左右，這是P2的傳熱學(xué)限制。還有個(gè)限制就是如果P2太低了，則會(huì)造成y2，導(dǎo)致汽輪機(jī)低壓缸末級(jí)蒸汽濕度過大，不利于汽機(jī)安全運(yùn)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

10、時(shí)比內(nèi)能隨溫度的變化率 B. 是溫度與壓力的狀態(tài)函數(shù)C. 與系統(tǒng)質(zhì)量成正比 D. 也是過程量 2對(duì)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(jī)的效率可以表示為_ A_。A. B. C. D. （下標(biāo)“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(shí)，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(duì)于閉

11、口系絕熱過程，錯(cuò)誤的表述是 D 。A. 熵變等于熵產(chǎn) B. 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(zhǔn)平衡過程是指_ B _的過程。 A. 弛豫時(shí)間很長(zhǎng) B. 不平衡勢(shì)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(shí)的變化值相同 D. 在初終態(tài)壓力相同,溫度不相同時(shí)的變化值相同9適用于_ C _。A. 定壓過程 B. 準(zhǔn)平衡過程 C. 無耗散的準(zhǔn)平衡過程 D. 理想氣體的任意過程10濕空氣 B 。A. 可當(dāng)作純物質(zhì)來處理 B. 中的干空氣與水蒸汽均可視為

12、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 =1004 J/(kg.K), 其定容比熱為_ A _ J/(kg.K)。A. 717 B. 0.717 C. 1006 D. 200614.、熱量 (Ex,Q) A 。A. 是過程量 B. 是狀態(tài)量 C. 恒為正

13、D. 恒為負(fù)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(kuò)大了兩倍， 熵差為_ A _。A. B. C. D. 17濕空氣的相對(duì)濕度100時(shí)，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(duì)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(gè)強(qiáng)度參數(shù) B. 總壓與干球溫度 C. 總壓與相對(duì)濕度 D. 比焓和濕球溫度19攝氏溫標(biāo) B 。A. 是經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)

14、 B. 是由熱力學(xué)溫標(biāo)導(dǎo)出的溫標(biāo) C. 有兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn) D. 在水的冰點(diǎn)與沸點(diǎn)無量測(cè)誤差20與理想氣體比較，實(shí)際氣體的最大兩個(gè)特點(diǎn)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(duì)二、作圖題（10分, 每題5分）1 定性地畫出具有回?zé)岬娜細(xì)廨啓C(jī)裝置示意圖。并在T-s圖上定性地畫出各個(gè)不同的熱力過程，并說明這些過程各在哪個(gè)部件內(nèi)完成的，其特點(diǎn)是什么？氣輪機(jī)壓氣機(jī)燃燒室回?zé)崞?sT回?zé)崞鳎ǖ葔何鼰幔┗責(zé)崞鳎ǖ葔悍艧幔廨啓C(jī)（等熵膨脹）壓氣機(jī)（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

15、可逆膨脹到狀態(tài)2時(shí)膨脹功的大小。并說明為什么。s陰影面積三、簡(jiǎn)述題（20分，每題10分）1 簡(jiǎn)述熱量的定義。在熱力系統(tǒng)中有絕熱閉口系的定義，在開口系統(tǒng)中，由于有流體的進(jìn)出，就不可能有絕熱開口系，該說法對(duì)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?yàn)榱黧w進(jìn)出帶進(jìn)和帶出的是流體的焓與動(dòng)勢(shì)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(guān)系，熱效率和增壓比之間的關(guān)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(dāng)增溫比一定時(shí)增

16、壓比存在一最大值，此時(shí)的熱效率稱為極限熱效率。當(dāng)增壓比從最小（等于1）變到最大時(shí)，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壓比，此時(shí)循環(huán)功最大。最佳增壓比對(duì)應(yīng)熱效率稱最佳熱效率。四、計(jì)算題（30分，每題15分）偱環(huán)T2T11. 欲設(shè)計(jì)一熱機(jī)，使之能從973K的高溫?zé)嵩次鼰?000kJ，并向溫度為303K的冷源放熱800kJ。（1）此循環(huán)能否實(shí)現(xiàn)？（2）若把此熱機(jī)當(dāng)制冷機(jī)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(shí)現(xiàn)（2）不可行（3） 可逆循環(huán)耗功最少 vp2. 某燃?xì)廨啓C(jī)裝置循環(huán)為Bray

17、ton循環(huán)，即定壓加熱循環(huán)。燃燒室出口溫度為t3=800，壓氣機(jī)進(jìn)口為環(huán)境大氣壓p10.1MPa，環(huán)境溫度t1=20，壓氣機(jī)出口壓力p2=0.8MPa。循環(huán)功率為800KW，取空氣的cp=1004 J/(kgK)，k =1.4，試求空氣的最小質(zhì)量流量。解：工程熱力學(xué)（A卷）（閉卷，150分鐘）班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 成績(jī) 一、簡(jiǎn)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(gè)平衡態(tài)到另一個(gè)平衡態(tài)，稱為熱力過程?？赡孢^程的主要特征是驅(qū)動(dòng)過程進(jìn)行的勢(shì)差無限小，即準(zhǔn)靜過程，且無耗散。2. 溫度為500C的熱源向熱機(jī)工質(zhì)放出500 kJ的熱量，設(shè)環(huán)境溫度為30C

18、，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(gè)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?、低溫?zé)嵩?、熱機(jī)和功源四個(gè)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(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的孤立系統(tǒng)熵增為（1分）對(duì)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(jiǎn)述為什么。答：u、T不變

19、，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(dòng)能和重力位能的變化可忽略不計(jì)） 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(jiǎn)化條件，則上式可以簡(jiǎn)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(dú)占有整個(gè)混合氣體的容積（中容積）時(shí)對(duì)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?，?/p>

20、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(shí)，、。即在同樣下(說明得到的收益相同)，溫差愈大，需耗費(fèi)更多的外界有用功量，制冷系數(shù)下降。（3分）8. 一個(gè)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(duì)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(duì)于可逆過程其熵產(chǎn)為零，故熱熵流將大于不可逆過程?？梢?，可逆過程的熱量將大于不可逆過程；（3分）由熱力學(xué)第一

21、定律，因過程的初、終狀態(tài)相同，熱力學(xué)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）1. 試在所給參數(shù)坐標(biāo)圖上定性地畫出理想氣體過點(diǎn)1的下述過程，分別指出該過程的過程指數(shù)n應(yīng)當(dāng)在什么數(shù)值范圍內(nèi) (圖中請(qǐng)標(biāo)明四個(gè)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(píng)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(xué)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(qǐng)寫出簡(jiǎn)明的作圖方法。)答：對(duì)可逆過程，

22、熱量為面積1-m-k-2-1，熱力學(xué)能變化量為面積1-m-n-2v-1，焓變化量為1-m-g-2p-1。對(duì)不可逆過程，熱量無法表示，熱力學(xué)能和焓變化量相同三、計(jì)算題：（共50分）1. 壓氣機(jī)在95 kPa、25 的狀態(tài)下穩(wěn)定地以340 m3/min的容積流率吸入空氣，進(jìn)口處的空氣流速可以忽略不計(jì)；壓氣機(jī)排口處的截面積為0.025 m2，排出的壓縮空氣的參數(shù)為200 kPa、120 。壓氣機(jī)的散熱量為60 kJ/min。已知空氣的氣體常數(shù)Rg=0.287 kJ/(kg.K)，比定熱容cV=0.717 kJ/(kg.K)，求壓氣機(jī)所消耗的功率。（16分）解：以壓氣機(jī)中空氣為研究對(duì)象，其穩(wěn)定工況的能

23、量方程為即 （a）其中： 將以上數(shù)據(jù)代入式（a），可得壓氣機(jī)所消耗的功率為：N28 kg0.1 MPa17 N22 kg0.07MPa672. 在高溫環(huán)境中有一容器，A側(cè)裝有2 kg氮?dú)猓瑝毫?.07 MPa，溫度為67； B側(cè)裝有8 kg氮?dú)?，壓力?.1 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?，F(xiàn)打開閥門，氮?dú)庥葿流向A。氮?dú)饪梢暈槔硐霘怏w，已知?dú)怏w常數(shù)Rg,N2 = 297 J/(kgK)，過程中的平均定容比熱容cv = 0.742 kJ/( kgK)，若壓力平衡時(shí)容器中氣體溫度為t2 = 40，試求：平衡時(shí)終壓力P2；吸熱量Q ；氣體的熵變。

24、（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(shí)的氣體壓力（2分）按題給，系統(tǒng)不對(duì)外作功，有（5分）原在A中的氮?dú)忪刈儯?分）原在B中的氮?dú)忪刈儯?分）全部氮?dú)獾撵刈儯?分）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(dǎo)致的可用能損失？（16分）解：以絕熱熔器內(nèi)水為研究對(duì)象，由其能量方程可得可得水的

25、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(xué)（機(jī)械2005級(jí)）試題參考答案2007 - 2008 學(xué)年 上 學(xué)期 時(shí)間120分鐘工程熱力學(xué) 課程 32 學(xué)時(shí) 2 學(xué)分 考試形式： 開 卷專業(yè)年級(jí)： 機(jī)械05級(jí) 總分100分，占總評(píng)成績(jī) 70 %一、 填空（每空2分，總計(jì)20分）1、基本熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)有：（壓力）、（溫度 ）、（體積）。2、理想氣體的熱力學(xué)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(shì)差為零）。4、不可逆絕熱過程中，由于不可逆因素導(dǎo)致的熵增量，叫做（熵產(chǎn)）。5、卡諾循環(huán)由（兩個(gè)可逆定溫和兩個(gè)可逆絕熱）熱力學(xué)過程組成

26、。6、熵增原理指出了熱力過程進(jìn)行的（方向）、（限度）、（條件）。二、 簡(jiǎn)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(gè)大？解：（方法一）過b、c分別作等溫線，因?yàn)?，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(gè)過程，如圖2所示。（1）將各過程畫在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?yàn)椋?-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

27、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(jī)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(jī)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(shè)為熱機(jī)循環(huán) 不可能設(shè)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(shè)為熱機(jī)循環(huán)設(shè)為制冷循環(huán)，所以是不可逆制冷循環(huán)4、（4分）請(qǐng)問一下幾種說法正確嗎？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?yàn)殪卦龃蟀亓骱挽禺a(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

28、程中的不可逆因素導(dǎo)致的，因此當(dāng)熵產(chǎn)，則此過程必定為不可逆過程。三、計(jì)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(fù)載205kg，缸壁充分導(dǎo)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?jí)毫?71mmmHg。若取走90kg負(fù)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(fù)載，氣體失去平衡，振蕩后最終建立新的平衡。雖不計(jì)摩擦，但由于非準(zhǔn)靜態(tài)，故過程不可逆。但可以應(yīng)用第一定律解析式。由于缸壁充分導(dǎo)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(jì)算狀態(tài)1和