工程热力学试卷B试卷标准答案

浙江科技学院 2017- 2018 学年第 1 学期 B 试卷标准答案 考试科目 工程热力学 考试方式 闭 完成时限 120分钟 拟题人 许友生 审核人 批准人 2018 年1 月 9 日
命题： 一、 是非题（每小题2分，共20分） 1. 任何没有体积变化的过程就一定不对外做功。

（错误） 2. 气体膨胀时一定对外做功，气体压缩时一定消耗外功。

（错误） 3. 进行任何热力分析都要选取热力系统。

（正确） 4. 水蒸气在等压汽化过程中温度不变。

（正确） 5. 稳定状态不一定是平衡状态。

（正确） 6. 热力学第二定律可以表述为“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能”。

（错） 7. 理想气体定温膨胀过程中吸收的热量可以全部转换为功。

（正确） 8. 若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的S ∆必大于可逆过程途径的S ∆。

（错误） 9. 内燃机理论循环中压缩比愈大，其理论效率越高。

（正确） 10. “循环功越大，则热效率越高”；“可逆循环热效率都相等”；“不可逆循环效率一定小于可逆循环效率”。

（错误） 二、 选择题（每小题2分，共20分）
专
业班级
学号
姓名
…………
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…
………
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………………装订
1 当系统从热源吸收一定数量的热量时，工质绝对温度----，Array则系统熵的变化---- 热量转变为功的程度（ A ）
A 越高/越小/越大
B 越高/越大/越大
C 越低/越小/越
小 D 越低/越小/越大
2由封闭表面包围的质量恒定的物质集合或空间的一部分称为（ C ）
A 封闭系统
B 孤立系统
C 热力学系统
D 闭口系统
3与外界只发生功的交换的热力系统，不可能是（ C ）
A 封闭系统
B 绝热系统 C开口系统 D B+C
4关于状态变化过程( C )
①非静态过程在压容图上无法用一条连续曲线表示；②系统进行了
一个过程后，如能使系统沿着与原过程相反的方向恢复初态，则这样的过
程称为可逆过程；③内外平衡是可逆过程的充分和必要条件；④只有无
摩擦的准静态过程才是可逆过程。

A ①④对
B ②③对
C ①③④对
D ②对
5在T--s图上，某熵增加的理想气体可逆过程线下的面积表示该过程中系
统所( A )。

A 吸收的热量 B对外作的功量 C放出的热量 D 消耗的外界功
量
6不考虑化学反应和电磁效应的热力系统，过程的不可逆因素是( D )
A耗散效应 B有限温差下的热传递 C 自由膨胀D A+B+C
7卡诺循环包括( C )过程
A 定容加热，定容放热，绝热膨胀，绝热压缩
B 定温加热，定温放热，绝热膨胀，绝热压缩
C 可逆定温加热，可逆定温放热，可逆绝热膨胀，可逆绝热压缩
D 可逆定压加热，可逆定压放热，可逆绝热膨胀，可逆绝热压缩
8在P_V图上，某比容增加的理想气体可逆过程线下左侧的面积表示该过
程中系统所( C )
A作的膨胀功的大小B 消耗外界功的答案小 C作的技术工的大小D
消耗的热量
9下列说法中( D )不对
①理想气体经过绝热节流后，温度不变，熵值也不变；② 不论进
行何种热力过程，理想气体的比热不可能小于零；③任何系统的不可逆过
程，其熵值一定增加；④功不是状态参数，内能与流动功之和也不是状态
参数
A ①②③
B ②③④
C ①③④
D ①②③④
10对于一定质量的理想气体，不可能发生的过程是( D )
A 气体放热，压强增大
B 气体放热，温度不变
C 定温放热，压强增大
D 定温压缩，气体吸热
三、
简答题。

（每小题6分，共12分） 1. 既然压缩过程需要消耗功，为什么内燃机或燃气轮机装置在燃烧过程前要有压缩过程？
答：对于内燃机或燃气轮机，都是靠高温高压的气体工质推动活塞或叶轮机械来对外做功的（即膨胀降压过程）。

为了连续地输出有用功，就必须连续地产生高温高压的气体工质，因此在燃烧过程前要进行压缩过
程，主要目的是提高气体工质的压力，同时工质温度也有所提高。

2. 理想气体定温膨胀过程中吸收的热量可以全部转换为功，这是
否违反热力学第二定律？为什么？
答：理想气体定温膨胀过程中吸收的热量可以全部转换为功，这个过程不
违反热力学第二定律。

因为在上述过程中，气体的体积变大，也就是说这
个热量全部转换为功的过程引起了其它变化，所以不违反热力学第二定
律。

同时，理想气体定温膨胀过程仅仅是一个单独的过程，而不是一个循
环，这就意味着这个过程不能连续不断地将热量全部转换为功，因此从这
个角度来讲上述过程也不违反热力学第二定律。

四 证明题：（13分）
微元准静态过程的膨胀功为w pdv δ=，证明w δ不是全微分？
证明：w δ不是全微分，证明如下：
对于函数z 如果要满足全微分，必要条件为：
而w pdv δ=只能表示为一个变量的微分关系，不能满足充要条件，故不是
全微分。

或者：w pdv Tds du δ==- 而(1)0u s ∂-⎡⎤=⎢⎥∂⎣⎦，所以w δ不是全微分。

五． 计算题（其中第1道15分，第2道20分，共35分）
1. 空气在气缸中由初状态T1=300 K 、p1=0.15 MPa 进行如下过
程：
(1) 定压吸热膨胀，温度升高到480 K ； (2) 先定温膨胀，然后再在定容下使压力增到 0.15 MPa ，温度升高
到 480 K 。

试将上述两种过程画在压容图和温熵图中；利用空气的热力性质表计
算这两种过程中的膨胀功、热量，以及热力学能和熵的变化，并对计算结
果略加讨论。

[解] ： (1)、(2)要求的两个过程在P-V 图和T-S 图中表示如图a 、b 所示。

(1) 空气按理想气体处理，查附表5得：
1300T K
=时，1300.19/h kJ kg =，1214.07/u kJ kg =，01 1.70203/()T S kJ kg K =•
1480T K =时，2482.4/h kJ kg =，2344.70/u kJ kg =，
02 2.17760/()T S kJ kg K =•
所以 对12→定压吸热膨胀过程有
(2) 对1→1′ →2即先定温膨胀，然后再定容压缩过程有
对 1→1′ 定温膨胀过程：
所以 0.918720.2871300ln 40.48/0.5742
T W kJ kg =⨯⨯=
对 1′→2定容压缩过程：
W v = 0
图 a 图 b
因为 1′→2 是定容过程，所以'1122
T P P T = 因而
或
所以对整个1→1′→2过程来说有：
,40.4851.67592.158/T v T v W W W kJ kg =+=+=（第二项是0，
结果：40。

48）
现将(1)、(2)计算结果列表如下：
讨论：
A ）(1)、(2)两个过程的状态参数的变化量是相等的：如u ∆、s ∆与
具体过程无关，而只与始终两状态有关，进一步表明状态参数
的特性。

B ） (1)、(2)两个过程的传热量q 和作功量W 是不同的，说明q 、W 与具
体过程有关：定压过程的吸热量和作功量都比先定温后定容过程要多。

2 有一闭口系，从状态1经过a 变化到状态2（图）；又从状态2经过b 回到状态1；再从状态1经过c 变化到状态2。

在这三个过程中，热量和功的某些值已知（如下表中所列数值），某些值未知（表中空白）。

试确定这些未知值。

[解] ： 关键在于确定过程 1－2的热力学能变化，再根据热力学能变化
的绝对值不随过程而变，对三个过程而言是相同的，所不同的只是符号有
正、负之差，进而则逐过程所缺值可求。

根据闭口系能量方程的积分形式：
2—b —1： 7(4)3U Q W kJ ∆=-=---=-
1—a —2： 1037W Q U kJ =-∆=-=
1—c —2： 3811Q U W kJ =∆+=+=
将所得各值填入上表空中即可
※ 此题可以看出几点：
(1)不同热力过程，闭口系的热量 Q 和功 W 是不同的，说明热量与功是
与过程有关的物理量。

(2)热力学能是不随过程变化的，只与热力状态有关。