湖南大学工程热力学试题及答案

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2. 理想气体只有取定值比热容时，才能满足迈耶公式g
v p R c c =-。

……（ ）
3. 不可逆过程不能T-s 图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。

………… （ ）
4. 卡诺循环的热效率一定大于其它循环的热效率。

…………………………（ ）
5. 稳定流动能量方程适用于所用工质的稳定流动情况，不论过程是否可逆，有无耗散效应。

……………………（ ）
6. 自发过程都是不可逆过程，非自发过程都是可逆过程。

…………………（ ）
7. 活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。

………………（ ）
8. 经不可逆循环，系统与环境无法完全恢复原态。

……………………………（ ）
9. 熵产大于0的过程必为不可逆过程。

………………………………………（ ） 10. 实际气体绝热自由膨胀之后，其热力学能不变。

…………………………（ ） 三、选择题（每小题2分，共20分）
1. 理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：（ ）。

A.热力学能；
B.熵；
C.压力；
D.温度 2. ⎰
+∆=pdv u q 适用于 （ B ） A 理想气体可逆过程 B 一切气体可逆过程
C 理想气体一切过程
D 理想气体准静态过程
3. 下面参数中，量纲不相同的有（ B ）
A. 比热容
B. 比焓
C. 质量气体常数
D. 比熵 4. 若空气进行可逆定压加热过程，则：（ C ）。

A.空气作功量大于其热力学能增量；
B.空气作功量等于其热力学能增量；
C.空气作功量小于其热力学能增量；
D.无法确定 5. 下列三种状态的空气，哪种状态的熵最大？（ A ）。

A. 100ºC ，20bar ；
B. 200ºC ，10bar ；
C. 100ºC ，10bar ；
D. 150ºC ，15bar 6. 某制冷机在热源1T =300K 及冷源2T =250K 之间工作，其输入功W 为25kJ ，从冷源吸热量Q ,2为110kJ ，此制冷机是（ C ）。

.
A.可逆的；
B.不可逆的；
C.不可能的；
D.可逆或不可逆的 7.工质不可逆稳态稳流经某控制容积，则此控制容积内，则：（ B ）。

A.储能不变，熵增大
B.储能不变，熵不变
C.储能增大，熵增大
D.储能增大，熵不变
8. 理想气体进行了一个降温，升压的多变过程，则多变指数n 满足：( B )
A. n >k ；
B.n <k ；
C.n =k D 不能确定 9. 系统经过不可逆循环过程后，其熵变 ( B )
A.大于0；
B.等于0；
C.小于0；
D.不定
10. 在密闭门窗的房间内，有一台启动的冰箱，将冰箱门打开，经一段时间运行，则室内温度将（ B ）
A.降低；
B.升高；
C.不变；
D.不定 四、简答题（共15分）
1. 某理想气体经历了下述循环：某理想气体经历了下述循环：（I ）等容吸热，压强从P1升高到P2；（II ）可逆绝热膨胀，压强从P2又回到P1；（III ）等压压缩，体积又回到循
环的初始值，分别在p-v 图及T-s 图上画出这个循环。

（5分） 答：
P V
T
2. 热力学第一定律和第二定律的实质分别是什么？写出各自的数学表达式。

（10分）
答：热力学第一定律实质上就是能量守恒与转换定律，即热力过程中参与转换和传
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递的能量在数量上是守恒的。

其表达式为dE iso =0。

对于常用的闭口系和稳定流动开口系其表达式为q=Δu+w 和q=Δh+1/2Δc f 2+g Δz+w s =Δh+w t 。

热力学第二定律实质上揭示了热力过程的方向、条件和限度，揭示了能量品质的高低。

只有同时满足热力学第一定律和第二定律的过程才能实现。

其表达式为dS iso ≥0、0
≤⎰T
q
δ或
⎰
≥∆T
q
s δ。

3. 压气机高压缩比时为什么采用多级压缩中间冷却方式？（画图说明） 答：采用多级压缩、中间冷却，有如下一些好处：
1）可降低排气温度 2）可减少压气机耗功量 3）对于活塞式压气机可提高压气机的容积效率
五、计算题（共40分）
1. 空气在气缸中被压缩，由p 1=0.12MPa ，t 1=35℃经多变过程达到p 2=1.0MPa ，如多变指数n=1.35，在压缩过程中放出的热量全部为环境所吸收，环境温度T 0=300K ，如压缩1kg 空气，求由环境与空气所组成的孤立系统的熵的变化。

空气气体常数R g =0.287kJ/(kg ·K)、比热容可取定值，c p =1.004kJ/(kg ·K)（15分） 解：
kg p T R /m 737.010
*2.1308*287v 3
5
1
1g 1==
=
n n p p
T 1
1
212*T -=）（=308*（1/0.12）0.259 = 533.4K
kg p T R /m 153.010
*0.133.45*287v 3
6
2
2g 2==
=
）（K kg kJ R c g p ⋅=-=-=/717.0287.0004.1c v
k=1.4
kJ
T T c n k n m
v 09.23)3084.533(*717.0*35
.04
.135.1*1)(1mq Q 12-=--=---==
)737
.0153.0ln 287.03084.533ln 717.0(*1)ln ln
(12121
+=+=∆v v R T T c m S g v =0.394-0.451 =-0.057K
kJ /
077.0300/09.232==∆S K
kJ /
02.0=∆S K
kJ /
2. 某理想气体循环1-2-3-1如图所示（1→2为定容加热、2→3为等熵膨胀、3→1，试：
(1) 画出该循环的T-s 图； (2) 导出该循环热效率ηt 与λ=
1
2
p p 的关系； (3) 分析λ=
1
2
p p 对热效率的影响。

（15分） 解：（1）T-s 图如下图所示：
2）)1/()1/(1)()(111213121312---=---=-=T T T T k T T c T T c q q v p t η 由于1312s s ∆=∆，则
1
312
ln ln
T T c T T c p v = 湖
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湖
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.
于是
k T T T T )(1
312
= 又1-2为定容过程，则
λ==1
212p p T T ，则k k T T T T /1/11213)(λ==
故1
1
1/1---=λληk t k
（3）当λ增大时，循环效率ηt 增大。

3. 已知A 、B 、C 3个恒温热源的温度分别为500K ，400K 和300K ，有可逆机在这3个热源间工作。

若可逆机从A 热源净吸入3000kJ 热量，输出净功400kJ ，试求可逆机与B 、C 两热源的换热量，并指明其方向。

（10分） 解：W Q Q Q C B A +=+
0=+--=
∆C
C
B B A A iso T Q T Q T Q S 代入数据：
4003000+=+C B Q Q
0300
4005003000=+--C B Q Q 解得：3200-=B Q 600-=c Q。