工程热力学参考答案

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宁波工程学院2011～2012学年第 二 学期 《工程热力学》课程期终考试卷（A ）

P =绝热系是与外界无

容积效率减小。（填“增加”、“不变”或“减小”） 选择题（每题1分，共10分）

1. 准静态过程，系统经过的所有状态都接近于D

A 、 初态

B 、环境状态

C 、邻近状态

D 、平衡状态

2. 有一机器可从单一热源吸收1000KJ 热量，并输出1200KJ 功，这台机器D

Ａ、违反第一定律Ｂ、违反第二定律 Ｃ一个都不违反 Ｄ两个都违反

3. 若已知工质的绝对压力P=0.08MPa ，大气压力P=0.1MPa ，则测得压差A

A 、真空度为0.02MPa

B 、表压力0.02 MPa

C 、真空度0.18MPa

D 、表压力0.18 MPa

4. 气体在某一过程中吸入了100kJ 的热量，同时内能增加了150kJ ，该过程是B

A 、膨胀过程

B 、压缩过程

C 、定容过程

5. 某理想气体由状态1经过不可逆绝热过程变化到状态2，该过程中工质熵的变化为：C

A 、0=∆s

B 、

⎰

=∆2

1

T q

s δ C 、

⎰⎰+=∆2

1

21v dv R T dT c s v

6. 可逆压缩时压气机的耗功为A

A 、pdv ⎰

B 、()21

d pv ⎰ C 、2

1

vdp -⎰

3. 准静态过程一定是可逆过程。 ×

说明理由：可逆过程首先应是准静态过程，同时还要求过程中不存在耗散效应。故准静态过程未必一定是可逆过程。 4. 稳定状态不一定是平衡状态。 ○

说明理由：只要系统的参数不随时间改变，即认为系统处于稳定状态，而无需考虑参数如何保持不变是如何实现的。平衡状态必须是在没有外界作用下实现参数保持不变。

5. 容器中气体的压力不变，则压力表的读数绝对不变。 ×

说明理由：由于压力计的测压元件处于其所在环境压力的作用，因此压力计所测得的压力是工质压力的真实压力与环境介质压力之差。因此即使容器中气体压力不变，压力表的读数仍可能随环境介质压力变化而变化。 6. 水蒸气在等压汽化过程中温度不变。 ○ 说明理由：对达到饱和温度的水继续加热，就进入汽化过程，此时饱和压力不变，饱和温度也不变。

7. 第二永动机违反了热力学第一和第二定律。 ×

说明理由：第二类永动机就是在单一热源下做功的动力机。从单一热源吸热，如果所转换的机械能不超过所吸收的热能，就不违反热力学第一定律。但是热力学第二定律的开尔文说法是:不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化为功，过程热量 = 工质的热力学能变化 + 过程功

第一个公式中的Pv 并非过程功的正确表达，因此该式是不成立的； ⑵热量和功过程功都是过程的函数，并非状态的函数，对应于状态1和2并不存在什么q1、q2和w1、w2；对于过程1-2并不存在过程热量 和过程功 ，因此第二个公式也是不成立的。

3. 在定容过程和定压过程中，气体的热量可根据过程中气体的比热容乘以温差来计算。定温过程气体的温度不变，在定温膨胀过程中是否需对气体加入热量？如果加入的话应如何计算？

12q q q -=12w w w -=

答：理想气体在定温过程中热力学能和焓保持不变。当对气体加热作定温膨胀时，加入的热量（从数量上看）全部用于对外作功；气体被定温压缩时，对气体所作的功全部转变为热量向外放出。定温过程对气体应加入热量。 4. 下述说法是否有错误：

⑴ 循环净功W net 愈大则循环热效率愈高；

⑵ 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率； ⑶ 可逆循环的热效率都相等。

答：⑴说法不对。循环热效率的基本定义为： ，循环的热效率除与循环净功有关外，尚与循环吸热量Q1的大小有关；

与卡诺循环的不同：

凝结过程：朗肯循环中乏汽的凝结是完全的，完全液化成水。而卡诺循环中乏汽的凝结不完全，仍有部分蒸汽存在。

换热过程：朗肯循环为定压过程，而卡诺循环为定温过程。

压缩时工质状态：朗肯循环中为水，而卡诺循环中为水和蒸汽的混合物。 温限：朗肯循环可利用过热蒸汽，而卡诺循环局限于饱和区。 综合计算题（每题10分，共30分）

1

net

t Q W

=η

1．空气初态为p1 =0.1MPa、t1=20℃，经过二级活塞式压气机后，压力提高到4.9MPa，假定各级压缩过程的多变指数n=1.3。试求：（1）以耗功最小为前提的各级压比；（2）生产1kg 压缩空气理论上消耗的功；（3）各级气缸的出口温度；（4）若采用单级压缩，压气机消耗的功及出口温度。(R g=0.287kJ/kg·K) 答：欲使耗功最小，应使各级压比相等。

各级压比应为：

根据状态方程式求出初态下的比容

（3）各级气缸的出口温度；

（4）若采用单级压缩，压气机消耗的功及出口温度。

2．1kg空气，初态P1=1.0MPa, t1=500℃，在气缸中可逆定容放热到P2= 0.5MPa，

对于整个容器，

终态时的气体压力，

（2）由于系统不对外做功，

N2

8 kg

0.1 MPa

17 ℃N2

2 kg

0.07MPa

67℃