工程热力学试卷终极版

工程热力学考试试卷All rights reserved.判断题1.流动功是系统维持流动所花费的代价，所以流动功不能为0。

（×）2.质量保持不变的系统就是闭口系。

（×）3.处于稳定状态的系统一定处于平衡状态（×）4.根据熵的定义Tq s rev δ=d ，热量是过程量，所以熵也是过程量。

（×）5.等温过程的膨胀功与与吸收的热量相等。

（×）6.v p -图上，理想气体的等熵线比等温线陡；s T -图上，理想气体的等压线比等容线陡。

（×）7.绝热系可以是开口系。

（√）8.可以从单一热源中取热并使之完全转换为功。

（√） 9.定容过程对湿蒸汽进行加热，干度一定增大。

（×） 10.可逆循环的热效率一定大于不可逆循环的热效率。

（×）11.w du q δδ+=及pdv dT c q v +=δ二式均适用于任何工质，任何过程。

（×）分析、简答题1.“系统经某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，则经不可逆途径系统的熵变必大于可逆途径的熵变。

”，这种说法是否正确，为什么？ 答：不正确。

因为熵是状态参数，不论过程是否可逆，只要初终态相同，其熵变均相同，故系统从某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，经不可逆途径系统的熵与可逆途径的熵变相等。

2.试在s T -图上把理想气体两状态间热力学能及焓的变化表示出来。

答：通过2点作等温线，分别与过1点的等容线和等压线相交于2v 及2p 点；由于理想气体的热力学能和焓是温度的单值函数，p v T T T 222==，可以得到p v h h u u 2222,==。

等容过程的吸热量与相同温限下的热力学能的变化相等，可以得到12u u q v v -=。

等压过程的吸热量与相同温度下的焓的变化相等，可以得到12h h q p p -=。

s T -图上过程线下方的面积表示热量，所以11212s s q v v v 面积=；11212s s q p p p 面积=。

从而可以得到，1121212s s q u u v v v 面积==-；1121212s s q h h p p p 面积==-。

3.某理想气体在v p -图上的两种过程如下图所示，试在s T -图上画出相应的两个过程，指出过程多变指数n 的范围，并说明各过程中工质是膨胀还是压缩，吸热还是放热，升温还是降温，降压还是升压。

答：1-2过程：0-<<∞n ，压缩、放热、降温、降压。

1-3过程：10<<n ，膨胀、吸热、升温、降压。

１.如右图所示的气缸，其内充以空气。

已知活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞右侧有一弹簧，气缸直径0.4mm ，当地大气压MPa p b 1.0=。

初始时刻b p p =1，C t ︒=271，对气缸缓缓加热，直至a 15.02MP p =，C t ︒=2072。

若g 1.01K m =，空气比热力学能{}{}k T 0.72kg /k =J u 。

求：从初态到终态过程的加热量Q 。

解：取气缸内的空气为系统——闭口系。

确定空气初终态体积：361110861.0101.0)27327(2871.0m p T mR V g =⨯+⨯⨯== 3622209184.01015.0)273207(2871.0m p T mR V g =⨯+⨯⨯==弹簧初终态变形量：()m A V V x x 0457.02.00861.009184.0,021221=⨯-=-==πmissed.........................................................................................根据热力学第一定律：J W U Q k 844.1896.12884.5=+=+∆= 2.Kg 5的空气由初态K T 3001=，MPa p 25.01=，经可逆定温过程到达终态MPa p 15.02=。

试求此过程的Q 、W 、U ∆、H ∆。

解：可逆等温过程：12T T =；12u u =；12h h =01212=-=-=∆mu mu U U U ；01212=-=-=∆mh mh H H HkJ p p T mR W W U Q g 91.2191015.01025.0ln 300287.05ln 66211=⨯⨯⨯⨯⨯===+∆=missed……………………………..3.推导理想气体定值比热容，多变过程初、终态熵变为：()12ln 1p p R k n k n s g --=∆。

解：多变过程初终态温度关系：nn P P T T 11212-⎪⎪⎭⎫⎝⎛= 比定压热容：g p R k kc 1-=理想气体熵变：121121212lnln 1ln ln p p R p p R k kp p R T T c s g nn g g p -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=∆- ()()()121212ln 1ln ln 11p p R k n k n p p R p p R k n n k g g g --=---= 4.高温热源的温度为800K ，工质的温度为300K ，从高温热源向工质传递热量500KJ 。

试求：1）温差传递引起的熵变；2）过程中不可逆性使热量的作功能力损失了多少？（环境温度为C ︒27） 解：1）取热源、工质为系统——孤立系。

热源的熵变化：K kJ T Q S r r /625.0800500-=-=-=∆工质的熵变化：K kJ T Q S /667.1300500===∆ K kJ S S S r iso /042.1667.1625.0=+-=∆+∆=∆2）作功能力损失：kJ S T I iso 6.312042.13000=⨯=∆=填空题1、绝对压力高于大气压力时，绝对压力=大气压力+表压力；绝对压力低于大气压力时，绝对压力=大气压力—真空度。

2、热量与膨胀功都是过程量，热量通过温度差而传递热能，膨胀功通过体积差传递机械能。

3、可逆过程=准静态过程+无耗散效应。

4、外界对系统输入功80kJ ，同时系统向外界放热20kJ ，则系统热力学能的变化量为-60kJ 。

5、理想气体的热力学能和焓只是温度的函数。

判断题1、容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会变。

（×）2、因为自发过程都有方向性，所以自发过程的反方向过程一定不可进行。

（×）3、因为不可逆过程不能再s T -图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。

（×）4、流动功是系统维持流动所花费的代价，所以流动功一定是负值。

（×）5、热力系统放热后，系统的熵一定减少。

（×）6、闭口系经历可逆与不可逆两个过程，从同一点出发，达到相同的终点，这两个过程的熵变相等。

（√）7、气体膨胀时必须对其加热。

（×）8、实际气体绝热自由膨胀后，其热力学能不变。

（√） 9、稳定流动系统进出口工质的状态相同。

（×） 10、任何可逆循环的热效率都相等。

（×）分析、简答题1.如右图所示，1kg 理想气体分别经历三个可逆过程，c-a 等压过程，c-b 等温过程，以及b-a 任意可逆过程。

在T-s图上表示出b a h h - 答：理想气体的焓只是温度的函数，温度相同，焓就相同。

b c T T =，可以得到b c h h =。

由于等压过程的热量与相同温度下的焓的变化相等，可以得到missed............从而可以得到，amnca q h h ca c a 面积==-。

2.闭口系中工质在某一热力过程中从热源（300K ）吸取热量750KJ ，该过程中工质的熵变为K KJ /5，分析此过程是否可行，如果可行是否可逆。

答：根据闭口系熵变方程：g f s s s +=∆K KJ s /5=∆，K KJ T qs rf /5.2300750===⎰δ 可以得到，0/5.25.25>=-=-∆=K KJ s s s f g 因此，此过程可行，但不可逆。

3.试推导理想气体比定压热容与比定容热容的差为气体常数，即g v p R c c =-答：理想气体的p c 和v c 都只是温度的函数，dT dh c p /=，dT du c v /=。

()dTdupv u d dT du dh c c v p -+=-=-T R pv g =()g g v p R dTduT R u d c c =-+=-4.工程热力学中，定压、定温、可逆绝热和定容是四种典型的热力过程，其多变指数的值分别是多少？答：定压过程：n=0；定温过程：n=1；定熵过程：n=k ；定容过程：n=∞。

计算题1.如右图所示的气缸，其内充以空气。

气缸截面积2100cm A =，活塞距底面高度cm H 10=。

活塞及其上重物的总重量kg G s 195=，当地大气压力mmHg p 7710=，环境温度C t ︒=270。

若当气缸内气体与外界处于热力平衡时，把活塞重物取去100Kg ，活塞将突然上升，最后重新达到热力平衡。

假定活塞和气缸壁之间无摩擦，气体可以通过气缸壁和外界充分换热试求活塞上升的距离和气体的换热量。

missed ………..()()J V V p V p W 99.97001.00015.072.1959841222=-⨯=-=∆= ()kJ u u m U 012=-=∆根据热力学第一定律J W U Q 99.97099.97=+=+∆= 2、煤气表上读得煤气的消耗量是70,使用期间煤气表的表压力是45mmO ，温度为17℃，大气压力为750mmHg 。

求：1）相当于消耗了多少标准m³的煤气；2）其他条件不变，煤气表的表压力降低到30mmO ，同样读数相当于多少标准m ³煤气；3）其他条件不变，但温度为37℃，此时相当于消耗了多少标准m ³的煤气？ 解：由于压力较低，故煤气可作理想气体000T R V p T R pVm g g ==，V T p T p V 10010= ()()31001032.657015.2731715.27310132581.94532.133750m V T p T p V =⨯+⨯⨯+⨯==2）()()32002022.657015.2731715.27310132581.93032.133750m V T p T p V =⨯+⨯⨯+⨯==3、封闭气缸中气体初态=8M，=1300℃，经可逆多变膨胀过程变化到终态=0.4 M，，=400℃。

已知该气体常数=0.287KJ/(kg ·K),气体比热容=0.716 KJ/(kg ·K)。