2005年本科工程热力学I考卷

2005工程热力学Ⅰ考题
一、判别下列命题是否正确，并简要说明理由：（每题5分，共30分）
1、孤立系统内总能量守恒，且“　增 +　损 = 0”。

2、理想气体的比热容是温度的函数，但p c -V c 的差值等于其气体常数g R 。

3、热量2
1d q T s =∫只适用于定温或定熵过程。

4、热力系统绝热过程中系统熵变大于等于零。

5、使0.1MPa 、80C D 得液态水达到饱和状态的方法只有一个——加热，使水的温度上升到0.1MPa 的饱和温度。

6、 据p v −图中过程12→、13→、
14→、15→、16→修正T s −图的过程
线12→、13→、14→、15→、16→。

二、计算题（共5题，共计70分）
1、刚性绝热容器中贮有空气，该容器有一小孔与大气相通。

试问为使容器内空气从0℃升温到20℃，通过电热丝需对它加入多少热量？已知，初态时容器内空气的1kg ，空气的比定压热容 1.004kJ/(kg K)p c =⋅。

（10分）
2、气动手枪，在准备射击前枪管内有1MPa 、27℃的压缩空气1cm 3，被扳机锁
住，质量为15g 的子弹起活塞作用，封住空气。

扣动扳机
后压缩空气膨胀推动子弹，若膨胀过程可假定为等温过程，
子弹离开枪管后枪管内压力为0.1MPa ，求：
（1）射击前枪管内空气质量；（2）空气在膨胀作的功；
（3）子弹离开枪管瞬
间的速度是多少？（15分）
3、某种双原子理想气体0.718kJ/(kg K)V c =⋅进行如图所示
的循环，其中c a →为多变过程，在过程c a →中，外界对系统作功271 J ，
0.2MPa a b p p ==，0.1MPa c p =；30.001m a V =，30.003m b c V V ==。

求：(1) 过程 c a →的多变指数n 及该过程比热容。

(2) 循环的效率t η。

（15分）
4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2，初、终态温度分别为30℃和227℃。

若空气作理想气体，比热容取定值，g R =287 J/（kg·K ）； p c =100 5 J/（kg·K ）。

试计算（1）压气机的绝热效率；（2）压缩过程气体熵流和熵变；（3）过程作功能力损失(t 0 = 20)℃。

（15分）
5、活塞式内燃机的定容加热循环其初始状态为 p = 0.1MPa ，t = 25 ℃，压缩比 ε =
8，循环中对工质加入热量为 780
kJ/kg 。

工质可视为空气，比热容取定值，气体常数g 287J/(kg K)R =⋅；1004J/(kg K)p c =⋅。

（1）计算循环最高压力及最高温度；（2）求循环热效率和净功量；（3）指出提高循环热效率的热力学措施。

（4）若上述条件不变，但各过程均不可逆，其中吸热和放热过程熵产分别为g1100J/(kg K)s =⋅和
g2150J/(kg K)s =⋅，求工质循环的熵变。

(15分)。