工程热力学试卷终极版

面积12v
s2v
s11；
h 2
h 1
q p
面积12 s s 1。 p 2p 1
3.某理想气体在 p v 图上的两种过程如下图所示，试在T s 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： - n 0，压缩、放热、降温、降压。
r
Tr
800
工质的熵变化： S Q 500 1.667kJ / K T 300
Siso Sr S 0.6251.667 1.042kJ / K
2）作功能力损失： I T S 3001.042 312.6kJ 0 iso
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
T
Tw
T
T m c ln m
T w w
w
4 4.187 ln 309.48 0.908KJ / K 20 273.15
碳钢熵变： S
Tm Q
T Tc
Tm
Tc
mc cc dT T
mc cc
ln Tm Tc
0.5 0.47 ln 309.48 0.367KJ / K 1200 273.15
计算题
1.如右图所示的气缸，其内充以空气。气缸截面积 A 100cm2 ，活塞距底
面高度 H 10cm 。活塞及其上重物的总重量 G 195kg ，当地大气压力 s p0 771mmHg ，环境温度 t0 27C 。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............
从而可以得到， ha hc qca 面积amnca 。 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5KJ / K ，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： s sf sg
s 5KJ
m c t t m c t t
cc c
m
ww m
w
Tm
mc ccTc mc
mwcwTw m c
cc
ww
0.5 0.47 1200 273.15 4 4.187 20 273.15 309.48K
0.5 0.47 4 4.187
水的熵变： S
Tm Q
T Tw
Tm
m w
c w
d
/ K，sf
q T
750 2.5KJ 300
/K
r
可以得到， sg s sf 5 2.5 2.5KJ / K 0
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
cp cv Rg
答：理想气体的 cp 和 cv 都只是温度的函数， cp
水和碳钢组成孤立系统，孤立系统的熵变即为熵产:
S S S S 0.908 0.367 0.541KJ / K
g
iso
w
c
填空题 1、 热量与膨胀功都是（ 过程 ）量，热量（ 温度 ）差而传递热能，
膨胀功通过（ 体积 ）差传递机械能。 2、 某蒸汽经历不可逆放热过程后，过程的熵变（ 小于 0 ）；过程
s
nk
nk 1
Rg
ln
p2 p1
。
n1
解：多变过程初终态温度关系： T2 T1
P2 P1
n
比定压热容： cp
k k 1 Rg
n1
理想气体熵变： s c ln T2 R ln p2
T p 1
g
p1
k
k 1
R g
ln
p2 p1
n
R ln p2
g
p1
kn 1 nk 1 Rg
ln
p2 p1
Rg
ln
p2 p1
dh / dT
，c v
du /
dT
。
cp
cv
dh du dT
d u
pv
dT
du
pv RgT
du R T du
c c
g
R
p
v
dT
g
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=∞。
6. p v 图上，理想气体的等熵线比等温线陡；T s 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.q du w 及q c dT pdv二式均适用于任何工质，任何过程。（×） v 分析、简答题
2
p2
0.15106
弹簧初终态变形量：
x1
0,
x2
V2
V1 A
0.09184 0.0861
0.22
0.0457m
missed.......................................................... ...............................
m 0.1Kg ，空气比热力学能ukJ / kg 0.72Tk 。求：从初态到终态过 1
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：
V1
mRgT1 p1
0.1 287 (27 273) 0.1106
0.0861m3
V mRgT2 0.1 287 (207 273) 0.09184m3
的熵产( 大于 0 )。
3、 卡诺循环是由两个（ 可逆定温 ）和两个（ 可逆绝热（或定熵） ）
过程组成的。
判断题
1、 热力系统的边界可以是固定的，也可以是移动的；可以是实际存在
当于消耗了多少标准 m³的煤气
解：由于压力较低，故煤气可作理想气体
m
pV
pV 00
RgT RgT0
，V0
p1T0 V pT
01
V0
p1T0 V p0T1
750
133.32 4 101325
5
9.81
1
273.15 7 273.1
5
70
65.3
2m3
2）V0
p2T0 p0T2
V
750133.32 30
判断题
All rights reserved.
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 ds qrev ，热量是过程量，所以熵也是过程量。（×）
T 5.等温过程的膨胀功与与吸收的热量相等。（×）
missed………..
W p2V p2 V2 V1 195984.720.0015 0.001 97.99J U mu2 u1 0kJ
根据热力学第一定律Q U W 97.99 0 97.99J 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
45mm O，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 30mm O，同样 读数相当于多少标准 m³煤气；3）其他条件不变，但温度为 37℃，此时相
1-3 过程： 0 n 1，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，当地大气压
p b
0.1MPa 。初始时刻
p 1
p， b
t1 27C ， 对 气 缸 缓 缓 加 热 ， 直 至 p2 0.15MPa ， t2 207C 。 若
根据热力学第一定律：Q U W 5.884 12.96 18.844kJ
2.5Kg 的空气由初态T 300K ， p 0.25MPa ，经可逆定温过程到
1
1
达终态 p2 0.15MPa 。试求此过程的Q 、W 、 U 、 H 。
解：可逆等温过程：T2 T1 ；u2 u1 ； h2 h1
10
17 273.15
70
65.22m3
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 = M ，， =400℃。已知该气体常数 =(kg·K),气体比热容 =
KJ/(kg·K)。求：气体在该过程中吸收的热量 Q。
解：根据理想气体状态方程，可得
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。
V RgT1 0.287103 1300 273.15 0.05644m3 / kg
1
p
8 106
1
V2
RT g2 p2
0.287103 400 273.15 0.48299m3
0.4 106
/ kg
多变指数
n