《工程热力学与传热学》——期末复习题

11. 解释相对湿度，含湿量的含义。写出水蒸气分压力，相对湿度，含湿量之间的相互关 系。 答：（1）相对湿度：湿空气的绝对湿度 ρv 与同温度下湿空气的最大绝对湿度 ρs
之比称为湿空气的相对湿度，即： v 。（2）含湿量：在湿空气中，与单位质量干 s
空气共存的水蒸气的质量，称为湿空气的含湿量。（3）水蒸气分压力，相对湿度，含
立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小。孤立系统的熵增完全由熵产组成，式
中等号用于可逆过程，不等号用于不可逆过程。3）过程熵变的计算式：
S
2
1
Q T
，
用于判断过程能否进行，是否可逆，等号为可逆过程，不等号为不可逆过程。（以上等
价数学表达式写出 2 个即可）
9. 说明什么是第一类永动机？什么是第二类永动机的含义，它们是否违反了热力学第一 定律和热力学第二定律。
（1）理想气体的定温，定压，定容和定熵过程；
（2）空气膨胀，升温，又吸热的热力过程。
答： p
sv
T
工质膨胀，升 温，吸热过程
p
T
工质膨胀，升 温，吸热过程
v p
.
T
0
v
s
0
s
7. 试将满足空气下列要求的多变过程表示在 p-v 图和 T-s 图上
（1）理想气体的定温，定压，定容和定熵过程；
（2）工质又膨胀，又降温，又放热的多变过程。
答：（1）第一类永动机：是指不花费代价就能够产生功的机器。（2）第二类永动 机：是指能够从单一热源取热并使之完全变为功的机器。（3）第一类永动机违反了热
力学第一定律。第二类永动机不违反热力学第一定律，但却违反了热力学第二定律。
10. 什么是饱和湿空气？什么是未饱和湿空气？如何将未饱和湿空气转变为饱和湿空 气？
5. 试将满足空气下列要求的多变过程表示在 p-v 图和 T-s 图上
（1）理想气体的定温，定压，定容和定熵过程；
（2）空气升压，升温，又放热的热力过程。
答： p
sv
T
空气升温，升
T
压，放热过程
.
p
0
v
0
空气升温，升 压，放热过程
v p
.
T
s
s
6. 试将满足空气下列要求的多变过程表示在 p-v 图和 T-s 图上
2 1
pdv
；技术功的计算公式：
wt
2
vdp
。
1
4. 写出开口系统稳定流动能量方程式的表达式，说明式中各量的含义。
答：（1）开口系统稳定流动的能量方程式为：
q
h
1 2
c
f2
gz
ws
。（2）式
中各量含义：
q
为工质与外界交换的热量，
h
为工质进出口焓的变化，
1 2
c
2 f
为工质
宏观动能的变化， gz 为工质宏观位能的变化， ws 系统对外所作轴功。
21. 什么是导热问题的单值性条件？它包含哪些内容？
答：（1）单值性条件：说明了导热过程的具体特点，是使导热微分方程获得唯
一解的条件。（2）单值性条件一般包括 4 个方面：几何条件，物理条件，时间条件
和边界条件，边界条件又有第一类边界条件，第二类边界条件和第三类边界条件之分。
22. 说明影响对流换热的因素有哪些？分析在相同的流动和换热壁面条件下，体积热容 ρcp 大的流体，表面传热系数是大还是小？ 答：（1）影响对流换热的因素有：流动的起因（自然对流或强迫对流），流动的
二. 问答题
1. 说明什么是准平衡过程？什么是可逆过程？指出准平衡过程和可逆过程的关系。
答：（1）准平衡过程：是假设过程中系统所经历的每一个状态都无限接近平衡态
的过程，（2）可逆过程：是指如果系统完成了某一过程之后，再沿着原路逆行，恢复
到原来的状态，外界也随之回复到原来的状态的过程。（3）准平衡过程和可逆过程的
上可以直接利用的功，包括宏观动能，宏观位能，轴功；流动功：推动工质流动而做
的功称为流动功。膨胀功，技术功，流动功的联系为：
w
wt
(
p2v2
p1v1 )
ws
1 2
cf2
gz
(
pv)
。
（2）流动功的计算公式： wf p2v2 p1v1 ( pv) ，其大小与过程的特性无关，只与
进出口的状态有关。
3. 试指出膨胀功，轴功，技术功，流动功的区别和联系，写出可逆过程中膨胀功，技术
引起其他变化。开尔文-普朗克表述：不可能从单一热源取热，使之全部转变为功而不
产生其他影响。（3）与热力学第二定律等价的数学表达式：1）克劳修斯积分式：
Q T
0
，用于判断一个循环是否可能，是否可逆。式中等号用于可逆循环，不等号
用于不可逆循环。2）孤立系统熵增原理： dSiso dSg 0 。孤立系统熵增原理指出孤
关系：准平衡过程着眼于系统内的平衡，可逆过程着眼于系统和外界的总平衡。一个准
平衡过程不一定是可逆过程，但一个可逆过程一定是一个准平衡过程。可逆过程是无耗
散的准平衡过程。
2. 试指出膨胀功，技术功，流动功的区别和联系？写出流动功的计算公式，说明流动功
大小与过程特性有无关系？
答：（1）膨胀功：是由于工质体积的变化对外所做的功；技术功：是指工程技术
答： p
sv
T
.
0
p
工质膨胀，降 温，放热过程
v
T
工质膨胀，降 温，放热过程
0
v p
.
T
s
s
8. 回答什么是热力学第一定律？什么是热力学第二定律？写出两个与热力学第二定律相 等价的数学表达式。 答：（1）热力学第一定律：在热能和机械能的相互转换过程中，能的总量保持不 变。（2）热力学第二定律：克劳修斯表述：不可能将热从低温物体传至高温物体而不
过程的熵变等于可逆过程的熵变；（ √ ） 14. 如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆
过程的熵变大于可逆过程的熵变；（ × ） 15. 不可逆过程的熵变无法计算；（ × ） 16. 工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小；（ × ） 17. 封闭热力系统发生放热过程，系统的熵必然减少。（ × ） 18. 由理想气体组成的封闭系统吸热后其温度必然增加；（ × ） 19. 知道了温度和压力，就可确定水蒸气的状态；（ × ） 20. 水蒸气的定温膨胀过程满足 Q=W；（ × ） 21. 对未饱和湿空气，露点温度即是水蒸气分压力所对应的水的饱和温度。（ √ ）
状态（层流和湍流），流体有无相变，流体的物理性质（如： , , , c, 等），换热
表面的几何因素。（2） c 反映单位体积流体热容量的大小，在相同的流动和换热壁 面条件下， c 数值愈大，通过对流转移的热量愈多，对流换热愈强烈。
23. 说明影响对流换热的因素有哪些？分析在相同的流动和换热壁面条件下，导热系数λ 大的流体，表面传热系数是大还是小。 答：（1）影响对流换热的因素有：流动的起因（自然对流或强迫对流），流动的
状态（层流和湍流），流体有无相变，流体的物理性质（如： , , , c, 等），换热
表面的几何因素。（2）导热系数λ愈大的流体，导热热阻愈小，对流换热愈强烈。 24. 说明对流换热微分方程组由哪几个方程组成？它们各自导出的理论依据是什么？
答：（1）朗肯循环热效率公式为：由： Q1 h1 h3, Q2 h2 h3
得： Q1 Q2 (h1 h4 ) (h2 h3) h1 h2 （2）提高朗肯循环热效率的方法有：
Q1
h1 h4
h1 h3
1）保持蒸汽的初压 p1 ，终压 p2 不变，提高蒸汽的初温T1 ；2）保持蒸汽的初温T1 ，
终压 p2 不变，提高蒸汽的初压 p1 ；3）保持蒸汽的初压 p1 ，初温T1 不变，降低蒸汽
的终压 p2 ；4）在朗肯循环基础上，改进循环，如采用再热循环，回热循环等。
14. 分析采用再热循环的目的是什么？
答：再热循环的目的主要在于增加蒸汽干度，以便在蒸气初温度限制下可以采用
较高的初压力，从而提高循环热效率。
功的计算公式。
答：（1）膨胀功：是由于工质体积的变化对外所做的功；技术功：是指工程技术
上可以直接利用的功，包括宏观动能，宏观位能，轴功；流动功：推动工质流动而做
的功称为流动功。膨胀功，技术功，流动功的联系为：
w
wt
( p2v2
p1v1 )
ws
1 2
cf2
gz
(
pv)
。
（2）可逆过程中膨胀功的计算公式： w
中国石油大学（北京）远程教育学院期末复习题
一. 选择题
《工程热力学与传热学》
1. 孤立系统的热力状态不能发生变化；（ × ） 2. 孤立系统就是绝热闭口系统；（ × ） 3. 气体吸热后热力学能一定升高；（ × ） 4. 只有加热，才能使气体的温度升高；（ × ） 5. 气体被压缩时一定消耗外功；（ √ ） 6. 封闭热力系内发生可逆定容过程，系统一定不对外作容积变化功；（ √ ） 7. 流动功的改变量仅取决于系统进出口状态，而与工质经历的过程无关；（ √ ） 8. 在闭口热力系中，焓 h 是由热力学能 u 和推动功 pv 两部分组成。（ × ） 9. 理想气体绝热自由膨胀过程是等热力学能的过程。（ × ） 10. 对于确定的理想气体，其定压比热容与定容比热容之比 cp/cv 的大小与气体的温度无 关。（ × ） 11. 一切可逆热机的热效率均相同；（ × ） 12. 不可逆热机的热效率一定小于可逆热机的热效率；（ × ） 13. 如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆
答：（1）饱和湿空气：是由干空气和干饱和水蒸气组成的空气。（2）不饱和湿空
气：是由干空气和过热水蒸气组成的空气。（3）将未饱和湿空气转变为饱和湿空气的