《工程热力学》试卷及标准答案评分标准-《工程热力学》课件
大学2021年专业必修课《工程热力学》考试试卷及答案
大学2021年专业必修课《工程热力学》考试试卷L 姓名、学号、系、专业、年级、班级必须写在密封线内指定位置。
2.答案必须用蓝、黑色钢笔或圆珠笔写在试卷上，字迹要清晰，卷面要整洁，写在草稿纸 上的一1分，共10分） I 、系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件卜.（不考虑外力场作用），宏观热力性质不随时间而变 化的状态。
2、M = dw+3卬及的= Gd7 + /xk 二式均可适用「任何工质、任何过程。
3、不管过程是否可逆，开口绝热稳流系统的技术功总是等于初、终态的焰差。
4、混合气体中容积成份较大的组分，那么其摩尔成分也较大。
5、孤立系统的燃与能量都是守恒的。
6、不可逆绝热稳态流动系统中，系统的炳的变化47、任何不可逆过程工质的端总是熠加的，而任何可逆过程工质的端总是不变的。
8、绝热节流前后其焙不变，所以温度也不变。
9、未饱和湿空气的干球温度大于湿球温度，湿球温度大于露点温度。
4分，共20分）I 、闭口系2、定容比热共4页，第I 页3、端产4、饱和水5、相对湿度三、简答题（共5题，每题6分，共30分）•• ( ) ( )( )( )( )( )( )( )( )( )?有何联系？2、理想气体状态方程有哪些常见形式？方程中的常数项与物件是否有关？3、将理想气体卡诺循环在p-y图和，s图上表示出来，并写出其热效率的表达式。
4、写出三种热力学第二定律的数学表达式，并说明适用的对象。
5、在几种压缩过程中（绝热、定温、多变），试分析哪一种过程消耗的功最少？共4页，第2页得分阅卷人四、分析作图题(共2题，每题10分，共20分)1、循环A (1-2-3)和循环B的图如下，其中1一2、1，一2,过程为定容过程,1-3, 1，-3过程为定压过程，2—3过程为定温过程，2，一3过程为定熄过程，两循环的循环净功相等，即WA=HB°在/一5图上画出A、B循环，比拟其热效率的大小并简述理由。
2、在7-S图上表示出可逆绝热过程的技术功，并说明理由。
(完整版)工程热力学试题附答案
一、 判断命题是否正确，错误的加以改正1、 孤立系统的热力状态不能发生变化。
2、 答：×，只要孤立系统发生热力过程，其热力状态就会发生变化。
2、 工质从同一初态出发，经过一可逆过程和一不可逆过程到达相同的终态，则两种过程中可逆不可逆g g S S ∆>∆、可逆不可逆f f S S ∆>∆、可逆不可逆S S ∆=∆。
答：×，可逆不可逆f f S S ∆<∆3、 热力过程中，系统向外界放热，其温度必然降低。
4、 答：×，热力过程中，系统向外界放热，其温度不一定降低。
5、 一切不可逆循环的热效率1q w net t <η。
答：×，一切循环的热效率1q w net t =η。
6、 系统吸热，其熵一定增加，系统放热，其熵一定减小。
7、 答：×，系统吸热，其熵一定增加，系统放热，其熵不一定减小。
6、工质经过不可逆循环后，有0<⎰r T Q δ，根据r T Q dS δ=，则有⎰<0dS 。
答：×，工质经过不可逆循环后，有0<⎰r T Q δ，但 ⎰=0dS 。
二、选择题 1、 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，一部分为高压气体，一部分保持真空，抽去隔板前后 DA 、0=∆S ，0=∆U ；B 、0=∆S ，0=∆H ；C 、0<∆S ，0>∆U ；D 、0>∆S ，0=∆U 。
2、 t p w T c q +∆= 适用于 CA 、任意气体、闭口系统、可逆过程；B 、实际气体、开口系统、可逆过程；C 、理想气体、开口系统、稳流过程；D 、任意气体、开口系统、可逆过程。
3、 经过不等温传热后， BA 、热量的可用能和废热均减少；B 、热量的可用能减少，废热增加；C 、热量的可用能不变，废热增加；D 、热量的可用能不变，废热减少。
4、当孤立系统中进行了一不可逆过程后，则孤立系统的总能、总熵、总 用的变化为 CA 、0<∆E ，0>∆S ，0>∆X E ；B 、0>∆E ，0>∆S ，0<∆X EC 、0=∆E ，0>∆S ，0<∆X E ；D 、0=∆E ，0>∆S ，0=∆X E5、在紧闭门窗的房间内，启动一台打开的冰箱，经过一段时间的运行，则室温将BA 、降低；B 、升高；C 、不变；D 、不定。
《工程热力学与传热学》试题及答案知识讲解
《工程热力学与传热学》试题及答案《工程热力学与传热学》一、填空题（每题2分，计20分）1.如果热力系统与外界之间没有任何形式的能量交换，那么这个热力系统一定是( ）2.理想气体的比热容只与( ）参数有关。
3.若组成热力系统的各部分之间没有热量传递，热力系统将处于热平衡状态。
此时热力系统内部一定不存在( ）。
4.若组成热力系统的各部分之间没有相对位移，热力系统将处于力平衡状态。
此时热力系统内部一定不存在( ）。
5.干饱和蒸汽被定熵压缩，将变为：( ）。
6.湿空气压力一定时，其中水蒸气的分压力取决于( ）。
7. 再热循环的目的是( ）。
8. 回热循环的主要目的是( ）。
9.热辐射可以不依靠( ），在真空中传播。
10. 流动功的改变量仅取决于系统进出口状态，而与( ）的过程无关。
二. 判断题（每题1分，计20分）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。
工程热力学试题参考答案及评分标准(2007)
工程热力学（机械2005级）试题参考答案 2007 -- 2008 学年 上 学期 时间120分钟 工程热力学 课程 32 学时 2 学分 考试形式： 开 卷 专业年级： 机械05级 总分100分，占总评成绩 70 %一、 填空（每空2分，总计20分）1、基本热力学状态参数有：（压力）、（温度 ）、（体积）。
2、理想气体的热力学能是温度的（单值）函数。
3、热力平衡的充要条件是：（系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零）。
4、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（熵产）。
5、卡诺循环由（两个可逆定温和两个可逆绝热）热力学过程组成。
6、熵增原理指出了热力过程进行的（方向）、（限度）、（条件）。
二、 简答题（20分）1、（5分）如图1，某种理想气体有两任意过程a-b 和a-c ，已知b ，c 在同一可逆绝热线上，试问：Δu ab 和Δu ac 哪个大解：（方法一）过b 、c 分别作等温线，因为c b T T >，故c b u u >ab b a ac c a u u u u u u ∆=->∆=-即 （方法二）考虑过程b -cc b q u w u u w =∆+=-+0c bq v v w =>>c b u u >，ac ab u u ∆>∆图1方法二图22、（5分）某理想气体经历4个过程，如图2所示。
（1）将各过程画在p-v 图上，并说明作图过程； （2）指出过程加热或放热，膨胀或压缩。
解： 因为：w u q +∆=1-3：131n k -<<，且313S T T >1及<S 则有： >0,<0u q ∆ 所以<0w 边压缩边放热1-2：122121T <T S <S k n -<<∞且及，则 <0,<0u q ∆()12g 1g21211d 111n n R T R p w p v T T n p n -⎡⎤⎛⎫⎢⎥===-=- ⎪⎢⎥--⎝⎭⎢⎥⎣⎦⎰L所以有>0w 边膨胀边放热 1-4： 1441410n T T S S ->>-∞>>且及>0,>0u q ∆ ()14>01g R w T T n =-- 边膨胀边吸热1-5：151n k -<<5151且T <T 及S >S<0,>0,>0u q w ∆ 边膨胀边吸热边降温方法一3、（6分）某循环在700K 的热源及400K 的冷源之间工作，如图3所示。
工程热力学第五版课件及课后答案
Q T H 0 n k ( H m , k H m 0 , k ) P r n j ( H m , j H m 0 , j ) Re
反应在定温定容或定温定压下不可逆地进行，且没有作出 有用功，则其反应热称为反应的热效应。
QU2U1W u,V
0
QH2H1W u,p
QV U2 U1 Qp H2 H1
定容热效应QV 定压热效应 Qp
反应焓（H）：定温定压反应的热效应，等于反应前后物系焓差。
反应热是过程量，与反应过程有关； 热效应是定温反应过程中不作有用功时的反应热，是状态量
若反应物和生成物均为理想气体
QT Q0
nkCmk
T T0
(TT0)Pr
njCmj
T T0
(TT0)Re
2. 基尔霍夫定律
H
反应物．
． c'
QT' QT
nkCmk T T'(T'T)Pr
． a
c
Q
．
T'
生成物
njCmj T T'(T'T)Re
． QT
d'
Q0 ．
平均摩尔热容
d
b
使 T(趋T于'零T)
定温定压反应
QU2U1W u,V δQdUδWu,V
热力学第一定律解析式
Q U 2 U 1 W u ,p p (V 2 V 1 )
不论反应是否
QH2H1W u,p
可逆均适用
δQdHδWu,p
二、反应的热效应(thermal effect)和 反应焓(enthalpy of reaction)
《工程热力学》课件
理想气体混合物
理想气体混合物的性质
理想气体混合物具有加和性、均匀性、 扩散性和完全互溶性等性质。
VS
理想气体混合物的计算
通过混合物的总压力、总温度和各组分的 摩尔数来计算混合物的各种物理量。
真实气体近似与修正
真实气体的近似
真实气体在一定条件下可以近似为理想气体。
真实气体的修正
由于真实气体分子间存在相互作用力，因此需要引入修正系数对理想气体状态方程进行 修正。
特点
工程热力学是一门理论性较强的学科 ，需要掌握热力学的基本概念、定律 和公式，同时还需要了解其在工程实 践中的应用。
工程热力学的应用领域
能源利用
工程热力学在能源利用领域中有 着广泛的应用，如火力发电、核 能发电、地热能利用等。
工业过程
工程热力学在工业过程中也发挥 着重要的作用，如化工、制冷、 空调、热泵等。
稳态导热问题
稳态导热是指物体内部温度分布不随时间变 化的导热过程，其特点是热量传递达到平衡 状态。
对流换热和辐射换热的基本规律
对流换热的基本规律
对流换热主要受牛顿冷却公式支配，即物体 表面通过对流方式传递的热量与物体表面温 度和周围流体温度之间的温差、物体表面积 以及流体性质有关。
辐射换热的基本规律
辐射换热主要遵循斯蒂芬-玻尔兹曼定律， 即物体发射的辐射能与物体温度的四次方成
正比，同时也与周围环境温度有关。
传热过程分析与计算方法简介
要点一
传热过程分析
要点二
计算方法简介
传热过程分析主要涉及热量传递的三种方式（导热、对流 和辐射）及其相互影响，需要综合考虑物性参数、几何形 状、操作条件等因素。
常用的传热计算方法包括分析法、实验法和数值模拟法。 分析法适用于简单几何形状和边界条件的传热问题；实验 法需要建立经验或半经验公式；数值模拟法则通过计算机 模拟传热过程，具有较高的灵活性和通用性。
工程热力学课后题答案免费 ppt课件
n
p1
1-14 测得某汽油机气缸内燃气的压力与容积对应值如下表所示，求燃气在该膨胀过程中
所作的功。
p / MPa 1.655 V / cm 3 114.71
1.069 163.87
0.724 245.81
0.500 327.74
0.396 409.68
0.317 491.61
0.245 573.55
6
4
工程热力学第 4 版习题解
（2）
+ + + 2
a
w = 1 pdV =
pdV + 1
2
pdVa
+ + a
= 1 (0.4
0.5V ) × 610 dV + (0.4
0.5 × 0.6) × 106 dV
2 a
= [0.4(Va
0.5 V1 ) 2 (Va 2
V21 ) + 0.1× (V2
Va )] × 106
解：
PT= (1 2 ) + PC = (1MW 0.58MW) 0.02MW = 0.44MW
6
8
工程热力学第 4 版习题解
t =1 2 =1 1
0.58MW = 0.42 1MW
1 18 汽车发动机的热效率为 35%，车内空调器的工作性能系数为 3，求每从车发动机输出循环净功
32 °F ，汽点是 212 °F ，试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。
= {t}° F 32 {t}° C 0 212 32 100 0
180
9
{t}° F =100 {t}° C + 325= {t}° C + 32
1-2 英制系统中朗肯温度与华氏温度的关系为{T }° R = {t}° F + 459.67 。已知热力学绝对温
《工程热力学》试卷（B卷）-答案及评分标准
《工程热力学》试卷（B卷）-答案及评分标准《工程热力学》试卷（B卷）一、单项选择题（每题1分，共10分）1．下列热力过程，除了哪个对任何一种热能动力装置都是共同的（C ）A、吸热B、膨胀做功C、冷凝D、排热2．准静态过程，系统经过的所有状态都接近于（C ）A、初始状态B、环境状态C、平衡状态D、邻近状态3．若已知工质的绝对压力P=0.18Mpa，环境压力Pa =0.28Mpa，则测得的压差为（A ）。
A、真空Pv=0.1MpaB、表压力Pe=0.1MpaC、真空Pv=0.46MpaD、表压力Pe=0.46Mpa4．某封闭容器内的气体从热源吸收了100KJ的热量，同时内能增加了120KJ，则（A ）。
A、此过程为压缩过程，外界对气体压缩做功为20KJB、此过程为膨胀过程，气体对外界膨胀做功为20KJC、此过程为膨胀过程，气体对外界膨胀做功为220KJD、此过程为压缩过程，外界对气体压缩做功为220KJ5．下列哪个过程为非自发过程（A ）.A、热转换为功B、热量由高温物体向低温物体传递C、流体组分的自由混合D、气体的膨胀6．理想气体的可逆定温过程中（C ）。
A、q=0B、h=0C、△u=0D、W=07．下面关于可逆定温过程、可逆定压过程和可逆定容过程中，多变指数描述正确的是（B ）。
A、∞、1、0B、1、0、∞C、0、1、∞D、∞、0、18、pv k=常数，其中k=C p/C v，请问该方程适用于（D ）A、一切热力过程都适用B、理想气体的绝热过程C、任何气体的可逆绝热过程D、理想气体的可逆绝热过程9、q=△h+ωt方程（A ）A、可用于开口系稳定流B、只能用于可逆过程C、只能用于不可逆过程D、不能用于闭口系10、湿饱和蒸汽经定温膨胀过程后，其内能变化为_______；经定压膨胀过程后，其内能变化为________。
（ A ）A、定温膨胀：△u>0；定压膨胀：△u>0B、定温膨胀：△u>0；定压膨胀：△u<0C、定温膨胀：△u<0；定压膨胀：△u>0D、定温膨胀：△u<0；定压膨胀：△u<0二、判断题（正确的，在题后括号内画“√”，错误画“×”，每题2分，共10 分）1. 逆卡诺循环的热效率只能小于1，决不能等于1。
（完整版）工程热力学试卷
（完整版）⼯程热⼒学试卷⼀、分析说明题：1、⽔汽化过程的P-V 与T-S 图上：1点、2线、3区、5态，分别指的是什么？答：1点：临界点2线：上界线（⼲饱和蒸汽线）、下界线（饱和⽔线）3区：过冷区（液相区或未饱和区）、湿蒸汽区（汽液两相区）、过热蒸汽区（⽓相区） 5态：未饱和⽔、饱和⽔、湿饱和蒸汽、⼲饱和蒸汽、过热蒸汽 2、什么样的的⽓体可以看成是理想⽓体？答：①分⼦之间的平均距离相当⼤，分⼦的体积与⽓体的总体积相⽐可以忽略。
②分⼦之间没有相互的作⽤⼒。
③分⼦之间的相互碰撞及分⼦与器壁之间的碰撞均为弹性碰撞。
3、画图分析蒸汽初温及初压的变化对郎肯循环的影响。
①蒸汽初温的影响：保持p 1、p 2不变，将t 1提⾼，2t 1T 1T η=-则有：1T ↑，2T 不变?t η↑且乏汽⼲度：2'2x x >②蒸汽初压的影响：保持t 1、 p 2不变，提⾼p 1，2t 1T 1T η=-则有：1T ↑，2T 不变?t η↑但是乏汽⼲度：2'2x x <4、什么叫逆向循环或制冷循环？逆向循环的经济性⽤什么衡量？其表达式是什么？答：在循环中消耗机械能，把热量从低温热源传向⾼温热源的循环称为逆向循环或制冷循环。
或者在P-V 图和T-S 图上以顺时针⽅向进⾏的循环。
逆向循环的经济性评价指标有：制冷系数；ε=q 2/W net ；热泵系数：ε′=q 1/W net5、简述绝对压强、相对压强及真空度之间的关系。
答：①当绝对压强⼤于当地⼤⽓压时：相对压强（表压强）=绝对压强-当地⼤⽓压或当地绝表P P P -= ②当绝对压强⼩于当地⼤⽓压时：真空度=当地⼤⽓压-绝对压强或绝当地真空P P P -=6、绝热刚性容器中间⽤隔板分开，两侧分别有1kg N 2和O 2，其p 1、T 1相同。
若将隔板抽出，则混合前后的温度和熵有什么变化，为什么？答: ①因为是刚性绝热容器，所以系统与外界之间既没有热量交换也没有功量交换。
《工程热力学》参考试题与答案-试卷3
《工程热力学》参考试题及答案 3一．选择题（10 分）1. dq=dh-vdp 适用于系统，过程，工质。
[C] A．任意，任意，任意 B. 闭口，任意，理想气体C. 开口，可逆，任意D. 闭口，可逆，任意2. 理想气体经绝热节流后，温度。
[D]A．可能升高也可能降低 B. 升高C．降低 D. 不变3. 如图所示，以铜棒为系统进行分析：铜棒处于状态。
[B]A．平衡 B. 稳定但不平衡C．不稳定 D. 平衡且稳定4. 范德瓦尔状态方程a(P )(V m b) RT2Vm中，a 表示修正系数。
[B]A．气体分子体积修正系数 B. 内压力修正系数C．分子之间作用力修正系数D．分子之间斥力修正系数5. 压力为p 时，饱和水的熵为' s ；干饱和蒸汽的熵为'' s 。
当湿蒸汽的干度0<x<1 时，其熵为s，则。
[A]A．'' 's s s B．'' ' s s sC．' ''s s s D．' '' s s s二．判断题（10 分）1. 机械能可完全转化为热能，而热能却不能完全转化为机械能。
（×）2. 系统经历不可逆过程后，熵一定增大。
（×）3. 热机的热效率一定小于1。
（√）4. 水在湿蒸汽区发生定压吸热过程，温度升高。
（×）5. 若工质从同一初态，分别经可逆和不可逆过程，到达同一终态且两过程热源相同，那么传热量也相同。
（×）三．简答或画图分析题（30 分）6. （7 分）一闭口系统经历了一不可逆过程，已知终态熵小于初态熵，试分析此过程中热量的变化。
解：①闭口系统无质量交换；②不可逆过程：S g 0 ；③S S g S f 0 ；所以S f 0，即，此过程为一放热过程。
7. （8 分）在T-s 图上定性标出n=1.2 理想气体的压缩过程，并在图上用面积表示W 和W t 。
《工程热力学》课件
空调技术
空调系统的运行与热力学密切相关。制冷和 制热循环的原理、空调系统的能效分析以及 室内空气品质的保障等方面均需要热力学的
支持。
热力发电与动力工程
热力发电
热力学在热力发电领域的应用主要体现在锅炉、汽轮机和燃气轮机等设备的能效分析和 优化上。通过热力学原理，提高发电效率并降低污染物排放。
动力工程
热力学与材料科学的关系
材料科学主要研究材料的组成、结构、性质以及应用，而热力学为材料科学提供了材料制备、性能优 化和失效分析的理论基础。
在材料制备过程中，热力学可以帮助人们了解和控制材料的相变、结晶和熔融等过程，优化材料的性能 。
在材料性能优化方面，热力学为材料科学家提供了理论指导，帮助人们理解材料的热稳定性、抗氧化性 等性能，从而改进材料的制备工艺和应用范围。
热力学与其他学科的联系
热力学与物理学的关系
热力学与物理学在研究能量转换和传递方面有 密切联系。物理学中的热学部分为热力学提供 了基本概念和原理，如温度、热量、熵等。
热力学的基本定律，如热力学第一定律和第二 定律，是物理学中能量守恒和转换定律的具体 应用。
物理学中的气体动理论和分子运动论为热力学 提供了微观层面的解释，帮助人们理解热现象 的本质。
高效热能转换与利用技术
高效热能转换技术
随着能源需求的不断增加，高效热能转换与利用技术 成为研究的重点。例如，高效燃气轮机、超临界蒸汽 轮机等高效热能转换设备的研发和应用，能够提高能 源利用效率和减少污染物排放。
热能利用技术
除了高效热能转换技术外，热能利用技术的进步也是工 程热力学领域的重要发展方向。例如，热电转换技术、 热光转换技术等新型热能利用技术，为能源的可持续利 用提供了新的解决方案。
《工程热力学》期末考试卷及答案
昆明理工大学2012年《工程热力学》期末考试卷及答案考试科目：工程热力学 任课教师：包桂蓉一、填空题（本大题有9小题，每小题2分，共18分）1、相互接触的物体，若他们处于热平衡，则他们的___温度 __必相等。
2、 已知湿蒸汽的干度为0.2，其中干饱和蒸汽的质量为6 kg ，则饱和液体的质量为 24 kg 。
3、工质绝对压力p与大气压力pb及表压力p e 或真空度pv的关系：当p >pb时，pp p eb+=；当p <pb时，pp p vb-=。
4、用实际气体在两个恒温热源T 1和T2进行一卡诺循环，则其热效率ηt=121T T T - 。
5、在相同温度的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆循环，其热效率都 相等 ，与可逆循环的种类 无关 。
6、空气的比定容热容c v 为718)(K kg J⋅，气体常数为287)(K kg J ⋅；其比定压热容c p =1005)(K kg J ⋅ 。
7、孤立系统是热力系统与外界无任何 能量 和__物质__交换的系统。
8、熵增加的过程 不一定 (填一定或不一定)是不可逆过程。
9、抽气回热循环改善了朗肯循环，其根本原因在于 水蒸汽的平均吸热温度提高了//提高了循环热效率 。
二、名词解释（本大题有4小题，每小题3分，共12分）1、过热蒸汽：温度高于所处压力对应的饱和温度的蒸汽称为过热水蒸气。
// 对饱和蒸汽继续定压加热形成过热蒸汽。
2、闭口系统：热力系与外界无物质交换的系统。
// 与外界只有能量交换而无物质交换。
3、系统储存能：是指热力学能、宏观动能、和重力位能的总和。
// 系统中的热力学能、动能和势能。
4、热力学第二定律的克劳修斯表述：不可能把热从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。
// 热不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体。
三、简答题（本大题有4小题，每小题5分，共20分）1、热力循环按循环效果及进行方向可分为哪两类？其各自的目的是什么？ 答：按循环进行的方向和产生的效果分：正向循环与逆向循环 正循环：将热能转化为机械能。
《工程热力学》PPT课件
n从到0，放热→0 →吸热；等温线右内能增加，左内能减少。 例如压缩机压缩过程：K＞n＞１
第五节 热力学第二定律
重点掌握：
1、热力学第二定律的表述； 2、热力循环的热效率； 3、卡诺循环的热效率。
一、热力学第二定律的表述
1、热量不可能自发的、不付任何代价的由一个低温物 体传至高温物体。—热量不可能自发地从冷物体转移到
K= cp/cν：绝热指数
3、参数间的关系： 由 Pvk=常数 →P1v1k=P2v2k →P1/P2=(v2/v1)k 又 Pv=RT →P=RT/v →Tvk-1=常数 →T1/T2=(v2/v1)k-1 →T2=T1(v1/v2)k-1 =T1εk-1 4、过程量的计算： 推出： w=-u q=w+ u q=0
一、定容过程
1、定义：过程进行中系统的容积（比容）保持不变
的过程。
2、过程方程式：ν =常数 3、参数间的关系： 由 PV=RT 知，P/T=常数， 所以： P1/P2=T1/T2, P1/T1=P2/T2 4、过程量的计算： 又 q=Δ u+w， 由 W=∫PdV， 且 dV=0
→ w=0
→ q=Δ u
热力系统从一个平衡状 态到另一个平衡状态的变 化历程。
力过程。
二、膨胀功Ｗ（Ｊ）
气体在热力过程中由于体 积发生变化所做的功（又 称为容积功）
规定：热力系统对外界做功为正，外界对热
力系统做功为负。 由δ W=PdV得： dV>0，膨胀,δ W>0， 系统对外界做功； dV<0，压缩,δ W<0， 外界对系统做功； dV=0，δ W=0， 系统与外界之间无功量 传递。
四、课程的特点、要求、学时分配、考核
特点:本课程理论性较强，无多少实物供参照，课堂上的 讲授以理论分析和推导为主。
《工程热力学》试卷及标准答案评分标准《工程热力学》课件
第一部分 选择题（共15分）一、单项选择题（本大题共15小题，每题只有一个正确答案，答对一题得1分，共15分）1、压力为10 bar 的气体通过渐缩喷管流入1 bar 的环境中，现将喷管尾部截去一段，其流速、流量变化为。
【 】 A.流速减小，流量不变 B.流速不变，流量增加 C.流速不变，流量不变 D.流速减小，流量增大2、某制冷机在热源T 1= 300K ，及冷源T 2= 250K 之间工作，其制冷量为1000 KJ ，消耗功为250 KJ ，此制冷机是 【 】A.可逆的B.不可逆的C.不可能的D.可逆或不可逆的 3、系统的总储存能为 【 】 A. U B. U pV +C. 2/2f U mc mgz ++D. 2/2f U pV mc mgz +++4、熵变计算式2121(/)(/)p g s c In T T R In p p ∆=-只适用于 【 】 A.一切工质的可逆过程 B.一切工质的不可逆过程 C.理想气体的可逆过程 D.理想气体的一切过程5、系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后，欲使系统回复到初态，系统需要进行一个【】过程。
【】A.可逆绝热压缩B.不可逆绝热压缩C.边压缩边吸热D.边压缩边放热6、混合气体的通用气体常数，【】。
【】A.与混合气体的成份有关B.与混合气体的质量有关C.与混合气体所处状态有关D.与混合气体的成份、质量及状态均无关系7、贮有空气的绝热刚性密闭容器中装有电热丝，通电后如取空气为系统，则【】A.Q＞0，△U＞0，W＞0B.Q=0，△U＞0，W＞0C.Q＞0，△U＞0，W=0D.Q=0，△U=0，W=08、未饱和空气具有下列关系【】A.t＞t w＞t dB.t＞t d＞t w.C.t = t d = t wD.t = t w＞t d9、绝热节流过程是【】过程。
【】A.定压B.定温C.定熵D.节流前后焓相等10、抽汽式热电循环的结果是【】A.提高循环热效率，提高热能利用率B.提高循环热效率，降低热能利用率C.降低循环热效率，提高热能利用率D.降低循环热效率，降低热能利用率11、一个橡皮气球在太阳下被照晒，气球在吸热过程中膨胀，气球内的压力正比于气球的容积，则气球内的气球进行的是【】A.定压过程B.多变过程C.定温过程D.定容过程12、气体的容积比热是指【】A.容积保持不变的比热。
工程热力学节课考试真题及参考答案
2020年工程热力学_模拟考试_超星学习通并指出多变指数n所处的范围。
（1）理想气体压力提高，温度降低并且对外做功（2）理想气体的内能减小，熵增加并且对外做功。
解（1）该过程不可能实现(4分) 需要作图说明（2）可以实现。
1<n<k2、试述提高水蒸气朗肯可逆循环热效率的途径，并对每种方法用T-S图示说明。
（1）在相同初温和背压下，图1所示，提高蒸气初压，相当于提高了循环的平均温差，循环的热效率可以提高。
（2）在相同的蒸气初压和背压下，图2所示，新蒸气初温从t1提高到t1a，增加了循环的高温加热段，使循环温差增大，热效率可以提高；同时，可以增加终态的干度，可以提高汽轮机相对内效率。
（3）在相同的初温和初压下，图3所示，降低背压至p a2，可以使循环温差加大，从而提高热效率。
图1 提高蒸汽初压p1图1 提高蒸汽初温T1图3 降低蒸气背压p23、在压缩比和吸热量相同条件下，比较活塞式内燃机三种不同加热方式理想循环的热效率（在T-s上表示出来后比较）。
红线---定压加热循环，黑线----混合加热循环，蓝线---定容加热循环4、以两级压缩为例，作图并简要说明为什么采用级间冷却措施可以减小压气机的耗功量。
压气机的耗功以技术功计算，而技术功在P－V图上以曲线向P轴投影面积来确定。
从图形中可以看到，由于级间冷却，压气机做功的面积减小了33’22’，耗功减小。
四、计算题（共60分）1、两台卡诺热机A、B串连工作。
A热机在627o C下吸收热量，并对温度为T的热源SS释放热量。
B热机从热源SS吸收A热机排出的热量，并向27o C的低温热源放tv tm tpηηη>>可逆耗散，所以熵增加了。
3、某工程单位设计了一套系统：利用压气机提供压力为0.2MPa ，温度为550℃的空气；使其以110m/s 的速度通过绝热渐缩喷管（不考虑摩擦等不可逆因素）。
希望在喷管出口处获得Ma ＝1的气流用于其它用途。
《工程热力学》参考试题及答案
《工程热力学》参考试题及答案一、选择题（每题5分，共30分）1. 热力学第一定律表明（）A. 热量不能自发的从低温物体传到高温物体B. 热量不能完全转化为功C. 能量守恒D. 热量总是从高温物体传到低温物体答案：C2. 下列哪个过程是可逆过程？（）A. 自由膨胀B. 等温膨胀C. 等压膨胀D. 绝热膨胀答案：B3. 在热力学中，以下哪个参数是状态函数？（）A. 功B. 热量C. 温度答案：C4. 下列哪个参数表示热力学系统的内能？（）A. 温度B. 压力C. 熵D. 内能答案：D5. 在下列哪个过程中，熵增最大？（）A. 等温膨胀B. 等压膨胀C. 绝热膨胀D. 等温压缩答案：A6. 下列哪个过程是绝热过程？（）A. 等温膨胀B. 等压膨胀C. 绝热膨胀D. 等温压缩二、填空题（每题10分，共30分）1. 热力学第一定律的表达式为：△U = Q - W，其中△U 表示____，Q表示____，W表示____。
答案：系统内能的变化、系统吸收的热量、系统对外做的功2. 在等温过程中，理想气体的熵变为：△S =nRln(V2/V1)，其中n表示____，R表示____，V1表示____，V2表示____。
答案：气体的物质的量、气体常数、初始体积、终态体积3. 下列热力学过程中，熵增最小的是____过程。
答案：绝热过程三、计算题（每题20分，共40分）1. 已知某理想气体的初始状态为：T1 = 300K，P1 =1MPa，V1 = 0.1m³。
经过一个等温膨胀过程，气体的终态压力为P2 = 0.5MPa。
求气体的终态体积V2和膨胀过程中气体对外做的功W。
解：根据理想气体状态方程：PV = nRT，可得P1V1 = P2V2解得：V2 = 2V1 = 0.2m³膨胀过程中气体对外做的功为：W = P1V1ln(P1/P2) = 1 × 10⁶ × 0.1 × ln(1/0.5) = 1.69 × 10⁴ J2. 一台理想卡诺热机的热源温度为800K，冷源温度为300K。
《工程热力学》课件
热力学状态由压力、容积和温度 等多个参数所定义。
热力学循环和周期
热力学循环将热量转换为功，有 多种应用，如蒸汽循环、空气循 环、涡轮循环等。
热能和功
1
功
在物理学中，功是由力作用于物体时所
热能
2
做的功。
热能可以转化为功，例如燃料在发动机
里的燃烧可以形成热能，进而转化为引 擎的动力。
3
热力学第一定律
热力学第一定律表明能量守恒，即能量 不能被创造或破坏，只能从一种形式转 化为另一种形式。
工程热力学循环
理想气体循环
理想气体循环有多个阶段，包括 等压加热、等容冷却、等压膨胀 和等容加热。
蒸汽循环
气轮发动机循环
蒸汽循环的主要组成部分包括锅 炉、汽轮机、冷凝器和再生器等。
气轮发动机循环的主要组成部分 包括压缩机、燃烧室、高压涡轮 和低压涡轮等。应用领域1 Nhomakorabea能源领域
热力学原理和循环在能源领域和能源的
制造业
2
开发利用中有着广泛的应用，例如火电 站、核电站、风电场等。
热力学在制造过程中的应用可以提高产
品质量，减少污染和能源浪费的发生，
例如冶炼、焊接、淬火、加热等。
3
空调与制冷
热力学原理在空调和制冷领域可以提高 制冷效率，从而降低能源消耗和对环境 的影响。
工程热力学
工程热力学是研究热、功、能的转化和传递过程的一门学科。此课程将覆盖 基本概念、能量转化、热力学循环以及应用领域等内容。
为什么学习工程热力学
1 领域广泛
工程热力学应用广泛，包括能源、制造业和空调等领域。
2 提高效率
学习热力学可以帮助你理解能量转换的过程并且提高能源利用的效率。
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第一部分 选择题（共15分）
一、单项选择题（本大题共15小题，每题只有一个正确答案，答对一题得1分，共15分） 、1、压力为10 bar 的气体通过渐缩喷管流入1 bar 的环境中，现将喷管尾部截去一段，其流速、
流量变化为。
【 】
A.流速减小，流量不变
B.流速不变，流量增加
C.流速不变，流量不变
D.流速减小，流量增大 2、某制冷机在热源T 1= 300K ，及冷源T 2= 250K 之间工作，其制冷量为1000 KJ ，消耗功为250 KJ ，此制冷机是 【 】
A.可逆的
B.不可逆的
C.不可能的
D.可逆或不可逆的 3、系统的总储存能为 【 】 A. U B. U pV +
C. 2/2f U mc mgz ++
D. 2
/2f U pV mc mgz +++
4、熵变计算式2121(/)(/)p g s c In T T R In p p ∆=-只适用于 【 】 A.一切工质的可逆过程 B.一切工质的不可逆过程 C.理想气体的可逆过程 D.理想气体的一切过程
5、系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后，欲使系统回复到初态，系统需要进行一个【】过程。
【 】
A.可逆绝热压缩
B.不可逆绝热压缩
C.边压缩边吸热
D.边压缩边放热 6、混合气体的通用气体常数，【 】。
【 】
A.与混合气体的成份有关
B.与混合气体的质量有关
C.与混合气体所处状态有关
D.与混合气体的成份、质量及状态均无关系
7、贮有空气的绝热刚性密闭容器中装有电热丝，通电后如取空气为系统，则 【 】 A.Q ＞0，△U ＞0，W ＞0 B.Q=0，△U ＞0，W ＞0 C.Q ＞0，△U ＞0，W=0 D.Q=0，△U=0，W=0
8、未饱和空气具有下列关系 【 】
A.t ＞t w ＞t d
B.t ＞t d ＞t w .
C.t = t d = t w
D.t = t w ＞t d
9、绝热节流过程是【 】过程。
【 】
A.定压
B.定温
C.定熵
D.节流前后焓相等 10、抽汽式热电循环的结果是 【 】
A.提高循环热效率，提高热能利用率
B.提高循环热效率，降低热能利用率
C.降低循环热效率，提高热能利用率
D.降低循环热效率，降低热能利用率
11、一个橡皮气球在太阳下被照晒，气球在吸热过程中膨胀，气球内的压力正比于气球的容积，则气球内的气球进行的是【】
A.定压过程
B.多变过程
C.定温过程
D.定容过程
12、气体的容积比热是指【】
A.容积保持不变的比热。
B.物量单位为一立方米时气体的比热。
C.物量单位为一摩尔容积气体的比热。
D.物量单位为一标准立方米时气体的比热。
13、抽气回热循环改善了朗肯循环，其根本原因在于【】
A.每公斤水蒸汽的作功量增加了
B.排气的热能得到了充分利用
C.水蒸汽的平均吸热温度提高了
D.水蒸汽的放热温度降低了
14、孤立系统是指系统与外界【】
A.没有物质交换
B.没有热量交换
C.没有任何能量交换
D.没有任何能量传递与质交换
15、热机从热源取热1000 KJ，对外作功1000 KJ，其结果是【】
A.违反第一定律
B.违反第二定律
C.违反第一及第二定律
D.不违反第一及第二定律
第二部分非选择题（共85分）
二、判断题(本大题共10小题，每题1分,共 10 分,答A表示说法正确.答B表示说法不正确,本题只需指出正确与错误,不需要修改)
16、孤立系统的熵与能量都是守恒的。
（）
17、实际气体在压力趋于零的极限状态就成为理想气体。
（）
18、容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。
（）
19、在T—S图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。
（）
20、再热循环的主要目的是提高汽轮机尾部排汽干度。
（）
21、任一热力循环的热效率都可用η= 1－q
2/q
1
= 1－T
2
/T
1
计之。
（）
22、孤立系统达到平衡时总熵达极大值。
（）
23、一桶具有环境温度的河水与一杯沸水，前者的可用能大于后者。
（）
24、凡符合热力学第一定律的过程就一定能实现。
（）
25、卡诺循环的热效率仅取决于其热和冷源的温度，而与工质的性质无
关。
（）
三、填空题(本大题共5小题，每空1分,共12分。
)
26、混合气体由N 2和CO 2组成，已知N 2的质量成分为0.72，则混合气体的平均气体常数R g,eq = ，平均摩尔质量Me eq = 。
(N 2的摩尔质量为0.028kg/mol ，CO 2为0.044 kg/mol)
27、冬季取暖，若不采取任何其他措施，室内温度 ，室内相对湿度 。
（填增大，减少或不变）。
28、湿蒸汽的干度定义为 。
已知湿蒸汽的干度为0.2，其中干饱和蒸汽的质量为6 kg ，则饱和液体的质量为＿＿＿＿kg 。
29、氧气的平均比定压热容008000.914/(.)c p
c
c kJ kg K =，0019500.933/(.)c p
c
c kJ kg K =，
则0019580c
p
c
c = ， 0019580c v
c
c = 。
30、范德瓦尔方程式的表达式为： ，其中常数a
是对 的修正。
常数b 是对 的修正。
四、名词解释(本大题共4小题，每题 4分,共16分。
)
31、干饱和蒸汽、湿饱和蒸汽和过热蒸汽—
32、热容的定义和单位—
33、湿空气的露点—
34、控制质量—
五、简答题(本大题共3小题，每题 4分,共12分。
)
35、定压、定温、绝热和定容四种典型的热力过程，其多变指数的值分别是多少？
36、简述蒸汽参数对朗肯循环效率的影响。
37、准平衡过程与可逆过程有何共同处?有何区别?有何联系?
六、计算题（本大题共4小题，共35分。
)
38、某蒸汽动力厂按一级抽汽回热（混合式）理想循环工作，如图所示，已知新蒸汽参数p
1
=4.0MPa，
t 1=4200C，汽轮机排汽压力p
2
=0.007MPa，抽汽压力p
A
=0.4MPa，忽略泵功。
试求：
（1）定性画出循环的T-s图；（2）抽汽系数α；
（3）循环吸热量q
1，放热量q
2
及输出净功ω
net
；
（4）循环热效率；（15分）
39、一闭口系从状态1沿1-2-3途径到状态3，传递给外界的热量为47.5kJ，而系统对外作功为30kJ，如图所示。
（1）若沿1-4-3途径变化时，系统对外作功15kJ，求过程中系统与外界传递的热量。
（2）若系统从状态3沿图示曲线途径到达状态1，外界对系统作功6kJ，求该过程中系统与外界传递的热量。
（3）若U
2=175kJ,U
3
=87.5kJ，求过程2-3传递的热量及状态1的热力学能。
（7分）
40、m=2.26kg理想气体的气体常数R
g =430J/(kg.k)，比热比κ=1.35。
初温T
1
=477K，经可逆定
容过程后终温T
2
=591K。
求Q、ΔU、W、ΔS。
（7分）
41、空气可逆绝热流过一喷管，入口压力p
1=0.7MPa，温度t
1
=800℃，出口压力p
2
=0.15MPa，此
喷管是什么外型的喷管?入口空气流速忽略不计，比热容和比热比取定值，分别为
c p =1.004kJ/(kg·K)，κ=1.4，R
g
=287J/(kg.k)。
求喷管出口空气的温度、流速、马赫数。
（7分）。