湖南大学工程热力学试题及答案1
工程热力学习题集(含答案)
o o
【解】 (1) 若任意温度在牛顿温标下的读数为 TN，而热力学温标上的读数为 T，则：
T / o N − 100 200 − 100 = N 373.15 − 273.15 T/K − 273.15
即
T/K =
故
373.15 − 273.15 (TN / o N − 100) + 273.15 200 − 100
例 2.5 图
5
【解】 以例 2.5 图中入口、开口和开口系组成的闭口系为研究对象，其能量方程为
q = Δu + w = Δu + ∫ pdv = Δ (u + pv ) − ∫ vdp = Δh + wt
2 2 1 1
（a）
以例 2.5 图中虚线包围的开口系为研究对象，其稳定工况的能量和质量方程分别为
⎧ pg,A = pI − p0 ⎪ ⎨ pg,B = pI − pII ⎪p = p − p II 0 ⎩ g,C
解得
⎧ pg,C = pg,A − pg, B = 190kPa ⎪ ⎨ pI = pg,A + p0 = 362.3kPa ⎪ p = p + p = 192.3kpa g,C 0 ⎩ II
(
2
) 中的常数 A、B 的数值。
10 = R0 ⎧ ⎪ 4 ⎨ 14.247 = R0 (1 + 100A + 10 B) ⎪27.887 = R (1 + 446A + 1.989 × 105 B) 0 ⎩
联立求解，可得：
R0 = 10Ω A = 4.32 ×10−3 1/ ℃ B = −6.83 ×10−7 1/ ℃
2 ⎞ ⎛ ⎞ c12 c2 －W +⎛ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 2 = 0 Q h + + gz m h + + gz － sh 1 1 1 2 2 ⎜ ⎟ ⎜ ⎟m 2 2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ 1 − m 2 = 0 m
(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。
(完整版)工程热力学习题册有部分答案
第一篇工程热力学第一章基本概念及气体的基本性质第二章热力学第一定律一、选择题3、已知当地大气压P b , 真空表读数为Pv , 则绝对压力P 为（a ）。
(a) P=P b -Pv （b ）P=Pv -P b （c ）P=P b +Pv4、.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为( b )A.真空p v=0.08MpaB.表压力p g=0.08MPaC.真空p v=0.28MpaD.表压力p g=0.28MPa5、绝对压力p, 真空pv，环境压力Pa间的关系为( d )A.p+pv+pa=0B.p+pa－pv=0C.p－pa－pv=0D.pa－pv－p=06、气体常量R( d )A.与气体种类有关,与状态无关B.与状态有关,与气体种类无关C.与气体种类和状态均有关D.与气体种类和状态均无关7、适用于（ c ）(a) 稳流开口系统(b) 闭口系统(c) 任意系统(d) 非稳流开口系统8、某系统经过一个任意不可逆过程达到另一状态，表达式（c ）正确。
(a) ds ＞δq/T （b ）ds ＜δq/T （c ）ds=δq/T9、理想气体1kg 经历一不可逆过程，对外做功20kJ 放热20kJ ，则气体温度变化为（b ）。
(a) 提高（b ）下降（c ）不变10、平衡过程是可逆过程的（b ）条件。
(a) 充分（b ）必要（c ）充要11、热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的（ a ）(a) 膨胀(b) 压缩(c) 凝结(d) 加热13、经历一不可逆循环过程，系统的熵（ d ）(a) 增大（b ）减小（c）不变（d ）可能增大，也可能减小14、能量方程适用于（ d ）(a) 只要是稳定流动，不管是否为可逆过程（b）非稳定流动，可逆过程(c) 非稳定流动，不可逆过程(d) 任意流动，任意过程15、理想气体可逆绝热过程中的技术功等于（a ）(a) －△ h （b ）u 1 -u 2 （c ）h 2 -h 1 （d ）－△ u16、可以通过测量直接得到数值的状态参数（ c ）(a) 焓(b) 热力学能(c) 温度(d) 熵18、若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的△S 必( b )可逆过程△S。
湖南大学工程热力学试题及答案
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……（）2. 理想气体只有取定值比热容时，才能满足迈耶公式3. …………）（不可逆过程不能T-s图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。
4. 卡诺循环的热效率一定大于其它循环的热效率。
…………………………（）5. 稳定流动能量方程适用于所用工质的稳定流动情况，不论过程是否可逆，有无耗散效应。
……………………（）6. 自发过程都是不可逆过程，非自发过程都是可逆过程。
…………………（）7. 活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。
………………（）8. 经不可逆循环，系统与环境无法完全恢复原态。
……………………………（）9. 熵产大于0的过程必为不可逆过程。
………………………………………（）10. 实际气体绝热自由膨胀之后，其热力学能不变。
…………………………（）三、选择题（每小题2分，共20分）1. 理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：（）。
A.热力学能；B.熵；C.压力；D.温度?pdv??uq?）2. B适用于（一切气体可逆过程B A理想气体可逆过程理想气体准静态过程DC理想气体一切过程3. 下面参数中，量纲不相同的有（ B ）A. 比热容B. 比焓C. 质量气体常数D. 比熵4. 若空气进行可逆定压加热过程，则：（ C ）。
A.空气作功量大于其热力学能增量；B.空气作功量等于其热力学能增量；C.空气作功量小于其热力学能增量；D.无法确定5. 下列三种状态的空气，哪种状态的熵最大？（ A ）。
A. 100o C，20bar；B. 200o C，10bar；C. 100o C，10bar；D. 150o C，15barTT=250K之间工作，其输入功W为某制冷机在热源6. 及冷源=300K25kJ，从冷源吸12热量Q 为110kJ，此制冷机是（ C ）。
,2..D.可逆或不可逆的 B.不可逆的； C.不可能的；A.可逆的；）。
湖南大学 工程热力学 第4章 理想气体热力过程(复习题)
第4章 理想气体热力过程及气体压缩4．1 本章基本要求熟练掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p 、v 、T 、∆u 、∆h 、∆s 的计算，过程量Q 、W 的计算，以及上述过程在p -v 、T -s 图上的表示。
4．2 本章重点结合热力学第一定律，计算四个基本热力过程、多变过程中的状态参数和过程参数及在p -v 、T -s 图上表示。
本章的学习应以多做练习题为主，并一定注意要在求出结果后，在p -v 、T -s 图上进行检验。
4．3 例 题例1．2kg 空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆过程，如图4.1，从初态1p =9.807bar,1t =300C 膨胀到终态容积为初态容积的5倍，试计算不同过程中空气的终态参数，对外所做的功和交换的热量以及过程中内能、焓、熵的变化量。
图4.1解：将空气取作闭口系对可逆定温过程1-2，由过程中的参数关系，得bar v v p p 961.151807.92112=⨯== 按理想气体状态方程，得111p RT v ==0.1677kg m /3125v v ==0.8385kg m /312T T ==573K 2t =300C 气体对外作的膨胀功及交换的热量为1211lnV V V p Q W T T ===529.4kJ 过程中内能、焓、熵的变化量为12U ∆=0 12H ∆=0 12S ∆=1T Q T=0.9239kJ /K 或12S ∆=mRln12V V =0.9238kJ /K 对可逆绝热过程1-2′, 由可逆绝热过程参数间关系可得kv v p p )(211'2= 其中22'v v ==0.8385kg m /3 故 4.12)51(807.9'=p =1.03barRv p T '''222==301K '2t =28C气体对外所做的功及交换的热量为)(11)(11'212211T T mR k V p V p k W s --=--==390.3kJ 0'=s Q过程中内能、焓、熵的变化量为kJ T T mc U v 1.390)(1212''-=-=∆ 或kJ W U 3.390212'-=-=∆kJ T T mc H p 2.546)(1212''-=-=∆ '12S ∆=0例2. 1kg 空气多变过程中吸取41.87kJ 的热量时，将使其容积增大10倍，压力降低为1/8，求：过程中空气的内能变化量，空气对外所做的膨胀功及技术功。
《工程热力学》期中测试题参考答案
2013年湖南大学《工程热力学》期中测试题姓名： 班级： ；学号：一、判断题（正确的划“√”，错误的划“×”，每小题2分，共20分）1. 理想气体只有取定比热容时，才能满足迈耶公式c p -c v =R g 。
………………………………………（ × ）2. 经不可逆循环，系统与外界均无法完全恢复原态。
…………………………………………………（ × ）3. 某容器中气体的压力为1MPa ，而被密封在压力为0.5MPa 的空间中用来测量该容器压力的压力表的读数是0.5MPa 。
………………………………………………………………………………………（ √ ）4. 由于Q 和W 都是过程量，故(Q-W) 也是过程量。
…………………………………………………（ × ）5. 活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。
………………………………………（ × ）6. 系统中发生吸热过程系统熵必增加。
………………………………………………………………（ × ）7. 只要知道闭口系统发生某个过程前后的熵差值就可求出整个过程中系统与外界交换的热量。
（ × ）8. 热力学恒等式du =Tds -pdv 与过程可逆与否无关。
…………………………………………………（ × ）9. 对于可逆过程有δQ =T d S ，对于不可逆过程有δQ ＞T d S 。
…………………………………………（ × ）10. 理想气体的内能、焓和熵都是温度的单值函数。
…………………………………………………（ × ）二、选择题（每小题3分，共30分）1.工质进行了一个吸热，升温，压力增加的多变过程，则多变指数n 满足：…………………………（ C ）A. 0<n <1；B. 1<n <k ；C. n >k D 不能确定2. 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：……………（ D ） A 可逆绝热压缩过程； B 不可逆绝热压缩过程；C 边压缩边吸热过程； D 边压缩边放热过程3. 一定量的理想气体经历一个不可逆过程，对外做功15kJ ，放热5kJ ，则气体温度变化为：………（ B ）A 升高；B 降低.C 不变D 不能确定4. 对于理想气体，下列参数中（ ）不是温度的单值函数。
工程热力学习题及答案
题目类型一、填空题二、简答题三、分析推理题四、证明题五、说明题六、计算题一、填空题（共30分，每空1分）1、可逆过程是准静态过程的充分条件。
2、系统与外界既无能量交换又无质量交换的系统叫做孤立系统。
3、如大气压力为0.1MPa，则容器内真空度的最大值为0.1 MPa。
4、处于平衡状态的系统，其内部不存在势差。
5、膨胀功、技术功以及系统进出口的流动功四者的关系式为w t+p2v2=w+p1v16、制冷系数的取值范围是（0，+∞）。
7、范德瓦尔方程提出的基本观点为：实际气体分子本身占有体积，实际气体分子间存在吸引力。
8、压缩因子的定义是实际气体的比热与按理想气体求得的比热的比值。
9、定容过程加给系统的热量用于提高系统的内能；定压过程加给系统的热量用于提高系统的焓。
10、理想气体的真实比热不仅与气体的种类有关，还与气体的温度有关。
11、气体总压力与分压力之间遵循道尔顿定律；总容积与分容积之间遵循阿密盖特定律。
12、闭口系统的特点是控制质量；开口系统的特点是控制体积。
13、理想气体绝热节流前后，熵增大，温度不变。
14、活塞式压缩机的余隙对排气量有影响；对单位压缩轴功无影响。
15、在卡诺循环中，对热效率影响较大的是低温热源的温度。
16、凝华现象只有在物质的三相点压力以下才可能发生。
17、热力学第二定律的数学表达式为ds iso≥0 。
18、喷水蒸气加湿的过程为等温加湿过程，喷水加湿的过程为等焓加湿过程。
19、如1 kg湿空气中含有0.5kg水蒸气，则这种湿空气的含湿量为1000g/kg（a）。
20、获得超音速气流的两个条件是βb≤βc和采用渐缩渐扩喷管。
21、相对于蒸气压缩制冷而言，空气压缩制冷的缺点是制冷系数小；和单位工致的制冷量小。
22.在等熵流动中，由亚音速气流加速为超音速气流的过程中，以下参数是如何变化（增大、减小）：温度减小、比容增大、音速减小。
二、简答题：（共20分，每小题5分）１、简述背压式热电循环的原理，说明其意义。
工程热力学习题集附答案
4．系统经一热力过程，放热8kJ，对外作功26 kJ。为使其返回原状态， 对系统加热6 kJ，问需对系统作功多少？ 5．一卡诺机工作在800℃和20℃的两热源间，试求： （1） 卡诺机的热效率； （2） 若卡诺机每分钟从高温热源吸入1000 kJ热量，此卡诺机净 输出功率为多少kW？ （3） 求每分钟向低温热源排出的热量。 6．空气从相同初态、℃经定容过程至终温℃，试求吸热量、膨胀功、 技术功和初终态焓差。（空气的，，。） 8、封闭气缸中气体初态p1=8MPa，t1=1300℃，经过可逆多变膨胀过程 变化到终态p2=0.4MPa，t2=400℃。已知该气体的气体常数 Rg=0.287kJ/(kg·K)，比热容为常数，cV=0.716 kJ/(kg·K)。 （1）求多变过程的多变指数； （2）求多变过程的膨胀功； （3）试判断气体在该过程中各是放热还是吸热的？ 9.m=2.26kg理想气体的气体常数Rr=430J/(kg·k)，比热比k=1.35。初温 T1=477K，经可逆定体过程后终温T2=591K。求Q、ΔU、W、ΔS。 10.设炉膛中火焰的温度恒为tr=1500℃，汽锅内蒸汽的温度恒为 ts=500℃，环境温度为 t0=25℃，求火焰每传出1000kJ热量引起的熵产和作功能力损失。 11.空气可逆绝热流过一喷管，入口压力p1=0.7MPa，温度t1=800℃，出 口压力p2=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cp=1.004kJ/(kg·K)，k=1.4，求喷 管出口空气的温度、流速、马赫数。 12. m=1.5kg空气按可逆定温过程由初态T1=328K,P1=0.25×106Pa变化到 终态P2=0.15×106Pa，空气的Rr=0.287KJ/(kg·k)，试求此定温过程的
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2. 理想气体只有取定值比热容时，才能满足迈耶公式g
v p R c c =-。
……（ ）
3. 不可逆过程不能T-s 图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。
………… （ ）
4. 卡诺循环的热效率一定大于其它循环的热效率。
…………………………（ ）
5. 稳定流动能量方程适用于所用工质的稳定流动情况，不论过程是否可逆，有无耗散效应。
……………………（ ）
6. 自发过程都是不可逆过程，非自发过程都是可逆过程。
…………………（ ）
7. 活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。
………………（ ）
8. 经不可逆循环，系统与环境无法完全恢复原态。
……………………………（ ）
9. 熵产大于0的过程必为不可逆过程。
………………………………………（ ） 10. 实际气体绝热自由膨胀之后，其热力学能不变。
…………………………（ ） 三、选择题（每小题2分，共20分）
1. 理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：（ ）。
A.热力学能；
B.熵；
C.压力；
D.温度 2. ⎰
+∆=pdv u q 适用于 （ B ） A 理想气体可逆过程 B 一切气体可逆过程
C 理想气体一切过程
D 理想气体准静态过程
3. 下面参数中，量纲不相同的有（ B ）
A. 比热容
B. 比焓
C. 质量气体常数
D. 比熵 4. 若空气进行可逆定压加热过程，则：（ C ）。
A.空气作功量大于其热力学能增量；
B.空气作功量等于其热力学能增量；
C.空气作功量小于其热力学能增量；
D.无法确定 5. 下列三种状态的空气，哪种状态的熵最大（ A ）。
A. 100ºC ，20bar ；
B. 200ºC ，10bar ；
C. 100ºC ，10bar ；
D. 150ºC ，15bar 6. 某制冷机在热源1T =300K 及冷源2T =250K 之间工作，其输入功W 为25kJ ，从冷源吸热量Q ,2为110kJ ，此制冷机是（ C ）。
A.可逆的；
B.不可逆的；
C.不可能的；
D.可逆或不可逆的 7.工质不可逆稳态稳流经某控制容积，则此控制容积内，则：（ B ）。
A.储能不变，熵增大
B.储能不变，熵不变
C.储能增大，熵增大
D.储能增大，熵不变
8. 理想气体进行了一个降温，升压的多变过程，则多变指数n 满足：( B )
A. n >k ； <k ； =k D 不能确定 9. 系统经过不可逆循环过程后，其熵变 ( B )
A.大于0；
B.等于0；
C.小于0；
D.不定
10. 在密闭门窗的房间内，有一台启动的冰箱，将冰箱门打开，经一段时间运行，则室内温度将（ B ）
A.降低；
B.升高；
C.不变；
D.不定 四、简答题（共15分）
1. 某理想气体经历了下述循环：某理想气体经历了下述循环：（I ）等容吸热，压强从P1升高到P2；（II ）可逆绝热膨胀，压强从P2又回到P1；（III ）等压压缩，体积又回
到循环的初始值，分别在p-v 图及T-s 图上画出这个循环。
（5分） 答：
P 0
T
S
2. 热力学第一定律和第二定律的实质分别是什么写出各自的数学表达式。
（10分）
答：热力学第一定律实质上就是能量守恒与转换定律，即热力过程中参与转换和传
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递的能量在数量上是守恒的。
其表达式为dE iso =0。
对于常用的闭口系和稳定流动开口系其表达式为q=Δu+w 和q=Δh+1/2Δc f 2
+g Δz+w s =Δh+w t 。
热力学第二定律实质上揭示了热力过程的方向、条件和限度，揭示了能量品质的高低。
只有同时满足热力学第一定律和第二定律的过程才能实现。
其表达式为
dS iso ≥0、0
≤⎰T
q
δ或
⎰
≥∆T
q
s δ。
3. 压气机高压缩比时为什么采用多级压缩中间冷却方式（画图说明） 答：采用多级压缩、中间冷却，有如下一些好处：
1）可降低排气温度 2）可减少压气机耗功量 3）对于活塞式压气机可提高压气机的容积效率
五、计算题（共40分）
1. 空气在气缸中被压缩，由p 1=，t 1=35℃经多变过程达到p 2=，如多变指数n=，在压缩过程中放出的热量全部为环境所吸收，环境温度T 0=300K ，如压缩1kg 空气，求由环境与空气所组成的孤立系统的熵的变化。
空气气体常数R g =(kg ·K)、比热容可取定值，
c p =(kg ·K)（15分）
解：
kg p T R /m 737.010
*2.1308*287v 3
5
1
1g 1==
=
n n p p
T 1
1
212*T -=）（=308*（1/） =
kg p T R /m 153.010
*0.133.45*287v 3
6
2
2g 2==
=
）（K kg kJ R c g p ⋅=-=-=/717.0287.0004.1c v
k=
kJ
T T c n k n m
v 09.23)3084.533(*717.0*35
.04
.135.1*1)(1mq Q 12-=--=---==
)737
.0153.0ln 287.03084.533ln 717.0(*1)ln ln
(12121+=+=∆v v R T T c m S g v =
K
kJ /077
.0300/09.232==∆S K
kJ /02.0=∆S K
kJ / 某理想气体循环1-2-3-1
如图所示（12为定容加热、23为等熵膨胀、31为等压放热），试：
(1) 画出该循环的T-s 图； (2) 导出该循环热效率ηt 与λ=
1
2
p p 的关系； (3) 分析λ=12p p
对热效率的影响。
（15分） 解：（1）T-s 图如下图所示：
（2）)
1/()1/(1)()(11121
3121312
---=---=-
=T T T T k T T c T T c q q v p t η 由于1312s s ∆=∆，则
1312
ln ln
T T c T T c p v = 于是
k T T T T )(1
312
= 又1-2为定容过程，则
装订
线
（题目不得超过此线）
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湖
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λ==1212p p T T ，则k k T T
T T /1/11
213)(λ== 故1
11/1---=λληk t k
（3）当λ增大时，循环效率ηt 增大。
3. 已知A 、B 、C 3个恒温热源的温度分别为500K ，400K 和300K ，有可逆机在这3个热源间工作。
若可逆机从A 热源净吸入3000kJ 热量，输出净功400kJ ，试求可逆机与B 、C 两热源的换热量，并指明其方向。
（10分） 解：W Q Q Q C B A +=+
0=+--=
∆C
C
B B A A iso T Q T Q T Q S 代入数据：
4003000+=+C B Q Q
0300
4005003000=+--C B Q Q 解得：3200-=B Q 600-=c Q。