工程热力学第三版电子教案第章自我考试题

工程热力学第三版电子教案第章自我考试题

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第三章自我测验题

1、填空题

（1）气体常数R g与气体种类_____关，与状态_____关。通用气体常数R与气体种类______关，与状态_____关。在SI制中R的数值是_____，单位是______。

（2）质量热容c，摩尔热容C m与容积热容C'之间的换算关系为_________。

（3）理想气体的Cp及Cv与气体种类______关，与温度_________关。它们的差值与气体种类_______关，与温度_______关。它们的比值与气体种类_________关，与温度_______关。（4）对于理想气体，d U＝Cv d T，d h=Cp d T。它们的适用条件分别是________。

（5）2kg氮气经定压加热过程从67℃升到237℃。用定值比热容计算其热力学能约变化为________，吸热量为________。接着又经定容过程降到27℃，其焓变化为______，放热量为_______。

2、利用导出多变过程膨胀功的计算公式，利用导出多变过程技术功的计算公式。

3、公式（1），以及（２），这两组公式对于理想气体的不可逆过程是否适用？对于实际气体的可逆过程是否适用？怎么样修改才适用于菲理想气体的可逆过程？

4、绝热过程中气体与外界无热量交换，为什么还能对外作功？是否违反热力学第一定律？

5、试将满足以下要求的理想气体多变过程在p－v图和T－s图上表示出来。

（1）工质又膨胀，又放热。

（2）工质又膨胀、又升压。

（3）工质又受压缩、又升温，又吸热。

（4）工质又受压缩、又降温，又将压。

（5）工质又放热、又降温、又升压。

6、理想气体的3个热力过程如图所示，试将3种热力过程定性地画在p-v图上；分析3个过程多变指数的范围，井将每个过程的功量、热量及热力学能变化的正负号填在表中。

7、试将图示的p－v图上的2个循环分别表示在T－s图上。

8、为了检查船舶制冷装置是否漏气，在充人制冷剂前，先进行压力实验，即将氮气充入该装置中，然后关闭所有通大气的阀门，使装置相当于一个密封的容器。充气结束时，装置内氮的表压力为 1MPa，温度为 27 ℃。 24 h后，环境温度下降为 17℃（装置中氮气温度也下降到17℃），氮气的表压力为934.5kPa。设大气压力为O.1MPa，试问氮气是否漏气？

9、氧气瓶容积为10立方厘米，压力为20MPa。温度为20℃。该气瓶放置在一个O.01立方米的绝热容器中，设容器内为真空。试求当氧气瓶不慎破裂，气体充满整个绝热容器时，气体的压力及温度，并分析小瓶破裂时气体变化经历的过程。

10、绝热刚性容器用隔板分成两部分。使V A＝2V B＝3立方米，A部分储有温度为20℃、压力为0.6MPa的空气，B为真空。当抽去隔板后，空气即充满整个容器，最后达到平衡状态。求：（1）空气的热力学能、焓和温度的变化；（2）压力的变化；（3）熵的变化。

11、如图所示，为了提高进入空气预热器的冷空气温度，采用再循环管。已知冷空气原来的温度为20℃，空气流量为 90 000 立方米/h，从再循环管出来的热空气温度为350℃。若将冷空气温度提高至40℃，求引出的热空气量（标准状态下）。用平均比热咨表数据计算，设过程进行中压力不变。又若热空气再循环管内的空气表压力为1.47kPa，流速为20m/s，当地的大气压力为100kPa，求再循环管的直径。

12、1kg空气，初态p1＝1.0MPa，t1＝500℃，在气缸中可逆定容放热到p2＝0.5MPa，然后可逆绝热压缩到t3=500℃，再经可逆定温过程又回到初态。求各过程的△u，△h，△s及w和q各为多少？并在p－v图和T－s图上画出这3个过程。

13、某储气筒内装有压缩空气，当时当地的大气温度t0=25℃，大气压力p0=98kPa，问储气筒内压力在什么范围才可能使放气阀门打开时，在阀附近出现结冰现象？

14、柴油机的气缸吸入温度为t1＝50℃、压力为p1＝0.1MPa的空气外0.032立方米。经过多变压缩过程，使气体的压力上升为p2＝3.2MPa，容积为V2=0.00213立方米，求在多变过程中，气体于外界交换的热量、功量以及气体的热力学能的变化

15、在一个承受一定重量的活塞下装有20℃的空气0.4kg，占据容积0.2立方米，试问当加入20kJ 热量后，其温度上升到多少？并作了多少功？若当活塞达到最后位置后予以固定，以后再继续加入20kJ热量，则其压力上升至多少？

16、某双原子理想气体在多变过程（n＝1.18）中作了膨胀功660kJ/kg，温度从650℃降到40℃，试求气体热力学能及熵的变化，以及气体在过程中的吸热量。

17、在一个绝热的封闭气缸中，配有一无摩擦的且导热良好的活塞，活塞将气缸分为在、右两部分，如图所示。初始时活塞被固定，左边盛有1kg的压力为O.5MPa、温度为350℃的空气，右边盛有3kg的压力为0.2MPa，温度为450K的二氧化碳。求活塞可自由移动后，平衡温度及平衡压

力

第三章自测题答案1、

（1）有，无。无，无。8.314，J/（mol*K）

（2）Cm=Mc=22.41C'

（3）有，有。有，无。有，有。

（4）理想气体的任何工质，任何过程。

（5）252.4kJ，353.3kJ,-436.5kJ, 311.8kJ

8、

有漏气2.8%

9、

（1）取绝热容器为系统，由能量方程，得终态温度为20℃。（2）利用状态方程求出终态压力为20kPa

（3）小瓶破裂时气体经过得是不可逆绝热过程

10、

（1）取整个绝热容器为系统，得△T=△U=△H=0；

（2）△p＝－0.2MPa

（3）△S＝2490.5J/K

11、

5686.5立方米/h ， 0.478m

12、

1－2定容过程：q=-277.5kJ/kg，△h=-388kJ/kg，△s=-0.4977kJ/(kg*K)，w=0

2－3定熵过程：w=-277.5kJ/kg，△h=388kJ/kg，△s=0，q=0

3－1定温过程：q=w=384.4kJ/kg，△h=△u＝0，△s=0.4977kJ/(kg*K)

13、

将放气过程视为可逆绝热过程，根据定熵过程状态参数之间得关系可得：P≤133.3kPa.

14、

多变指数为1.28，气体质量为0.0345kg

15、

包含两个过程：定压过程1－2，定容过程2－3；69.8℃， 5.72kJ， 335.8kPa

16、

△u＝－297.4kJ/kg，△s=0.644kJ/(kg*K)，q＝326.6kJ/kg

17、425.6K， 246.2kPa