工程热力学北交大期末考试试题.

北京交通大学《工程热力学》期末试题

填空题(每空1分，共10分)

1.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为___孤立系____。

2.在国际单位制中温度的单位是___开尔文(K)____。

3.根据稳定流动能量方程，风机、水泵的能量方程可简化为___－ws=h2－h1 或 －wt=h2－h1____。

4.同样大小的容器内分别储存了同样温度的氢气和氧气，若二个容器内气体的压力相等，则二种气体质量的大小为

2

H m __小于_____

2

O m 。

5.已知理想气体的比热C 随温度的升高而增大，当t2>t1时，

2

1

2

t t t 0

C

C 与的大小

关系为___2

2

1t 0t t C

C >____。

6.已知混合气体中各组元气体的质量分数ωi 和摩尔质量Mi ，则各组元气体的摩

尔分数χi 为___

∑=ω

ωn

1

i i

i

i

i M /M /____。

7.由热力系与外界发生___热量____交换而引起的熵变化称为熵流。

8.设有一卡诺热机工作于600℃和30℃热源之间，则卡诺热机的效率为____65.29%___。

9.在蒸汽动力循环中，汽轮机排汽压力的降低受___环境____温度的限制。 1.与外界既无能量交换也无物质交换的热力系称为___孤立__热力系。 2.热力系的储存能包括__热力学能、宏观动能、重力位能___。

3. 已知某双原子气体的气体常数Rg=260J/(kg · k) ， 则其定值比热容cv=__650___J/(kg ·k)。

4.已知1kg 理想气体定压过程初、终态的基本状态参数和其比热容，其热力学能的变化量可求出为Δu=__ cp(T2－T1)___。

5.定值比热容为cn 的多变过程，初温为T1,终温为T2，其熵变量Δs=_____。

6.水蒸汽的临界压力为__22.12___MPa 。

7.流体流经管道某处的流速与__当地音速___的比值称为该处流体的马赫数。 8.汽轮机的排汽压力越低，循环热效率越高，但排汽压力的降低受到了__环境温度___的限制。

9.未饱和湿空气的相对湿度值在__0 与1___之间。

1．理想气体多变指数n=1，系统与外界传热量q=_________；多变指数n=±∞， 系统与外界传热量q=_________。

2．卡诺循环包括两个_________过程和两个_________过程

3．水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________，在高温时较__________， 在临界温度为__________。

4．在T —S 图上，定压线的斜率是_________；定容线的斜率是_________ 5．理想气体音速的计算式：_________，马赫数的定义式为：_________

1、功W ; 内能U

2、定温变化过程， 定熵变化

3、小， 大， 0

4、对数曲线，对数曲线

5、 a ==

c M a =

1．理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2．蒸汽的干度定义为_________。

3．水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________，在高温时较__________，在临界温度为__________。

4．理想气体的多变比热公式为_________

5．采用Z 级冷却的压气机，其最佳压力比公式为_________ 1、大于0，小于 ;

2、湿蒸汽中含干蒸汽的质量/湿蒸汽的总质量

3、小， 大， 0

4、

1n v

n c c n κ

-=

-

5、βi = （PZ+1 / P1）1 / Z

四、名词解释题（本大题共5小题，每小题3分，共15分） 1、理想气体: 理想气体满足克拉贝龙状态方程的气体;或者是指由相互间没有作用力的分子构成的气体,且分子本身是不占据体积的弹性质点.

2、水蒸汽的临界状态：当压力高于确定的临界压力时，定压下的蒸气发生过程不再经历预热、气化和过热三个阶段，而是在温度为临界温度时连续地从液态转变为气态，这种由临界压力和临界温度确定的状态称为临界状态。

过热度：过热蒸气的温度与同压下的饱和温度之差称为过热度，单位为开尔文或摄氏度

3、湿空气的绝对湿度：湿空气中水蒸气的密度，符号ρV

4、湿空气的相对湿度：湿空气中水蒸气的密度ρV 与其相应温度下的最大密度ρS 之比

5.熵产：不可逆过程中，不可逆因素引起的熵的变化称为熵产。

6.稳定流动：是指流体流经管道中任意点的热力状态参数及流速等均不随时间而变化的流动过程。

7.湿空气的焓：湿空气的焓值等于干空气的焓值与水蒸气的焓值之和。

8.控制质量:闭口系内包含的物质量是恒定的，这种作为研究对象的恒量物质称为控制质量。

9.热量的无效能:热源提供的热量，在环境为冷源的卡诺循环中，不能转换为功的部分。

10.水蒸汽的饱和状态:汽化和液化速率相等，成为一种汽液相变的动态平衡的状态。

11. 湿空气的含湿量:一定体积的湿空气中所含水蒸汽的质量与其中所含干空气质量的比值。或湿空气中，每1kg 干空气中所含水蒸汽的质量。

孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换的系统。

焓：为简化计算，将流动工质传递的总能量中，取决于工质的热力状态的那部分能量，写在一起，引入一新的物理量，称为焓。

热力学第二定律：克劳修斯(Clausius)说法：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。开尔文一浦朗克(Kelvin —Plank)说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。 相对湿度：湿空气的绝对湿度v ρ与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度s ρ的比值，称为相对湿度ϕ。

卡诺定理：1．所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环，其热效率都相等，与采用哪种工质无关。2．在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。

理想气体：气体分子本身所具有的体积与其所活动的空间相比非常小，分子本身的体积可以忽略，而分子间平均距离很大，分子间相互吸引力小到可以忽略不计时，这种状态的气体便基本符合理想气体模型。

水蒸气的汽化潜热：将1kg 饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需的热量。

五、简答题（本大题共5小题，每小题5分，共25分）

1.何谓水蒸汽参数座标图中的一个点、两条线、三个区域和五种状态？ 一点:临界状态点,其在水蒸汽参数座标图中的位置随工质而异;

二线:饱和蒸气线(上界线):不同压力下饱和蒸气状态的连线.饱和液线(下界线):不同压力下饱和液状态的连线。上、下界线合在一起又称为饱和线。 三区：未饱和液区（过冷液区），湿蒸气区，过热蒸气区 五态：未饱和液（过冷液），饱和液，湿饱和蒸汽，（干）饱和蒸汽，过热蒸汽 2.卡诺循环热效率表达式说明了哪三个重要问题？

a.提高热源温度TH 和降低冷源温度TL 是提高两恒温热源间可逆循环热效率的根本途径与方法;

b.TL=0和TH →∞是不可能的,故热机热效率恒小于100%;

c.当TH=TL 时,ηC=0,说明单一热源热机是造不成的.

3.平衡状态与稳定态有什么联系与区别? 平衡态是指热力系的宏观性质不随时间变化的状态。稳定态是指热力系的状态不随时间而变化的状态。平衡必然稳定，稳定未必平衡。

4.能量方程q=△u+w 和q=Cv △T+⎰2

1pdv 的适用条件有何不同? 前者：闭口系、任

意工质、任意过程；后者：闭口系、理想气体、可逆过程。

5.夏天，自行车在被太阳晒得很热的马路上行驶时，为什么容易引起轮胎爆破?

轮胎内气体压力为P=

V MR ,T V MR r

r 为常数，当T 升高时P 随之升高，容易引起爆破。

6.不可逆过程熵的变化如何计算?

可以选择相同初、终状态间可逆过程熵的变化来计算。 7.准平衡过程与可逆过程有何共同处?有何区别?有何联系?