【良心出品】工程热力学计算练习题和证明题
工程热力学计算练习题和证明题
工程热力学计算练习题1、设工质在K T H 1200=的恒温热源和K T L 300=的恒温冷源间按热力循环工作，已知吸热量为150kJ ，求热效率和循环净功。
2、5kg 氧气初态为p 1＝0.8MPa 、T 1＝800K ，经可逆定压加热过程达到1200K 。
设氧气为理想气体，比热容为定值，摩尔质量M ＝32×10－3kg/mol ，试求氧气终态的体积V 2、热力学能变量ΔU 、焓变量ΔH 、熵变量ΔS 。
3、有人设计一台循环装置，在温度为1100K 和350K 的两个恒温热源之间工作，且能输出净功1250kJ ，而向冷源放热500kJ 。
试判断该装置在理论上是否可行？4、空气流经喷管作定熵流动，已知进口截面上空气的压力p 1＝7bar 、温度t 1＝947℃，出口截面上空气的压力p 2＝1.4bar ，质量流量q m ＝0.5kg/s 。
空气的比定压热容c p =1.004kJ/(kg ·K)，气体常数Rg ＝0.287 kJ/(kg ·K)，k ＝1.4，试确定喷管外形、出口截面上空气的流速和出口截面面积。
证明题1、试证明可逆过程的功⎰=-2121pdV W 。
证明：设有质量为m 的气体工质在气缸中进行可逆膨胀， 其变化过程如图中连续曲线1－2表示。
由于过程是可逆的，所以工质施加在活塞上的力F 与外界作用在活塞上的各种反力之总和随时只相差一无 穷小量。
按照功的力学定义，工质推动活塞移动距离dx 时，反抗斥力所作的膨胀功为pdV pAdx Fdx W ===δ式中，A 为活塞面积，dV 是工质体积微元变化量。
在工质从状态1到状态2的膨胀过程中，所作的 膨胀功为⎰=-2121pdV W 2、试证明理想气体的比定压热容仅仅是温度的函数。
证明：引用热力学第一定律解析式，对于可逆过程有vdp dh q -=δ 定压过程p p p p T h dT vdp dh dT qc )()()(∂∂=-==δ 对于理想气体T R u pv u h g +=+=，显然焓值与压力无关，也只是温度的单值函数，即()T f h h =，故dTdh T h c p =∂∂=)( 理想气体的比定压热容仅仅是温度的函数。
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。
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、气体膨胀时一定对外作功，压缩时一定消耗外功。
答：×，气体膨胀时不一定对外作功，压缩时一定消耗外功。
2、气体吸热后温度一定升高，熵也一定增加。
答：×，气体吸热后温度不一定升高，熵也一定增加。
3、工质在开口绝热系中作不可逆稳定流动，系统的熵增加。
答：×，工质在开口绝热系中作不可逆稳定流动，系统的熵不变。
4、水蒸气绝热膨胀过程中的技术功T c h w p t ∆-=∆-=。
答：×，水蒸气是实际气体，其焓不是温度的单值函数，蒸气绝热膨胀过程中的技术功h w t ∆-=。
5、工质在开口绝热系中作不可逆稳定流动，系统的熵增加。
答：×，工质在开口绝热系中作不可逆稳定流动，系统的熵不变。
6、水蒸气不可逆绝热膨胀熵增加，水蒸气不可逆绝热压缩熵减小。
答：×，水蒸气不可逆绝热膨胀和不可逆绝热压缩熵都增加。
二、选择题1、准静态过程中，系统经过的所有状态都接近_D___A 初态B 环境状态C 邻近状态D 平衡状态2、 热力学第一定律适用于： CA 、开口系统、理想气体、稳定流动；B 、闭口系统、实际气体、任意流动；C 、任意系统、任意工质、任意过程；D 、任意系统、任意工质、可逆过程。
3、卡诺定律指出 CA 、相同温限内一切可逆循环的热效率相等；B 、相同温限内可逆循环的热效率必大于不可逆循环的热效率；C 、相同温度的两个恒温热源之间工作的一切可逆循环的热效率相等；D 、相同温度的两个恒温热源之间工作的一切循环的热效率相等。
4、⎰⎰+=pdv dT c q V 适用于 AA 、理想气体、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、闭口系统、任意过程；D 、任意气体、开口系统、任意过程。
5、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。
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。
工程热力学试卷与答案样本
一、是非判断：是在（）内画“＋”号，非在（）内画“—”号，每题1分，共10分1、热力系是指所有参加热力过程物体群（）。
2、绝热闭口系熵增就是孤立系熵增（）。
3、状态方程是描述状态参数之间关系方程（）。
4、平衡状态是指在没有外界作用条件下，热力系宏观性质不随时间变化状态（）。
5、通用气体常数对实际气体和抱负气体都是一种不变常数（）。
6、工质通过不可逆过程熵变必然等于经历可逆过程熵变（）。
7、抱负气体热力学能、焓和熵都仅仅是温度单值函数（）。
8、抱负气体绝热节流后温度不变（）。
9、在φ=1时，干球温度t湿球温度tw 和露点温度td不相等（）。
10、任何动力循环，循环净功w0总等于循环净热量q0，即总有w0=q0（）。
二、选取填空：每题1分，共10分1、绝热系与外界没有（）互换。
A、热量B、物质C、功2、在所列压力中哪个不是状态参数（）。
A、绝对压力B、分压力C、表压力3、功损来自于（）。
A、不等温传热B、物质互换C、运动摩擦4、不可逆损失来源于（）。
A、运动摩擦B、不等温传热C、任何耗散效应5、干度χ取值可以是（）。
A、χ=1B、χ>1C、χ<16、渐缩喷管出口气体流速是（）。
A、M<1B、M>1C、M=17、不可逆循环熵产必然是（）。
A、等于零B、不不大于零C、不大于零8、卡诺热机效率比实际热机效率（）。
A、小B、两者相等C、大9、制冷系数ε可以是（）。
A、不不大于1B、等于1C、不大于110、供热系数ζ可以是（）。
A、不不大于1B、等于1C、不大于1三、指出下列各对概念之间重要区别每题2分，共10分1、抱负气体与实际气体2、定容比热与容积比热3、可逆过程与不可逆过程4、熵流与熵产5、饱和湿蒸气与饱和湿空气四、某容器被一刚性壁提成两某些，在容器不同部位安装有压力表，如下图所示。
压力表B上读数为75kPa，压力表C上读数为0.11MPa。
如果大气压力为97kPa，试拟定压力表A上读数及容器两某些内空气绝对压力。
工程热力学习题及答案
工程热力学习题及答案
工程热力学学习题及答案
热力学是工程学习中的重要一环，它涉及到能量转化、热力循环等方面的知识。
在学习热力学的过程中，我们常常会遇到各种各样的学习题，下面就来看一些
典型的热力学学习题及答案。
1. 问题：一个理想气体在等压过程中，从初始状态到终了状态，其内能增加了
多少？
答案：在等压过程中，内能的增加量等于热量的增加量，即ΔU = q。
因此，
内能增加量等于所吸收的热量。
2. 问题：一个气缸中的气体经历了一个等温过程，温度为300K，初始体积为
1m³，末了体积为2m³，求气体对外界所做的功。
答案：在等温过程中，气体对外界所做的功等于PΔV，即气体的压强乘以体
积的变化量。
因此，气体对外界所做的功为PΔV = nRTln(V₂/V₁)。
3. 问题：一个理想气体经历了一个绝热过程，初始温度为400K，初始体积为
1m³，末了体积为0.5m³，求末了温度。
答案：在绝热过程中，气体的内能保持不变，即ΔU = 0。
根据理想气体的状
态方程PV = nRT，我们可以得到P₁V₁^γ = P₂V₂^γ，其中γ为绝热指数。
利用这个关系式，可以求得末了温度。
通过以上几个典型的热力学学习题及答案，我们可以看到热力学知识的应用和
计算是非常重要的。
只有通过不断的练习和思考，我们才能更好地掌握热力学
的知识，为今后的工程实践打下坚实的基础。
希望大家在学习热力学的过程中
能够勤加练习，不断提高自己的能力。
(完整版)工程热力学试卷
因为孤立系统的熵只能增大或者不变，绝对不能减小，所以该热机是不可能制成的
8、如图所示，某循环在700 K的热源及400 K的冷源之间工作，试判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?（用两种不同的方法求解）
解：根据热力学第一定律，
所以
方法1:(a)设为热机循环
违反克劳修斯积分不等式，不可能
(b)改设为逆向的制冷循环
符合克劳修斯积分不等式，所以是不可逆的制冷循环
方法2:将高低温热源、循环装置以及外界看成是孤立系统。
(a)设为热机循环
违背了孤立系统熵增原理，不可能
(b)改设为逆向的制冷循环
满足孤立系统熵增原理，所以是不可逆的制冷循环
方法3：(a)设为热机循环
①可逆过程
I=0
②不可逆过程：
熵为状态参数，只取决于状态，因此，
等温过程： 因此， （系统放热）
（环境吸热为正）
3、已知A、B、C，3个热源的温度分别为500K、400K、300K，有一可逆热机在这3个热源之间工作。若可逆热机从热源A吸入3000的热量，输出净功400。试求：可逆热机与热源B、C所交换的热量，并指明方向。
答：不一定，比如理想气体遵循此方程，但是比热容不是常数，是温度的单值函数。这种物质的比热容不一定仅是温度的函数。
由比热容的定义，并考虑到工质的物பைடு நூலகம்方程可得到：
由此可以看出，如果工质的内能不仅仅是温度的函数时，则此工质的比热容也就不仅仅是温度的函数了。
16、两喷管工作的背压均为0.1MPa，进口截面的压力均为1MPa，进口流速忽略不计。
1）若两喷管最小截面相等，问两喷管的流量、出口截面的流速和压力是否相同？
工程热力学
4.（10分）压力为8×105Pa，温度为500℃的空气以500m/s的流速进入喷管作等熵流动，膨 胀至压力 p2 =3.5×105Pa。已知空气的K=1.4，R=287 J /(kg.k) ，试确定出口流速和喷管形状。 5.（15 分）在环境温度为 25℃的条件下，将 1000 kg 0℃的水制成 0℃的冰，最少需要多少功？ 如果是将 25℃的水制成 0℃的冰，最少需要的功又是多少？已知水的比热 cp = 4.18kJ / kgk ， 冰在 0℃时的熔解热为 340 kJ / kg 。
2
1c p dT
计算。
2
3.（r）工质进行一熵增大的过程之后，能够采用绝热过程回复到原来的状态。 4.（a）工质经历了一个不可逆循环后，其熵改变量为零。
5.（r）计算热效率的公式 ηt = 1 − T2 T1 只适用于卡诺循环，其中 T1 、 T2 分别是两恒温热源 的温度。 6.（r） H 2O 在定温汽化过程中所吸收的热量正好等于其所作的功。 7.（a）工质的比热可为正，为负，为无穷大。 8.（r）系统熵减少的过程不可能实现。
进口处 M1
=
c1 a1
=
500 557 .36
= 0.90 < 1
出口音速 a21 = KRT2 = 495.28m s
出口处 M 2
=
c2 a2
=
759.45 495.28
= 1.53
因此，喷管为减缩渐扩（拉法尔）管。 （5分）
5.解：
（1）先求将 1000 kg 0℃的水制成 0℃的冰最少需要的功：
= ⎜⎜⎝⎛
p1 p2
工程热力学试题及答案
工程热力学试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 热力学第一定律的数学表达式是：A. ΔU = Q + WB. ΔH = Q - WC. ΔS = Q/TD. ΔG = H - TS2. 理想气体的内能仅与下列哪一项有关？A. 温度B. 压力C. 体积D. 质量3. 根据热力学第二定律，下列哪一项是正确的？A. 热量可以自发地从低温物体传向高温物体B. 热量不能自发地从高温物体传向低温物体C. 热量可以自发地从高温物体传向低温物体，但必须引起其他变化D. 热量可以在不引起其他变化的情况下从低温物体传向高温物体4. 卡诺循环的效率与下列哪一项无关？A. 工作介质B. 高温热源温度C. 低温热源温度D. 循环的路径5. 什么是熵？A. 热力学系统的一个状态参数B. 热力学系统的一个过程量C. 表示热力学系统混乱程度的物理量D. 表示热力学系统能量转换效率的物理量6. 以下哪种情况下，气体的熵会增加？A. 气体在绝热条件下膨胀B. 气体在等温条件下压缩C. 气体在等压条件下膨胀D. 气体在等容条件下加热7. 热力学第三定律的实质是什么？A. 绝对零度不可能达到B. 绝对零度时所有物质的熵为零C. 绝对零度时所有物质的熵为常数D. 绝对零度时所有物质的熵为负无穷8. 什么是临界点？A. 液体和气体的界面消失的点B. 液体和固体的界面消失的点C. 气体和固体的界面消失的点D. 液体和气体的界面出现波动的点9. 什么是热机效率？A. 热机输出功与输入热量的比值B. 热机输入热量与输出功的比值C. 热机输出功率与输入功率的比值D. 热机输入热量与输出功率的比值10. 什么是湿蒸汽的干度？A. 湿蒸汽中液态水分的质量分数B. 湿蒸汽中气态水分的质量分数C. 湿蒸汽中液态水分的体积分数D. 湿蒸汽中气态水分的体积分数二、简答题（每题5分，共20分）1. 简述热力学第一定律和第二定律的基本内容。
2. 解释什么是理想气体，并简述其状态方程。
工程热力学习题集(全)
工程热力学Ⅰ一、简答题(每小题5分，共40分)1. 什么是热力过程？可逆过程的主要特征是什么？答：热力系统从一个平衡态到另一个平衡态，称为热力过程。
可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小，即准静过程，且无耗散。
2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量，设环境温度为30°C ，试问这部分热量的火用（yong ）值（最大可用能）为多少？ 答： =⎪⎭⎫⎝⎛++-⨯=15.27350015.273301500,q x E 303.95kJ3. 两个不同温度（T 1,T 2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2，证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。
假设功源的熵变△S W =0。
证明：四个子系统构成的孤立系统熵增为 （1分） 对热机循环子系统： 1分1分根据卡诺定理及推论：14. A 中存有高压空气，B 中保持真空，如右图所示。
若将隔板抽去，试分析容器中空气的状态参数（T 、P 、u 、s 、v ）如何变化，并简述为什么。
答：u 、T 不变，P 减小，v 增大，s 增大。
5. 试由开口系能量方程一般表达式出发，证明绝热节流过程中，节流前后工质的焓值不变。
（绝热节流过程可看作稳态稳流过程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计）答：开口系一般能量方程表达式为绝热节流过程是稳态稳流过程，因此有如下简化条件，则上式可以简化为：12iso T T R S S S S S ∆=∆+∆+∆+∆W121200ISO Q QS T T -∆=+++R 0S ∆=iso 0S ∆=根据质量守恒，有代入能量方程，有6. 什么是理想混合气体中某组元的分压力？试按分压力给出第i 组元的状态方程。
答：在混合气体的温度之下，当i 组元单独占有整个混合气体的容积（中容积）时对容器壁面所形成的压力，称为该组元的分压力；若表为P i ，则该组元的状态方程可写成：P i V = m i R i T 。
工程热力学-计算题
1、1kg 氧气置于图所示的气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦。
初始时氧气压 力为0.5Mpa 、温度为27C 。
如果气缸长度为 2L ,活塞质量为10kg ，试计算拔除销钉后，活 塞可能达到的最大速度。
氧气的比热容c p 二0.918kJ /(kg K) , k=1.395 ,R g =0.260kJ/(kg K)解：取气缸内的氧气为研究对象。
根据热力学第一定律 Q = U W 知道，加入系统的热量一部分用于增加系统的热力学能，一部分用于对外做功。
根据题意：活塞如果要达到最大速度，那么氧气膨胀过程中 吸入的热量全部用于对外做功，所以氧气的热力学能不发生变化。
由于氧气可以看作理 想气体，而理想气体的热力学能是温度的单值函数，所以氧气膨胀过程为可逆定温膨胀 过程。
设环境温度为T 0,环境压力为P 0,氧气的质量为 m 活塞的质量为 M,活塞最大速度为V nax o 氧气初始状态的压力为 P 1,温度为T 1,容积为V 1，氧气膨胀后的容积为V 2,膨胀过程的膨胀功为 W1 10 V ：ax 二Rghl 门2-卩0凹=260 (273.15 27) (l n2 - 0.2) = 3848472P 1V max = 87.73m/s2、空气等熵流经一缩放喷管，进口截面上的压力和温度分别是 p c =0.1Mpa t o =27 °C〔MV 2 max二 W -P 0 V V 1V 2PM = mR g T 1V =V 2 -VV 2 =2V 1所以有：W 二 R g T 1 ln2 P °A V 二 R g T 1 / P 1代入数据：0.58Mpa 、440K ,出口截面上的压力p2=0.14MPa。
已知喷管进口截面面积为 2.6 X103m，空气的质量流量为1.5kg/s ,试求喷管喉部面积及出口截面的面积和出口流速。
= 1.005kJ/(kg K)，k=1.4，R g =0.287kJ/(kg K)解: 空气的比热容C P根据题意知道，进口参数为P i = 0.58MPa ，T| = 440K。
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工程热力学习题集一、填空题1．能源按使用程度和技术可分为能源和能源。
2．孤立系是与外界无任何和交换的热力系。
3．单位质量的广延量参数具有参数的性质，称为比参数。
4．测得容器的真空度p V48KPa ，大气压力p b0.102MPa ，则容器内的绝对压力为。
5．只有过程且过程中无任何效应的过程是可逆过程。
6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水饱和水湿蒸气、和。
7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越、水蒸气含量越，湿空气越潮湿。
（填高、低和多、少）8．克劳修斯积分Q / T 为可逆循环。
9．熵流是由引起的。
10．多原子理想气体的定值比热容c V 。
11．能源按其有无加工、转换可分为能源和能源。
12．绝热系是与外界无交换的热力系。
13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。
14．测得容器的表压力p g 75KPa ，大气压力p b 0.098MPa ，则容器内的绝对压力为。
15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。
16．卡诺循环是由两个和两个过程所构成。
17．相对湿度越，湿空气越干燥，吸收水分的能力越。
（填大、小）18．克劳修斯积分Q / T 为不可逆循环。
19．熵产是由引起的。
20．双原子理想气体的定值比热容c p 。
21、基本热力学状态参数有：（）、（）、（）。
22、理想气体的热力学能是温度的（）函数。
23、热力平衡的充要条件是：（）。
24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（）。
25、卡诺循环由（）热力学过程组成。
26、熵增原理指出了热力过程进行的（）、（）、（）。
31. 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_______。
32. 在国际单位制中温度的单位是_______。
工程热力学-计算题
1、1kg 氧气置于图所示的气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦。
初始时氧气压力为0.5Mpa 、温度为27℃。
如果气缸长度为2L ，活塞质量为10kg ，试计算拔除销钉后，活塞可能达到的最大速度。
氧气的比热容)/(918.0K kg kJ c p ⋅=，k=1.395，)/(260.0K kg kJ R g ⋅=解：取气缸内的氧气为研究对象。
根据热力学第一定律W U Q +∆=知道，加入系统的热量一部分用于增加系统的热力学能，一部分用于对外做功。
根据题意：活塞如果要达到最大速度，那么氧气膨胀过程中吸入的热量全部用于对外做功，所以氧气的热力学能不发生变化。
由于氧气可以看作理想气体，而理想气体的热力学能是温度的单值函数，所以氧气膨胀过程为可逆定温膨胀过程。
设环境温度为T 0，环境压力为P 0，氧气的质量为m ，活塞的质量为M ，活塞最大速度为V max 。
氧气初始状态的压力为P 1，温度为T 1，容积为V 1，氧气膨胀后的容积为V 2，膨胀过程的膨胀功为W 。
V P W MV ∆-=02max 21 211lnV V T R W g =111T mR V P g =12V V V -=∆122V V = 所以有：2ln 1T R W g = 110/P T R V P g =∆ 代入数据：7.38484)2.02(ln )2715.273(2602ln 102111012max =-⨯+⨯=-=⨯⨯p T R P T R V g g s m V /73.87max =2、空气等熵流经一缩放喷管，进口截面上的压力和温度分别是0.58Mpa 、440K ，出口截面℃上的压力MPa p 14.02=。
已知喷管进口截面面积为2.6×10-3m 2，空气的质量流量为1.5kg/s ，试求喷管喉部面积及出口截面的面积和出口流速。
空气的比热容)/(005.1K kg kJ c p ⋅=，k=1.4，)/(287.0K kg kJ R g ⋅= 解：根据题意知道，进口参数为MPa p 58.01=，K T 4401=。
《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。
工程热力学计算题
工程热力学计算题1、已知某柴油机混合加热理想循环，p1=0.17MPa、t1=60℃,压缩比为ε＝v1/v2=14.5,定容升压比λ＝p3/p2=1.43,定压预胀比ρ＝v4/v3=1.42，设工质比热容为定值，C P=1.004kJ/(㎏·K)、C v=0.718kJ/(㎏·K),求：（1）试画出该循环的p-v图和T-s图；（2）循环中各点的温度、压力；（3）循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作比较。
解：（1）试画出该循环的p-v图和T-s图；p-v 图；――――――3分T-s 图；――――――3分（2）循环中各点的温度、压力；点1：k=C P/C v=1.004kJ/(㎏·K)/0.718kJ/(㎏·K)=1.4 p1=0.17Mpa=1.7×105Pa；t1=60℃=333K――――――2分点2：1-2为绝热压缩过程T2=T1[v1/v2](k-1)=T1[v1/v2](k-1)=333K×14.50.4=970.5KP2=P1×(v1/v2)k=P1εk=170kPa×14.51.4=7.184×106Pa――――――2分点3：2-3为等容过程T3=T2[P3/P2]=T2λ=970.5K×1.43=1387.8KP3/P2=λ;P3=P2×λ=7.184×106Pa×1.43=1.027×107Pa――――――2分点4：3-4为等压过程T4=T3[v4/v3]=T3×ρ=1387.8K×1.42=1970.7KP4=P3=1.027×107Pa――――――2分点5：4-5为绝热膨胀过程v4=R g T4/P4=[C P-C v]×T4/P4=[1004J/(㎏·K)-718J/(㎏·K)]×1970.7K/1.027×107Pa=0.0548m3/kgv5=v1=R g T1/P1=[C P-C v]×T1/P1=[1004J/(㎏·K)-718J/(㎏·K)]×333K/1.7×105Pa =0.5602m3/kgT5=T4[v4/v5](k-1)=T4[v4/v1](k-1)=1970.7K×[0.0548/0.5602 ]0.4=777.7KP5=R g T5/v5=[1004J/(㎏·K)-718J/(㎏·K)]×777.7K/0. 5602m3/kg=3.97×105Pa――――――2分（3）循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作比较。
工程热力学-计算题
1、1kg 氧气置于图所示的气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦。
初始时氧气压力为0.5Mpa 、温度为27℃。
如果气缸长度为2L ，活塞质量为10kg ，试计算拔除销钉后，活塞可能达到的最大速度。
氧气的比热容)/(918.0K kg kJ c p ⋅=，k=1.395，)/(260.0K kg kJ R g ⋅=解：取气缸内的氧气为研究对象。
根据热力学第一定律W U Q +∆=知道，加入系统的热量一部分用于增加系统的热力学能，一部分用于对外做功。
根据题意：活塞如果要达到最大速度，那么氧气膨胀过程中吸入的热量全部用于对外做功，所以氧气的热力学能不发生变化。
由于氧气可以看作理想气体，而理想气体的热力学能是温度的单值函数，所以氧气膨胀过程为可逆定温膨胀过程。
设环境温度为T 0，环境压力为P 0，氧气的质量为m ，活塞的质量为M ，活塞最大速度为V max 。
氧气初始状态的压力为P 1，温度为T 1，容积为V 1，氧气膨胀后的容积为V 2，膨胀过程的膨胀功为W 。
V P W MV ∆-=02max 21 211lnV V T R W g =111T mR V P g = 12V V V -=∆122V V = 所以有：2ln 1T R W g = 110/P T R V P g =∆ 代入数据：7.38484)2.02(ln )2715.273(2602ln 102111012max =-⨯+⨯=-=⨯⨯p T R P T R V g g s m V /73.87max =2、空气等熵流经一缩放喷管，进口截面上的压力和温度分别是0.58Mpa 、440K ，出口截面℃上的压力MPa p 14.02=。
已知喷管进口截面面积为 2.6×10-3m 2，空气的质量流量为1.5kg/s ，试求喷管喉部面积及出口截面的面积和出口流速。
空气的比热容)/(005.1K kg kJ c p ⋅=，k=1.4，)/(287.0K kg kJ R g ⋅=解：根据题意知道，进口参数为MPa p 58.01=，K T 4401=。
工程热力学计算题
⼯程热⼒学计算题⼯程热⼒学计算题1、已知某柴油机混合加热理想循环，p1=0.17MPa、t1=60℃,压缩⽐为ε＝v1/v2=14.5,定容升压⽐λ＝p3/p2=1.43,定压预胀⽐ρ＝v4/v3=1.42，设⼯质⽐热容为定值，C P=1.004kJ/(㎏·K)、C v=0.718kJ/(㎏·K),求：（1）试画出该循环的p-v图和T-s图；（2）循环中各点的温度、压⼒；（3）循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作⽐较。
解：（1）试画出该循环的p-v图和T-s图；p-v 图；――――――3分T-s 图；――――――3分（2）循环中各点的温度、压⼒；点1：k=C P/C v=1.004kJ/(㎏·K)/0.718kJ/(㎏·K)=1.4 p1=0.17Mpa=1.7×105Pa；t1=60℃=333K――――――2分点2：1-2为绝热压缩过程T2=T1[v1/v2](k-1)=T1[v1/v2](k-1)=333K×14.50.4=970.5KP2=P1×(v1/v2)k=P1εk=170kPa×14.51.4=7.184×106Pa――――――2分点3：2-3为等容过程T3=T2[P3/P2]=T2λ=970.5K×1.43=1387.8KP3/P2=λ;P3=P2×λ=7.184×106Pa×1.43=1.027×107Pa――――――2分点4：3-4为等压过程T4=T3[v4/v3]=T3×ρ=1387.8K×1.42=1970.7KP4=P3=1.027×107Pa――――――2分点5：4-5为绝热膨胀过程v4=R g T4/P4=[C P-C v]×T4/P4=[1004J/(㎏·K)-718J/(㎏·K)]×1970.7K/1.027×107Pa=0.0548m3/kgv5=v1=R g T1/P1=[C P-C v]×T1/P1=[1004J/(㎏·K)-718J/(㎏·K)]×333K/1.7×105Pa =0.5602m3/kgT5=T4[v4/v5](k-1)=T4[v4/v1](k-1)=1970.7K×[0.0548/0.5602 ]0.4=777.7KP5=R g T5/v5=[1004J/(㎏·K)-718J/(㎏·K)]×777.7K/0. 5602m3/kg=3.97×105Pa――――――2分（3）循环热效率，并于同温度限的卡诺循环热效率作⽐较。
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工程热力学计算练习题
1、设工质在K T H 1200=的恒温热源和K T L 300=的恒温冷源间按热力循环工作，已知吸热量为150kJ ，求热效率和循环净功。
2、5kg 氧气初态为p 1＝0.8MPa 、T 1＝800K ，经可逆定压加热过程达到1200K 。
设氧气为理想气体，比热容为定值，摩尔质量M ＝32×10－3kg/mol ，试求氧气终态的体积V 2、热力学能变量ΔU 、焓变量ΔH 、
熵变量ΔS 。
3、有人设计一台循环装置，在温度为1100K 和350K 的两个恒温热源之间工作，且能输出净功1250kJ ，而向冷源放热500kJ 。
试判断该装置在理论上是否可行？
4、空气流经喷管作定熵流动，已知进口截面上空气的压力p 1＝7bar 、温度t 1＝947℃，出口截面上空气的压力p 2＝1.4bar ，质量流量q m ＝0.5kg/s 。
空气的比定压热容c p =1.004kJ/(kg ·K)，气体常数Rg ＝0.287 kJ/(kg ·K)，k ＝1.4，试确定喷管外形、出口截面上空气的流速和出口截面面积。
证明题
1、试证明可逆过程的功⎰=
-2
121pdV W 。
证明：设有质量为m 的气体工质在气缸中进行可逆膨胀， 其变化过程如图中连续曲线1－2表示。
由于过程是可逆的，所以工质施加在活塞上的力F 与外界作用在活塞上的各种反力之总和随时只相差一无 穷小量。
按照功的力学定义，工质推动活塞移动距离dx 时，反抗斥力所作的膨胀功为
pdV pAdx Fdx W ===δ
式中，A 为活塞面积，dV 是工质体积微元变化量。
在工质从状态1到状态2的膨胀过程中，所作的 膨胀功为⎰=-2
121pdV W 2、试证明理想气体的比定压热容仅仅是温度的函数。
证明：引用热力学第一定律解析式，对于可逆过程有vdp dh q -=δ 定压过程p p p p T
h dT vdp dh dT q
c )()()(∂∂=-==δ 对于理想气体T R u pv u h g +=+=，显然焓值与压力无关，也只是温度的单值函
数，即()T f h h =，故dT
dh T h c p =∂∂=)( 理想气体的比定压热容仅仅是温度的函数。