工程热力学经典考试例题
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
工程热力学例题
工程热力学例题1.已知一闭口系统沿a c b途径从状态a变化到状态b时，吸入热量80KJ/kg，并对外做功30KJ/Kg。
(1)、过程沿adb进行，系统对外作功10KJ/kg，问系统吸热多少?(2)、当系统沿曲线从b返回到初态a、外界对系统作功20KJ/kg，则系统与外界交换热量的方向和大小如何?(3)、若ua=0，ud=40KJ/Kg，求过程ad和db的吸热量。
解：对过程acb，由闭口系统能量方程式得：（1）、对过程adb闭口系统能量方程得：（2）、对b-a过程，同样由闭口系统能量方程得：即，系统沿曲线由b返回a时，系统放热70KJ/Kg。
(3)、当ua=0，ud=40KJ/Kg，由ub-ua=50KJ/Kg，得ub=50KJ/Kg，且：（定容过程过程中膨胀功wdb=0）过程ad闭口系统能量方程得：过程db闭口系统能量方程得：2.安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h，假设能容纳2000人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初20min内礼堂中的空气内能增加多少？（2）把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少？如何解释空气温度的升高。
解：（1）热力系：礼堂中的空气。
(闭口系统)根据闭口系统能量方程因为没有作功故W=0；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热，（2）热力系：礼堂中的空气和人。
(闭口系统)根据闭口系统能量方程因为没有作功故W=0；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量，所以内能的增加为0。
空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。
3.空气在某压气机中被压缩。
压缩前空气的参数是p1=0.1MPa，v1=0.845m³/kg；压缩后的参数是p2=0.8MPa，v2=0.175m³/kg。
假定空气压缩过程中，1kg空气的热力学能增加146KJ，同时向外放出热量50KJ，压气机每分钟产生压缩空气10kg。
工程热力学试卷附答案-精品
工程热力学试卷一、判断题（下列各题，你认为正确的，请在题干的括号内打“Y”，错的打“x”，每题2分，共20分）1.经不可逆循环，系统与外界均无法完全恢复原态。
................... （）2.湿空气的含湿量表示单位质量湿空气中含水蒸气质量的程度。
......... （）3.气体常数与气体的种类及所处的状态均无关。
..................... （）4.理想气体从绝热容器中做自由膨胀，则理想气体的温度与压力变化的关系式为：T2⑻h................................................................... Z ）一=—............................................................ （）5.在p-u图上可逆等温线的斜率比可逆绝热线的斜率小。
............. （）6.活塞式压气机容积效率的大小与余隙容积和升压比都有关。
......... （）7.活塞式压气机应采用冷却措施，使压缩过程接近等温过程。
.......... （）8.水的相图表明，水的冰点随压力升高而降低，沸点随压力升高而升高。
……（）9.干饱和蒸汽进行可逆绝热膨胀后，必变为湿饱和蒸汽。
............. （）10.由于通常情况下水的凝固温度为0C,故不可能存在0℃以下的水蒸气。
（）二、选择题（每小题2分，共20分）1.未饱和湿空气中干球温度人湿球温度G以及露点温度加具有下列关系（）A B t>t d>t w；C t=t w=t d；D t>t w=t（/2.渐缩喷管出口外界压力为绝对真空时（绝对真空的比容为8）,则质量流量（）：A等于（）；B等于临界流量；C大于临界流量；D介于零和临界流量之间3.理想气体的（）是两个相互独立的状态参数。
A.温度与热力学能B.温度与焙C.温度与端D.热力学能与焰4.一股4MPa,20℃质量为1kg的压缩空气流与另一股9MPa,20℃质量为1kg的压缩空气流混合，混合后的压缩空气流最大压力为（）。
工程热力学 例题
工程热力学例题例题1题目：有一用隔板分开的刚性容器，两边盛有压力不同的气体，为测量压力，共装有A、B、C压力表。
A表读数为4bar，B表读数为1.5bar，大气压力为1bar，求C表读数。
解答：依题意，有以下公式：pg,B=pI−pII ext{p}_{g,B} = p_I - p_{II}pg,B=pI−pIIpg,C=pI−pb ext{p}_{g,C} = p_I - p_bpg,C=pI−pbpg,A=pII−pb ext{p}_{g,A} = p_{II} - p_bpg,A=pII−pb可以推导出：pg,C=pg,A+pg,B ext{p}_{g,C} = ext{p}_{g,A} + ext{p}_{g,B}pg,C =pg,A+pg,B将已知数值代入公式：pg,C=4+1.5=5.5bar ext{p}_{g,C} = 4 + 1.5 = 5.5 ext{bar}pg,C=4+1.5=5.5bar注意，该结果为表压，若需要转换为绝对压力，应加上大气压力1bar。
但题目中只要求求C表读数，因此答案即为5.5bar。
例题2题目：定义一种新的线性温度标尺——牛顿温标（单位为牛顿度，符号为N），水的冰点和汽点分别为100N和200N。
试导出牛顿温标TN与热力学温标T的关系式，并求热力学温度为0K时，牛顿温度是多少。
解答：（1）若任意温度在牛顿温标上的读数为TN，而在热力学温标上的读数为T，则：TN−100200−100=T/K−273.15373.15−273.15\frac{ ext{T}_N - 100}{200 - 100} = \frac{T/ ext{K} - 273.15}{373.15 - 273.15}200−100TN−100=373.15−273.15T/K−273.15整理后得到：T/K=TN/N+173.15T/ ext{K} = ext{T}_N/ ext{N} + 173.15T/K=TN /N+173.15（2）当T=0K时，代入上式得：TN=−173.15N ext{T}_N = -173.15 ext{N}TN=−173.15N例题3题目：一气缸活塞装置内的气体由初态（p1=0.3MPa，V1=0.1m³）缓慢膨胀到末态（V2=0.2m³），若过程中压力和体积间的关系为npV=常数，试分别求出n=1.5，n=1.0和n=0时的膨胀功。
工程热力学经典例题-第二章_secret
2.5 典型例题例题２－１ 一个装有２kg 工质的闭口系经历如下过程：过程中系统散热25kJ ，外界对系统做功100kJ ，比热力学能减少15kJ/kg ，并且整个系统被举高1000m 。
试确定过程中系统动能的变化。
解 由于需要考虑闭口系统动能及位能的变化，所以应用第一定律的一般表达式（２－７b ），即2f 12Q U m cm g z W=∆+∆+∆+ 于是 2f 1K E 2m c Q W U m g z ∆=∆=--∆-∆(25k J )(100k J )(2k g )(1=----- 2-3(2k g )(9.8m /s )(1000m 10)-⨯⨯ =+85.4k 结果说明系统动能增加了85.4kJ 。
讨论（１） 能量方程中的Q ,W ，是代数符号，在代入数值时，要注意按规定的正负号含义代入。
U ∆，mg z ∆及2f 12m c ∆表示增量，若过程中它们减少应代负值。
（２） 注意方程中每项量纲的一致，为此mg z ∆项应乘以310-。
例题２－２ 一活塞汽缸设备内装有５kg 的水蒸气，由初态的比热力学能12709.0kJ/kg u =，膨胀到22659.6kJ/kg u =，过程中加给水蒸气的热量为 80kJ ，通过搅拌器的轴输入系统18.5kJ 的轴功。
若系统无动能、位能的变化，试求通过活塞所做的功解 依题意画出设备简图，并对系统与外界的相互作用加以分析。
如图２－４所示，这是一闭口系，所以能量方程为Q U W =∆+方程中是总功，应包括搅拌器的轴功和活塞膨胀功，则能量方程为p a d d l ep iQ U W W =∆++ps i t o np a d d l e2()W Q Wm u u =--- (+80kJ)(18.5kJ)(5kg)(2659.62709.9)kJ/kg =---- 350kJ =+讨论（１） 求出的活塞功为正值，说明系统通过活塞膨胀对外做功。
（２） 我们提出膨胀功12d W p V =⎰，此题中因不知道p V -过程中的变化情况，因此无法用此式计算piston W（３） 此题的能量收支平衡列于表２－３中。
《工程热力学》试卷及标准答案评分标准
工程热力学》试卷及标准答案评分标准《工程热力学》试卷及标准答案第一部分选择题（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10bar的气体通过渐缩喷管流入1bar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T1=300K，及冷源T2=250K之间工作，其制冷量为1000J,消耗功为250KJ，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.UB.U?pV2C.U?mc2f/2?mgzD.U?pV?mcf/2?mgz4、熵变计算式？s?cpIn（T2/T1）?RgIn（p2/p1）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《工程热力学》试题第1页（共8页）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,AU>0,W>0B.Q=0,AU>0,W>0C.Q>0,AU>0,W=0D.Q=O,△U=0，W=08、未饱和空气具有下列关系【】A.t>tw>tdB.t>td>tw.C.t=td=twD.t=tw>td9、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。
工程热力学经典例题-第九章_secret
９．２ 典型题精解例题９－１ 空气为53111110Pa,50C,0.032m ,p t V =⨯=︒=进入压气机按多变过程压缩至5322110Pa,0.0021m p V =⨯=。
试求：（１）多变指数；（２）压气机的耗功；（３）压缩终了空气温度；（４）压缩过程中传出的热量。
解 （１）多变指数2112()n p V p V = 211231lnln 1 1.27240.032ln ln 0.0021p p n V V === （２）压气机的耗功t 1122[]1nW p V p V n =-- 53531.2724[110Pa 0.032m 3210Pa 0.0021m ]0.272416.44kJ=⨯⨯-⨯⨯=-（３）压缩终温5(1)/0.2724/1.2724221513210Pa ()(50273)()677.6K 110Pan n p T T K p -⨯==+=⨯ （４）压缩过程传热量t 21t ()p Q H W mc T T W =∆+=-+53211g 1110Pa 0.032m 3.55210kg 287J/(kg K)323KpV m R T -⨯⨯===⨯⋅⨯于是233.55210kg 1004J/(kg K)(677.6323)K 16.4410J Q -=⨯⨯⋅--⨯=3.80kJ例题９－２ 压气机中气体压缩后的温度不宜过高，取极限值为150C ︒，吸入空气的压力和温度为110.1MPa,20C p t ==︒。
若压气机缸套中流过465kg/h 的冷却水，在汽缸套中的水温升高14C ︒。
求在单级压气机中压缩3250m /h 进气状态下空气可能达到的最高压力，及压气机必需的功率。
解法１（１）压气机的产气量为631g 10.110Pa 250m /h297.3kg/h 287J/(kg K)293KV m p q q R T ⨯⨯===⋅⨯（２）求多变压缩过程的多变指数 根据能量守恒有 2g a s h oQ Q =- 即 22221,h o h o h o ()m n m q c T T q c t -=-∆222,h o h o h o 21465kg/h 4187J/(kg K)14K()297.3kg/h (150-20)Km n m q c t c q T T -∆-⨯⋅⨯==-⨯702.5J /(k g K=-⋅ 又因 g 5112n V n k n k c c R n n --==-- 即 1.45702.5J/(kg K)287J/(kg K)12n n --⋅=⨯⨯⋅- 解得 n=1.20（３）求压气机的终压/(1)6 1.20/0.202211423K ()0.110()293Kn n T p p T -==⨯⨯60.90510P a 0.905M P a=⨯=（４）求压气机的耗功.t g 12 1.201()297.3kg/h h/s 10.203600m n W q R T T n =-=⨯⨯-3287J /(k g K )(293423)K18.4510W 18.45k W⨯⋅⨯-=-⨯=-解法２在求得压气机产气量m q 后，再求压气机的耗功量为2222t h o ,h o h o h o 21()m m p W Q H Q H q c t q c T T =-∆=--∆=-∆--31465k g /h h /s 4187J /(k g K )14K36001297J/h h/s 1004J/(kg K)(15020)K 360018.341018.34kWW =-⨯⨯⋅⨯-⨯⨯⋅-=-⨯=- 由 t g 12()1m nW q R T T n =--可求得多变指数为 g 12t1()1m n q R T T W =--311297.3kg/h h/s 287J/(kg K)(20-150)K36001-18.3410W1.20=⨯⨯⋅⋅-⋅= 压气机的终压为 /(1)2211()0.905MPan n T p p T -== 讨论本例题提到压气机排气温度的极限值。
工程热力学经典考试例题
例1.1：已知甲醇合成塔上压力表的读数150kgf/cm 2，这时车间内气压计上的读数为780mmHg 。
试求合成塔内绝对压力等于多少kPa ？ 14819kPa例1.2：在通风机吸气管上用U 型管压力计测出的压力为300mmH 2O ，这时气压计上的读数750mmHg 。
试：（1）求吸气管内气体的绝对压力等于多少kPa ？ 103kPa（2）若吸气管内的气体压力不变，而大气压下降至735mmHg ，这时U 型管压力计的读数等于多少？504mmH 2O例1.3：某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安装有压力计，如图所示。
压力表A 、C 位于大气环境中，B 位于室Ⅱ中。
设大气压力为97KPa ：（1）若压力表B 、表C 的读数分别为75kPa 、0.11MPa ，试确定压力表A 上的读数及容器两部分内气体的绝对压力；p A =35kPa ， p Ⅰ=207kPa ， p Ⅱ=132kPa（2）若表C 为真空计，读数为24kPa ，压力表B 的读数为36kPa ，试问表A 是什么表？读数是多少？ A 为真空计，且p A =60kPa例1.4：判断下列过程中哪些是①可逆的②不可逆的③不确定是否可逆的，并扼要说明不可逆的原因。
（1）对刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发；是不确定的。
（2）对刚性容器内的水作功，使其在恒温下蒸发；是不可逆的。
（3）对刚性容器中的空气缓慢加热。
使其从50℃升温到100℃。
是不确定的。
（4）一定质量的空气，在无摩擦、不导热的汽缸和活塞中被缓慢压缩。
是可逆的。
（5）50℃的水流与25℃的水流绝热混合。
是不可逆的。
例2.1：如图所示，某种气体工质从状态1（p 1、V 1）可逆地膨胀到状态2（p 2、V 2）。
膨胀过程中：（a ）工质的压力服从p=a-bV ，其中a 、b 为常数；（b ）工质的pV 值保持恒定为p 1V 1试：分别求两过程中气体的膨胀功。
答案：（a ）()()2221212b W a V V V V =---；（b ）2111ln V W p V V =例2.2：如图所示，一定量气体在气缸内体积由0.9m 3可逆地膨胀到1.4m 3，过程中气体压力保持定值，且p=0.2MPa ，若在此过程中气体内能增加12000J ，试求：（1）求此过程中气体吸入或放出的热量；112000J（2）若活塞质量为20kg，且初始时活塞静止，求终态时活塞的速度（已知环境压力p0=0.1Mpa）。
工程热力学经典例题-第三章_secret
3．5 典型例题例题3－１ 某电厂有三台锅炉合用一个烟囱，每台锅炉每秒产生烟气733m （已折算成标准状态下的体积），烟囱出口出的烟气温度为100C ︒，压力近似为101.33kPa ，烟气流速为30m/s 。
求烟囱的出口直径。
解 三台锅炉产生的标准状态下的烟气总体积流量为33V073m /s 3219m /s q =⨯=烟气可作为理想气体处理，根据不同状态下，烟囱内的烟气质量应相等，得出V 0V 0pq p q T T = 因p =0p ，所以33V0V 0219m /s (273100)K299.2m /s 273K q T q T ⨯+===烟囱出口截面积 32V f 299.2m /s9.97m 30m/sq A c ===烟囱出口直径 2449.97m 3.56m 3.14Ad π⨯=== 讨论在实际工作中，常遇到“标准体积”与“实际体积”之间的换算，本例就涉及到此问题。
又例如：在标准状态下，某蒸汽锅炉燃煤需要的空气量3V 66000m /h q =。
若鼓风机送入的热空气温度为1250C t =︒，表压力为g120.0kPa p =。
当时当地的大气压里为b 101.325kPa p =，求实际的送风量为多少？解 按理想气体状态方程，同理同法可得 01V1V010p T q q p T = 而 1g1b 20.0kPa 101.325kPa 121.325kPa p p p =+=+= 故 33V1101.325kPa (273.15250)K66000m 105569m /h 121.325kPa 273.15kPaq ⨯+=⨯=⨯例题３－２ 对如图３－９所示的一刚性容器抽真空。
容器的体积为30.3m ，原先容器中的空气为0.1MPa ，真空泵的容积抽气速率恒定为30.014m /min ，在抽气工程中容器内温度保持不变。
试求：（１） 欲使容器内压力下降到0.035MPa 时，所需要的抽气时间。
(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。
工程热力学例题 (20)
3） 在一稳态稳流装置内工作的流体经历一不可逆过程，装置 作功20kJ，与外界交换热量-15kJ，流体进出口熵变。 正 或 负 4） 在一稳态稳流装置内工作的流体流，经历一可逆过程，装 置作功20kJ，与外界交换热量-15kJ，流体进出口熵变。 负 5） 流体在稳态稳流的情况下按不可逆绝热变化，系统对外作 功10kJ，此开口系统自身的熵变。 零
工程热力学试卷及答案6套
2004~2005学年第二学期期末考试?工程热力学?试卷〔A 〕一、 是非题〔每题2分，共10分〕〔对者√，错者×〕1.系统经历一个可逆定温过程，由于温度没有变化，故不能与外界交换热量( )2.气体常数与气体的种类及所处的状态无关。
〔 〕3.孤立系统熵增原理说明：过程进行的结果是孤立系统内各局部的熵都是增加的。
〔 〕4.容器中气体的压力不变，那么压力表的读数也绝对不会改变。
〔 〕5.对于渐缩喷管，假设气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最多增大到临界流量。
〔 〕二、单项选择题〔20分，每题2分〕1.在压力为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,那么( )A.s ″>s>s ′B.s>s ″>s ′C.s<s ′<s ″D.s ′>s>s ″2.电厂热力设备中， 内的热力过程可视为定温过程。
A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.水泵3.可逆绝热稳定流动过程中,气流焓的变化与压力变化的关系为( )(A)dh=－vdp B.dh=vdp C.dh=－pdvD.dh=pdv4.水蒸汽动力循环的以下设备中,有效能损失最大的设备是( )A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.水泵5.活塞式压气机的余隙容积增大使( )A.w c 增大, ηv 减小B.w c 不变, ηv 减小C.w c 不变,ηv 不变 D.w c 减小, ηv 减小6.燃气轮机理想定压加热循环压气机进,出口空气的温度为T 1、T 2;燃烧室出口燃气温度为T 3,那么其理想循环热效率为( )A ．1－12T T B.1－21T T C.1－23T T D.1－32T T7.对于一种确定的理想气体，在不同温度下〔C p-C V〕是〔〕。
A、总是同一定值；B、不是同一定值；C、不能确定8.在两个恒温热源间工作的热机A、B均进行可逆循环，A机的工质是理想气体，B机是水蒸汽，那么其热效率ηA和ηB〔〕。
工程热力学经典例题-第四章_secret
4．4 典型例题精解４.４.１ 判断过程的方向性，求极值例题 ４－１ 欲设计一热机，使之能从温度为973K 的高温热源吸热2000kJ ，并向温度为303K 的冷源放热800kJ 。
（１）问此循环能否实现？（２）若把此热机当制冷机用，从冷源吸热800K ，能否可能向热源放热2000kJ ？欲使之从冷源吸热800kJ,至少需耗多少功？解 （１）方法１：利用克劳修斯积分式来判断循环是否可行。
如图４－5a 所示。
12r12||||2000kJ 800kJ-=-0.585kJ/K <0973K 303KQQ Q T T T δ=-=⎰所以此循环能实现，且为不可逆循环。
方法２：利用孤立系统熵增原理来判断循环是否可行。
如图４－5a 所示，孤立系由热源、冷源及热机组成，因此iso H L E E 0S S S S S ∆=∆+∆+∆∆= （a ）式中：和分别为热源及冷源的熵变；为循环的熵变，即工质的熵变。
因为工质经循环恢复到原来状态，所以E 0S ∆= （b ） 而热源放热，所以 1H 1||2000kJ2.055kJ/K 973KQ S T ∆=-=-=- （c ） 冷源吸热，则 2L 2||800kJ 2.640kJ/K 303KQ S T ∆=== （d ） 将式（b ）、（c ）、（d ）代入式（a ），得( 2.055 2.6400)kJ/K 0sio S ∆=-++> 所以此循环能实现。
方法３：利用卡诺定理来判断循环是否可行。
若在1T 和2T 之间是一卡诺循环，则循环效率为2c 1303K 1168.9%973KT T η=-=-= 而欲设计循环的热效率为12t 11||||||||W Q Q Q Q η-== c 800kJ160%2000kJη=-=<即欲设计循环的热效率比同温度限间卡诺循环的低，所以循环可行。
（２）若将此热机当制冷机用，使其逆行，显然不可能进行，因为根据上面的分析，此热机循环是不可逆循环。
《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。
工程热力学经典例题-第六章-secret
工程热力学经典例题-第六章-secret ６．４典型题精解例题６－１利用水蒸气表判断下列各点的状态，并确定其h，，某的值。
1p12MPa,t1300C2p29MPa,v20.017m3/kg3p30.5MPa,某30.94p41.0MPa,t4175C5p51.0MPa,v50.2404m3/kg解（１）由饱和水和饱和蒸汽表查得p=2MPa时，t212.417C显然tt，可知该状态为过热蒸汽。
查未饱和水过热蒸汽表，得p2MPa，t300C时h3022.6kJ/kg,6.7648kJ/(kgK)，对于过热蒸汽，干度某无意义。
（１）查饱和表得p=9MPa时，v0.001477m/kg,v0.020500m/kg,可见'3''3v'vv\，该状态为湿蒸汽，其干度为vv'(0.0170.001477)m3/kg0.8166某\vv'(0.0205000.001477)m3/kg 又查饱和表得p9MPa时h'1363.1kJ/kg,h''2741.9kJ/kg3.2854kJ/(kgK),5.6771kJ/(kgK)'''按湿蒸汽的参数计算式得hh某(hh)1363.1kJ/kg0.8166(2741.91361.1)kJ/kg=2489.0kJ/kg'\''某(\')gK)3.2854kJ/(k(kg5.238kJ/0.8166(5.67713.K)28(3)显然，该状态为湿蒸汽状态。
由已知参数查饱和水和饱和蒸汽表得h'640.35kJ/kg,h''2748.6kJ/kg1.8610kJ/(kgK),6.8214kJ/(kgK)'''按湿蒸汽的参数计算公式得hh'某(h\h')640.35kJ/kg2537.8kJ/k0.9(2748.6064'某(\')1.8610kJ/(kgK)6.325kJ/(kg（４）由饱和水和饱和蒸汽表查得10.9(6.82141.86t179.9C，当p1.0MPa时，显然tt，所以该状态为未饱和水。
工程热力学例题 (11)
吸热量大于零，因此过程中是吸热的。
例：0403 封闭气缸中气体初态 p1 = 8 MPa，t1 =1300 ℃，经可逆多变 膨胀过程变化到终态 p2= 0.4 MPa，t2 = 400 ℃。已知该气体的气 体常数 R = 0.287 kJ/kg· K，试判断气体在该过程中是放热还是吸 热的？气体比热容为常数，cv= 0.716 kJ/kg· K。 解： 对初、终状态用理想气体状态方程，计算比容
Байду номын сангаас
计算多变指数
理想气体 单原子 κ=1.66 双原子 κ=1.40 三原子 κ=1.29
例：0403 封闭气缸中气体初态 p1 = 8 MPa，t1 =1300 ℃，经可逆多变 膨胀过程变化到终态 p2= 0.4 MPa，t2 = 400 ℃。已知该气体的气 体常数 R = 0.287 kJ/kg· K，试判断气体在该过程中是放热还是吸 热的？气体比热容为常数，cv= 0.716 kJ/kg· K。 解： 计算多变过程膨胀功及吸热量
(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。
工程热力学例题答案解
例1:如图，已知大气压p b=101325Pa，U型管内汞柱高度差H=300mm,气体表B读数为0。
2543MPa，求:A室压力p A及气压表A的读数p e，A 。
解：强调：P b是测压仪表所在环境压力例2:有一橡皮气球,当其内部压力为0。
1MPa（和大气压相同）时是自由状态，其容积为0。
3m3。
当气球受太阳照射而气体受热时，其容积膨胀一倍而压力上升到0.15MPa。
设气球压力的增加和容积的增加成正比。
试求:(1)该膨胀过程的p～f（v)关系;（2）该过程中气体作的功；（3)用于克服橡皮球弹力所作的功。
解：气球受太阳照射而升温比较缓慢,可假定其，所以关键在于求出p~f（v) （2)（3）例3：如图，气缸内充以空气，活塞及负载195kg，缸壁充分导热，取走100kg负载,待平衡后，不计摩擦时，求：（1)活塞上升的高度；（2）气体在过程中作的功和换热量，已知解：取缸内气体为热力系-闭口系分析：非准静态，过程不可逆,用第一定律解析式.计算状态1及2的参数:过程中质量m不变据因m2=m1,且T2=T1体系对外力作功注意：活塞及其上重物位能增加例4:如图，已知活塞与气缸无摩擦，初始时p1=p b，t1=27℃，缓缓加热，使p2=0。
15MPa,t2=207℃，若m=0.1kg，缸径=0。
4m，空气求：过程加热量Q。
解：据题意例6已知：0。
1MPa、20℃的空气在压气机中绝热压缩后，导入换热器排走部分热量,再进入喷管膨胀到0。
1MPa、20℃。
喷管出口截面积A=0。
0324m2,气体流速c f2=300m/s。
已知压气机耗功率710kW,问换热器的换热量。
解：稳定流动能量方程——黑箱技术例7:一台稳定工况运行的水冷式压缩机，运行参数如图.设空气比热cp=1。
003kJ/（kg·K），水的比热c w=4。
187kJ/（kg·K).若不计压气机向环境的散热损失、动能差及位能差，试确定驱动该压气机所需功率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
例1.1：已知甲醇合成塔上压力表的读数150kgf/cm 2，这时车间内气压计上的读数为780mmHg 。
试求合成塔内绝对压力等于多少kPa ？ 14819kPa例1.2：在通风机吸气管上用U 型管压力计测出的压力为300mmH 2O ，这时气压计上的读数750mmHg 。
试：（1）求吸气管内气体的绝对压力等于多少kPa ？ 103kPa（2）若吸气管内的气体压力不变，而大气压下降至735mmHg ，这时U 型管压力计的读数等于多少？504mmH 2O例1.3：某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安装有压力计，如图所示。
压力表A 、C 位于大气环境中，B 位于室Ⅱ中。
设大气压力为97KPa ：（1）若压力表B 、表C 的读数分别为75kPa 、0.11MPa ，试确定压力表A 上的读数及容器两部分内气体的绝对压力；p A =35kPa ， p Ⅰ=207kPa ， p Ⅱ=132kPa（2）若表C 为真空计，读数为24kPa ，压力表B 的读数为36kPa ，试问表A 是什么表？读数是多少？ A 为真空计，且p A =60kPa例1.4：判断下列过程中哪些是①可逆的②不可逆的③不确定是否可逆的，并扼要说明不可逆的原因。
（1）对刚性容器内的水加热，使其在恒温下蒸发；是不确定的。
（2）对刚性容器内的水作功，使其在恒温下蒸发；是不可逆的。
（3）对刚性容器中的空气缓慢加热。
使其从50℃升温到100℃。
是不确定的。
（4）一定质量的空气，在无摩擦、不导热的汽缸和活塞中被缓慢压缩。
是可逆的。
（5）50℃的水流与25℃的水流绝热混合。
是不可逆的。
例2.1：如图所示，某种气体工质从状态1（p 1、V 1）可逆地膨胀到状态2（p 2、V 2）。
膨胀过程中：（a ）工质的压力服从p=a-bV ，其中a 、b 为常数；（b ）工质的pV 值保持恒定为p 1V 1试：分别求两过程中气体的膨胀功。
答案：（a ）()()2221212b W a V V V V =---；（b ）2111ln V W p V V =例2.2：如图所示，一定量气体在气缸内体积由0.9m 3可逆地膨胀到1.4m 3，过程中气体压力保持定值，且p=0.2MPa ，若在此过程中气体内能增加12000J ，试求：（1）求此过程中气体吸入或放出的热量；112000J（2）若活塞质量为20kg，且初始时活塞静止，求终态时活塞的速度（已知环境压力p0=0.1Mpa）。
70.7m/s例2.3：一封闭系统从状态1沿1-2-3途径到状态3，传递给外界的热量为47.5kJ，系统对外作功为30kJ，如图。
（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。
Q143=-62.5kJ（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。
Q31=71.5kJ（3）若U2=175kJ，U3=87.5kJ，求过程2-3传递的热量及状态1的内能。
U1=165kJ例2.4：某稳定流动系统与外界传递的热量Q= -12kJ，焓的变化ΔH= -111 kJ，动能变化ΔE k=4kJ.问该系统对外所做的轴功和技术功分别是多少？w t=99 kJ w s=95 kJ例2.5：某燃气轮机装置，如图所示。
已知压气机进口处空气的焓h1=290kJ/kg。
经压缩后，空气升温使焓增加为h2=580kJ/kg。
在截面2处空气和燃料的混合物以c2=20m/s的速度进入燃烧室，在定压下燃烧，燃烧后燃气速度不变，以h3=1250kJ/kg的焓值进入喷管绝热膨胀到状态3’，h’3=800kJ/kg，流速增加到c3’，此燃气进入动叶片，推动转轮回转做功。
若燃气在动叶片中的热力状态不变，最后离开燃气轮机的速度c4=100m/s。
求：（1）若空气流量为100kg/s，压气机消耗的功率为多大？N s1=-29000kW（2）若燃料发热值q B=43960kJ/kg，燃料的耗量为多少？q m2=1.569m/s（3）燃气在喷管出口处的流速是多少？c3’=949m/s（4）燃气轮机的功率是多大？N s2=45219kW（5）燃气轮机装置的总功率为多少？N s=16219kW例 2.6：空气在某压气机中被压缩。
压缩前空气参数：p1=0.1MPa，v1=0.845m3/kg；压缩后p2=0.8MPa，v2=0.175m3/kg。
在压缩过程中1kg空气的热力学能增加146kJ，同时向外放出热量50kJ，压气机每分钟生产压缩空气10kg。
求：①压缩过程中对每公斤气体所做的功；②每产生1kg的压缩气体所需的功；③带动此压气机至少需要多大功率的电动机？w=-196kJ/kg，w s= -251.5kJ/kg，N s== -41.9kW例2.7：某热机从t 1=1000℃的热源吸热1000kJ ，又向t 2=150℃的冷源放热。
① 求该热机可能达到的最高热效率；66.8%② 最多可产生多少循环净功；668kJ③ 若在传热时存在温差，吸热时有200℃温差，放热时有100℃温差，试求其热效率和循环净功。
51.3% ， 513kJ例2.8：利用逆向卡诺循环作为热泵向房间供热，设室外温度为-5℃，室内温度保持20℃。
要求每小时向室内供热2.5×104kJ ，试问：（1）每小时从室外吸收多少热量？（2）此循环的供暖系数多大？（3）热泵由电动机驱动，如电动机效率为95%，电动机的功率多大？（4）如果直接用电炉取暖，每小时耗电多少kW ·h ？2.3×104kJ/h ，11.72，0.585kW ，6.94kW例2.9（2-9）：有人声称设计了一套热力设备，可将65℃的热水的20%变成100℃的水，而其余的80%将热量传给15℃的大气，最终水温为15℃，试判断该设备是否可能。
水的比热容为 4.186/()c kJ kg K =⋅。
孤立系统ΔS iso =0.0265mkJ/K>0，所以该设备可以实现。
例2.9：某热机工作于T 1=2000K ，T 2=300K 的两个恒温热源之间，试问下列几种情况能否实现，是否是可逆循环？（1）Q 1=1kJ ，W net =0.9kJ ；（2）Q 1=2kJ ，Q 2=0.3kJ ；（3）Q 2=0.5kJ ，W net =1.5kJ 。
解：（1）方法一 在T 1、T 2之间工作的可逆循环的热效率是最高的，等于卡诺循环的热效率。
213001185%2000c T T η=-=-= Q 2=Q 1-W net =1-0.9=0.1kJ 10.990%1net t c W Q ηη===> 所以不可能实现 方法二：克劳修斯不等式 121210.10.000167/02000300Q Q QkJ K T T T δ-=+=+=>⎰ 不可能实现 方法三：孤立系统熵增原理。
取高温热源和低温热源为孤立系统，高温热源放热，低温热源吸热，则熵变 12121210.10.000167/02000300iso Q Q S S S kJ K T T --∆=∆∆=+=+=-<＋，不可能实现 （2）能实现，是可逆循环；（3）能实现，是不可逆循环例2.10：某热机工作于T 1=2000K ，T 2=300K 的两个恒温热源之间，试问下列几种情况能否实现，是否是可逆循环？（1）Q 1=1kJ ，W net =0.9kJ ；（2）Q 1=2kJ ，Q 2=0.3kJ ；（3）Q 2=0.5kJ ，W net =1.5kJ 。
（1）不能实现；（2）能实现，是可逆循环；（3）能实现，是不可逆循环例2.11欲设计一热机，使之能从温度为973K 的高温热源吸热2000kJ ，并向温度为303K 的冷源放热800kJ 。
（1）问此循环能否实现；欲使之从高温热源吸热2000kJ ，该热机最多能向外做多少功？（2）若把此热机当制冷机用，从温度为303K 的冷源吸热800kJ ，向温度为973K 的热源放热，该过程与外界交换的功为1200kJ ，该过程能否实现？欲使之从冷源吸热800kJ ，至少需耗多少功？（1）此循环能实现，1377kJ ；（2）该过程不能实现，-1769kJ例2.12：5kg 的水起初与温度为295K 的大气处于热平衡状态，用一制冷机在这5kg 的水和大气之间工作，使水定压冷却到280K ，求所需的最小功是多少？水的比热容为 4.186/()c kJ kg K =⋅ 8.19kJ例2.13：气体在气缸中被压缩，气体的内能和熵的变化分别为45kJ/kg 和()0.289kJ/kg k s ∆=-，外界对气体作功165kJ/kg ，过程中气体只与环境交换热量，环境温度300K ，问该过程是否能实现？该过程能够实现。
例2.14：将200℃10g 的铁块浸入20℃1L 的水中，整个系统的熵变是多少？该过程是否为可逆过程？已知铁的比容c Fe =480 kJ/(kg·K)，水的比容c H2O =4.2 kJ/(kg·K)0.252kJ/K ，不可逆过程例 3.1：体积为0.0283m 3的瓶内装有氧气，压力为6.865×105Pa ，温度为294K 。
发生泄漏后，压力降至4.901×105Pa 才被发现，而温度未变。
问至发现为止，共漏去多少kg 氧气？0.073kg例3.2：某电厂有三台锅炉合用一个烟囱，每台锅炉每秒产生烟气73m 3（已折算成标准状态下的体积），烟囱出口处的烟气温度为100℃，压力近似为101.33kPa ，烟气流速为30m/s ，求烟囱的出口直径。
3.56m例3.3：在直径为d=40cm 的活塞上放置m b =3000kg 的重物，气缸内盛有温度为T 1=18℃、质量为m=2.12kg 的空气。
对汽缸加热后，气体容积增加到原来的2倍。
设大气压力为p b =0.1MPa ，求空气的初态比体积、终态比体积、终态压力和终态温度。
空气按理想气体计算，且其气体常数R=0.287kJ/(kg ·K)。
比体积0.5m 3/kg ，0.33MPa ，302℃例3.4：在燃气轮机装置中，用从燃气轮机中排出的乏气对空气进行加热（加热在空气回热器中进行），然后将加热后的空气送入燃烧室进行燃烧。
若空气在回热器中，从127℃定压加热到327℃。
试按下列比热容值计算对每kg 空气所加入的热量。
（1）按真实比热容计算（经验公式）； 207.546kJ/kg（2）按平均比热容表计算； 206.03kJ/kg（3）按定值比热容计算； 200.8kJ/kg（4）按空气的热力性质计算。
206.04kJ/kg例3.5：已知某理想气体的比定容热容c v =a+bT ，其中a 、b 为常数，T 为绝对温度。