工程热力学大作业
(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。
工程热力学习题及答案
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是研究能量转换和传递的科学，它在工程领域中具有重要的应用价值。
下面将介绍一些常见的工程热力学学习题及其答案，帮助读者更好地理解和掌握这门学科。
问题一：一个理想气体在等容过程中，其温度从300K升高到500K，求气体对外界做功的大小。
解答：在等容过程中，气体对外界不做功，因为体积保持不变。
所以，气体对外界做功的大小为0。
问题二：一个理想气体在等压过程中，其体积从1m³增加到2m³，求气体对外界做的功。
解答：在等压过程中，气体对外界所做的功可以通过以下公式计算：功 = 压力× 体积变化。
由于等压过程中压力保持不变，所以功 = 压力× （2m³ - 1m³）。
根据题意，可以得到功 = 压力× 1m³。
问题三：一个理想气体在绝热过程中，其初始温度为300K，初始压力为2MPa，末状态的温度为400K，求末状态的压力。
解答：在绝热过程中，气体的熵保持不变，即可应用绝热方程：P₁V₁^γ =P₂V₂^γ，其中γ为气体的绝热指数。
根据题意，可以得到2MPa × V₁^γ =P₂ × V₂^γ。
由于绝热指数γ为常数，所以可以得到P₂ = 2MPa × （V₁ /V₂）^γ。
问题四：一个理想气体在等温过程中，其初始体积为1m³，初始压力为1MPa，末状态的体积为2m³，求末状态的压力。
解答：在等温过程中，气体的温度保持不变，即可应用等温方程：P₁V₁ =P₂V₂。
根据题意，可以得到1MPa × 1m³ = P₂ × 2m³。
解方程可得到P₂ = 0.5MPa。
问题五：一个理想气体在等熵过程中，其初始温度为300K，初始压力为1MPa，末状态的温度为400K，求末状态的压力。
解答：在等熵过程中，气体的熵保持不变，即可应用等熵方程：P₁ / T₁^γ =P₂ / T₂^γ，其中γ为气体的绝热指数。
工程热力学作业
由 pV mRg T ，得 m1
又容积V ＝ v1m1 = v2m2，所以 m2
v1m1 3.223 4.486kg 14.459kg v2
充进空气的质量 m m2 m1 14.459kg 4.486kg 9.973kg 3-7 定比热容理想气体，进行了 1→2、 4→3两个定容过程以及 1→4、 2→3 两个定压过程(图 3-18)。试证明： q123>q143 证明： q123 cV 0 (T2 T1 ) c p 0 (T3 T2 ) 由迈耶公式 c p 0 cv 0 Rg ，则
c p 0 cv 0 R g 得
比定容热容
cv 0 c p 0 R g 1.030kJ /( kg K ) 0.411956kJ /( kg K ) 0.618kJ /( kg K )
热容比 0 3-2
c p0 cV 0
1.030kJ /( kg K ) 1.667 0.618kJ /( kg K )
所以
1 wsh q h c 2 gz 2 12.5kJ / kg 994kJ / kg 4.75kJ / kg 15.69 10 3 kJ / kg 976.77kJ 103kg/3600s× 976.77kJ/kg=1.085× 104 kW 2-8 一汽车以 45km/h 的速度行驶，每小时耗油 34.1×10-3m3。已知汽油的密度为 0.75g/cm3， 汽油的发热量为 44000 kJ/kg，通过车轮输出的功率为 87 PS。试求每小时通过排气及水箱散 出的总热量。 解： 汽油总发热量 Q=34.1× 10−3m3× 750kg/m3× 44000kJ/kg=1125300kJ 输出功 Ws=87PS·h=2.647796×103×87=230358kJ 汽车散发热量 Qout=Q-Ws＝1125300kJ -230358kJ =894942 kJ 2-9 有一热机循环，在吸热过程中工质从外界获得热量 1800J，在放热过程中向外界放出热量 1080 J，在压缩过程中外界消耗功 700 J。试求膨胀过程中工质对外界所作的功。 解：由循环净热量＝循环净功 即 q0=w0 得 1800-1080＝W-700 故膨胀过程中工质对外界所作的功 W＝1420 J 3-1 已知氖的相对分子质量为20.183，在25℃时比定压热容为 1.030 kJ／(kg.K)。试计算(按
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。
工程热力学第三章热力学第一定律作业
第3章 热力学第一定律3-1 一辆汽车 1 小时消耗汽油 34.1 升, 已知汽油发热量为 44000kJ/kg , 汽油密度 0.75g/cm3 。
测得该车通过车轮出的功率为 64kW, 试求汽车通过排气, 水箱散热等各种途径所放出的热量。
解: 汽油总发热量Q = 34.1×10-3m3 ×750kg/m3 ×44000kJ/kg =1125300kJ汽车散发热量Qout = Q-W ×3600 = (1125300-64×3600)kJ/h = 894900kJ/h3-2 气体某一过程中吸收了 50J 的热量, 同时, 热力学能增加 84J, 问此过程是膨胀过程还是压缩过程？ 对外作功是多少 J ？解 取气体为系统, 据闭口系能量方程式 Q = ΔU +WW = Q -ΔU = 50J -84J = -34J所以过程是压缩过程, 外界对气体作功 34J 。
3-3 1kg 氧气置于图 3-1 所示气缸内, 缸壁能充分导热, 且活塞与缸壁无磨擦。
初始时氧气压力为 0.5MPa, 温度为 27℃, 若气缸长度 2l , 活塞质量为 10kg 。
试计算拔除钉后, 活塞可能达到最大速度。
解：由于可逆过程对外界作功最大, 故按可逆定温膨胀计算：w = RgT ln V2/ V1 = 0.26kJ/(kg•K)×(273.15+ 27)K图3-1 图3-2×ln（A×2h）/ （A×h）= 54.09kJ/kgW =W0 + m'/2*Δc2 = p0(V2 -V1)+ m'/2*Δc2 （a）V1 =m1RgT1/ p1=1kg×260J/(kg•K)×300.15K/0.5×106Pa= 0.1561m3V2 = 2V1 = 0.3122m3代入(a)c2 = （2×(54.09J/kg×1kg×103-0.1×106Pa×0.1561m3)/10kg）1/2 = 87.7m/s3-4 有一飞机的弹射装置, 如图 3-2, 在气缸内装有压缩空气, 初始体积为 0.28m3 , 终了体积为0.99m3, 飞机的发射速度为61m/s, 活塞、连杆和飞机的总质量为 2722kg。
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。
工程热力学作业
1-1 一立方形刚性容器，每边长1m ，将其中气体的压力抽至1000Pa ，问其真空度为多少毫米汞柱？容器每面受力多少牛顿？已知大气压力为0.1MPa 。
解：p = 1 000 Pa = 0.001 MPa真空度mmHg Pa MPa MPa MPa p p p b V 56.74299000099.0001.01.0===-=-= 容器每面受力F ＝p V A = 9 900 Pa×1m 2 =9.9×104 N1-2 试确定表压力为0.01 MPa 时U 形管压力计中液柱的高度差。
(1)U 形管中装水，其密度为1 000 kg/m 3；(2) U 形管中装酒精，其密度为789 kg/m 3。
解： 因为表压力可以表示为p g =ρgΔz ，所以有gp z gρ=∆既有（1）mm m s m m kg Pa g p z g72.101901972.1/80665.9/10001001.0236==⨯⨯=∆＝水ρ（2） mm m sm m kg Pag p z g34.129729734.1/80665.9/7891001.0236==⨯⨯=∆＝酒精ρ 1-7 从工程单位制热力性质查得，水蒸气在500℃、100at 时的比体积和比焓分别为v =0.03347m 3/kg 、h =806.6kcal/kg 。
在国际单位制中，这时水蒸气的压力和比热力学能各为多少？解： 水蒸气压力p =100at×9.80665×104Pa/at = 9.80665×106Pa=9.80665MPa 比热力学能u=h-pv=806.6kcal ×4.1868kJ/kcal)/kg-9806.65kPa ×0.03347m 3/kg = 3377.073kJ-328.228kJ =3048.845kJ2-1 冬季，工厂某车间要使室内维持一适宜温度。
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。
工程热力学大作业
综合性大作业1.对任课教师在教学上（教学方法、教学态度等等）有什么建议和意见？任课教师在以后的教学中要注意什么问题，有什么需要改进的？宏观、微观的意见和建议最好都有。
（不少于100字，要求内容翔实，不要空话大话和表扬话）本题是要求我提意见和建议，好的方面我就尽量简洁了，主要提出一些改进意见和建议。
在交大上了两年的课，我对老师授课的思路有这样的感受：讲课的思维主要有两种取向，一是描述性讲解，即在固定的知识体系架构上对知识进行解释，更加注重按照知识体系讲解；二是构造性讲解，即按照问题产生、分析方法、构建知识体系、完善知识体系的一般思维方式进行讲解，更加注重思维逻辑。
1.1综述坡哥的课给我最深课的感受有两个方面，一是讲解有耐性，二是枯燥乏味。
想过上面所讲的两种授课思路之后，我发现坡哥讲课的思维方式属于前者，更加注重照本宣科，所以给人的感觉是听课跟看书、看课件效果差别不大，而且后者在时间上更灵活。
事实上，关于如何深层次改善方面，我们所能想到的肯定不如老师的全面、合理，我们所能提供的更多的是不同老师授课效果的对比，下面我就根据自己的对比结果向老师提一点建议。
1.1意见、建议的误差分析在正式提出意见建议之前，我要说一下其他因素对上面所说的“对比结果”的影响，用科学术语讲就是“误差分析”。
不同的学科有不同的思维方式，也需要不同的讲授逻辑，所以用其他课的讲授逻辑跟工程热力学相类比的时候不可以完全套用；不同的老师有不同的性格、经验和生活状态（比如老教师和年轻教师），所以不能要求所有老师讲课的风格都慷慨激昂；不同专业的学生有不同的接受能力，所以同一门课程的讲解要因材施教；同一门课不同的内容对授课效果的要求也不一样，所以不能简单地认为知识应该用来灌输或是应该由学生自学。
1.3误差的修正与拟合针对上面所说的四个方面的问题，坡哥可以把自己的学习、授课和科研经验、体悟以及自己对这门课高屋建瓴的理解作为修正系数，比如我看了何老师编写的辅导书觉得她所讲述的工程热力学有着鲜明而简洁的专业思维。
工程热力学习题及答案
习题一刚性容器中贮有空气2kg,初态参数P 1=0.1MPa,T 1=293K,内装搅拌器,输入轴功率W S =0.2kW,而通过容器壁向环境放热速率为kW Q 1.0.= .求：工作1小时后由容器和外环境所构成地孤立系统地熵增.（已知空气定容比热为0.7175 kJ/kg.K,气体常数为0.287 kJ/kg.K ）解：取刚性容器中空气为系统,由闭系能量方程：U Q W s ∆+=..经1小时,()12..36003600T T mC Q W v s -+= ()K mC Q W T T v 5447175.021.02.036002933600..12=⨯-+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+= 由定容过程：1212T T P P =, MPa T T P P 186.02935441.01212=⨯== 取以上系统及相关外界构成孤立系统：sur sys iso S S S ∆+∆=∆ K kJ T Q S sur /2287.12931.036000=⨯==∆ K kJ S iso /12.22287.18906.0=+=∆习题二压气机空气由P 1 = 100 kPa,T 1 = 400 K,定温压缩到终态P 2 = 1000 kPa,过程中实际消耗功比可逆定温压缩消耗轴功多25%.设环境温度为T 0 = 300 K.求：压缩每kg 气体地总熵变.（已知空气气体常数为0.287 kJ/kg.K ）解：取压气机为控制体.按可逆定温压缩消耗轴功：kg kJ P P RT v v RT W SO /3.2641000100ln 400287.0ln ln 2112-=⨯=== 实际消耗轴功：()kg kJ W S /4.3303.26425.1-=-=由开口系统能量方程,忽略动能、位能变化：21h q h W S +=+因为理想气体定温过程：h 1=h 2故：kg kJ W q S /4.330-==孤立系统熵增：sur sys iso S S S ∆+∆=∆稳态稳流：0=∆sys Sk kg kJ T q P P R T q S S S sur ⋅=+=+=+-=∆/44.03004.3301000100ln 287.0ln 021012习题三如果室外温度为-10℃,为保持车间内最低温度为20℃,需要每小时向车间供热36000kJ,求：1) 如采用电热器供暖,需要消耗电功率多少.2) 如采用热泵供暖,供给热泵地功率至少是多少.3) 如果采用热机带动热泵进行供暖,向热机地供热率至少为多少.图1为热机带动热泵联合工作地示意图.假设：向热机地供热温度为600K,热机在大气温度下放热.图1解：1)用电热器供暖,所需地功率即等于供热率, 故电功率为360036000..==Q W = 10kW 2)如果热泵按逆向卡诺循环运行,而所需地功最少.则逆向卡诺循环地供暖系数为211..T T T W Q W +==ε=9.77 热泵所需地最小功率为W Q W ε..==1.02kW3)按题意,只有当热泵按逆卡诺循环运行时,所需功率为最小.只有当热机按卡诺循环运行时,输出功率为.W 时所需地供热率为最小.由 56.06002631112=-=-=T T c η 热机按所需地最小供热率为263KkW W Q tc 82.156.002.1/..min ===η习题四求出下述情况下,由于不可逆性引起地作功能力损失.已知大气p 0=1013215Pa,温度T 0为300K. （1）将200kJ 地热直接从p A =p 0、温度为400K 地恒温热源传给大气.（2）200kJ 地热直接从大气传向p B =p 0、温度为200K 地恒温热源B . （3）200kJ 地热直接从热源A 传给热源B .解：由题意画出示意图5.4.（1）将200kJ 地热直接从400K 恒温热源A 传给300K 地大气时, 5.0400200-=-=-=∆A A T Q S kJ/K 667.030020000-===∆T Q S kJ/K 热源A 与大气组成地系统熵变为kJ/K167.0667.05.001=+-=∆+∆=∆S S S A此传热过程中不可逆性引起地作功能力损失为kJ1.50167.03000=⨯==∏T（2）200kJ 地热直接从大气传向200K 地恒温热源B 时,1200200===∆B B T Q S kJ/K 667.030020000-=-=-=∆T Q S kJ/K kJ/K 333.01667.002=+-=∆+∆=∆B S S S 此过程不可逆引起地作功能力损失kJ100333.030020=⨯=∆=∏ S T （3）200kJ 直接从恒温热源A 传给恒温热源B ,则Q 图25.0400200-=-=-=∆A A T Q S kJ/K 1200200===∆B B T Q S kJ/K 5.015.03=+-=∆S kJ/K作功能力损失kJ 1505.030030=⨯=∆=∏S T可见（1）和（2）两过程地综合效果与（3）过程相同.。
热力学作业整理
工程热力学作业题2-3．把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里，起始表压力301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。
试求被压入的CO 2的质量。
当地大气压B ＝101.325 kPa 。
解：热力系：储气罐。
应用理想气体状态方程。
压送前储气罐中CO 2的质量1111RT v p m =压送后储气罐中CO 2的质量2222RT v p m =根据题意容积体积不变；R ＝188.9B p p g +=11（1） B p p g +=22（2）27311+=t T （3） 27322+=t T （4） 压入的CO 2的质量)1122(21T p T p R v m m m -=-= （5）将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m 3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa ，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3，问鼓风机送风量的质量改变多少？解：同上题)273325.1013003.99(287300)1122(21-=-=-=T p T p R v m m m ＝41.97kg3－8 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa ，温度为27℃的空气，右边为真空，容积为左边5倍。
将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。
试求容器内最终压力和温度。
设膨胀是在绝热下进行的。
解：热力系：左边的空气 系统：整个容器为闭口系统 过程特征：绝热，自由膨胀 根据闭口系统能量方程W U Q +∆=绝热0=Q自由膨胀W ＝0 因此ΔU=0对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得K T T T T mc v 300120)12(==⇒=- 根据理想气体状态方程161211222p V V p V RT p ===＝100kPa3-9 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为500 kPa ，25℃。
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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_______。
空气动力学 工程热力学 大作业报告
流实验报告实验名称：气罐充气过程计算实验目的：1、 通过本次试验，温习、巩固和运用书本中所学知识。
2、 尝试解决在日常工作学习中遇到的问题，为今后学习打下初步基础。
3、 进一步加深对本专业的认识。
实验假设：1、气体是理想气体2、整个系统绝热3、气体流动无黏4、定比热容5、气体为可压缩气体实验设计：设大罐初始值：P 1 压强、T 1 初温、V 1体积 设小罐初始值：P 2压强、T 2温度、V 2体积 管道最小截面积： A推导过程：1、假设初始状态是超临界状态，既P 2＜Pcr 。
则临界压强1112p k p k k cr -⎪⎭⎫ ⎝⎛+=气体流动最大速度为当地声速，即12C 1+=k T kR g1Ma 流动气体密度111112D V M k k -⎪⎭⎫ ⎝⎛+= 可得气体质量流率AC q m D =在微元时间t d 内，出大罐的气体微元质量为t q dm m d =<1>对于大罐：t d 后大罐的质量为dm M M -=1'1大罐的比体积为'11'1V M v =由于在大罐中作等熵膨胀kk v v P '1'111P =大罐的压强为kM M P P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1'11'1 大罐的温度为g R v P T '1'1'1= <2>对于小罐，t d 后质量变为m M M d 2'2+=小罐比体积'22'2M v =先取大罐剩余气体作为热力系，那么在dt 过程中，这部分气体对环境等压膨胀做工dW 。
再取dm 与小罐原有气体M 2为闭口热力系，则外界对该热力系做工即为dW 。
那么dt 过程中，对于小罐与dm 组成的闭口热力系，有能量守恒方程'122'2'2M M T dmc T c T c v v v +=所以小罐温度为v v v c T dmc T c T '2'122'2M M +=由理想气体状态方程得小罐压强变为'2'2'2vR T P g =2、当状态是亚临界时，即cr P P >2时 <1> 流管中气体的最大流速为()⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-k k P P M k V kP C 112111112 该处气体密度为kP P V M 11211D ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=可得气体质量流率AC q m D =在微元时间t d 内，出大罐的气体微元质量为t q dm m d =<1>对于大罐：t d 后大罐的质量为dm M M -=1'1大罐的比体积为'11'1M v =由于在大罐中作等熵膨胀kk k v v P '1'111P =大罐的压强为kM M P P ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1'11'1 大罐的温度为g R v P T '1'1'1= <2>对于小罐，t d 后质量变为m M M d 2'2+=小罐比体积'22'2M V v =先取大罐剩余气体作为热力系，那么在dt 过程中，这部分气体对环境等压膨胀做工dW 。
工程热力学试题
工程热力学试题一、选择题1. 在理想气体等熵膨胀过程中，若压力比为P2/P1 = 2，温度比为T2/T1 = 3，则密度比ρ2/ρ1等于：A. 1/2B. 2/3C. 3/2D. 32. 在一个绝热容器内，一定质量的气体进行绝热膨胀，当体积扩大为原来的2倍时，气体温度将：A. 不变B. 升高到原来的2倍C. 降低到原来的1/2D. 变为1/2原来的值3. 理想气体绝热膨胀的特点是：A. 工作面积等于供热面积B. 在无摩擦的情况下逆性质转换效果已知C. 释放热量的速度在膨胀过程中是变化的D. 在过程中没有质量传递4. 下列哪种情况下，压强等于相对分子质量乘以密度乘以温度的所得积：A. 理想气体在等熵膨胀过程中B. 理想气体在等温膨胀过程中C. 理想气体在绝热膨胀过程中D. 理想气体在等压膨胀过程中5. 热力学第一定律表述的是：A. 温度差是一个物体热量传递的主要驱动力B. 热量是一个体系的内部能量改变的驱动力C. 等温过程中实际气体做的功等于其外界做的功D. 一个体系的内部能量增量等于外部对体系做功加上能量传递给它的热量二、计算题1. 某理想气体绝热容器内开始时体积为V1 = 1m³，温度为T1 = 300K。
经过一个等容过程，体积增加至V2 = 2m³，并通过一个绝热膨胀过程使温度下降至T2 = 200K。
已知该气体质量为m = 2kg，求气体所做的功。
2. 一定质量的理想气体经历一个等压膨胀过程，初始体积为V1 = 0.1m³，初始压力为p1 = 5Pa，最终体积为V2 = 0.5m³，求过程中气体释放的热量。
三、问答题1. 简要解释什么是理想气体？2. 什么是绝热过程？绝热膨胀和绝热压缩有何区别？3. 简述热力学第一定律的意义和应用。
四、综合题某火车头驱动柴油机输出功率为1000kW。
为了保证散热，将其置于一个封闭的散热系统中。
柴油机燃料的低热值为42MJ/kg，机械效率为0.90。
工程热力学习题集(含答案)
氮气
例 2.1 图 【解】
3
以气缸中氮气为研究对象，其状态方程为
pv = Rg T
对于绝热膨胀过程，其状态参数满足以下方程：
pv γ 0 = c
综合以上两式可得
T2 ⎛ p 2 ⎞ =⎜ ⎟ ⎟ T1 ⎜ ⎝ p1 ⎠
于是
γ 0 −1 γ0
⎛ p2 ⎞ T2 = T1 ⎜ ⎜p ⎟ ⎟ ⎝ 1⎠
2
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
即
2 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ c12 c2 ⎜ ⎟ ⎜ q－wsh + ⎜ h1 + &#z 2 ⎟ ⎟=0 2 2 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
上式可变为
1 2 ⎡ ⎤ q = Δh + ⎢ wsh + c 2 − c12 + g (z 2 − z1 )⎥ 2 ⎣ ⎦
忽略闭口系入口和出口处的热交换，则由式（a）和式（d）进行比较可得
(
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/ ℃
(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。
工程热力学作业
工程热力学作业(总11页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1-1 一立方形刚性容器，每边长1m ，将其中气体的压力抽至1000Pa ，问其真空度为多少毫米汞柱容器每面受力多少牛顿已知大气压力为。
解：p = 1 000 Pa = MPa真空度mmHg Pa MPa MPa MPa p p p b V 56.74299000099.0001.01.0===-=-= 容器每面受力F ＝p V A = 9 900 Pa×1m 2 =×104 N1-2 试确定表压力为 MPa 时U 形管压力计中液柱的高度差。
(1)U 形管中装水，其密度为1 000 kg/m 3；(2) U 形管中装酒精，其密度为789 kg/m 3。
解： 因为表压力可以表示为p g =ρgΔz，所以有gp z gρ=∆既有（1）mm m s m m kg Pa g p z g72.101901972.1/80665.9/10001001.0236==⨯⨯=∆＝水ρ （2） mm m sm m kg Pa g p z g34.129729734.1/80665.9/7891001.0236==⨯⨯=∆＝酒精ρ 1-7 从工程单位制热力性质查得，水蒸气在500℃、100at 时的比体积和比焓分别为v =kg 、h =kg 。
在国际单位制中，这时水蒸气的压力和比热力学能各为多少 解： 水蒸气压力p =100at××104Pa/at = ×106Pa= 比热力学能u=h-pv=×kcal)/×kg = =2-1 冬季，工厂某车间要使室内维持一适宜温度。
在这一温度下，透过墙壁和玻璃等处，室内向室外每一小时传出×106kcal 的热量。
车间各工作机器消耗的动力为是500PS(认为机器工作时将全部动力转变为热能)。
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1、根据班级序号自己计算参数
利用通用压缩因子图确定氧气在温度为313K（113+10×20号），比体积为0.0074m3/kg时的压力。
2、工程热力学中为什么要引入“可逆过程”?
3、以空调制热（班级序号为双号）为例，画出工作原理图、工热关系图，指出其中的代价、收益和经济性指标分别是什么。
4、在热力学发展历史中，有哪些科学家做出贡献？至少列出5人及其成就。
答：（1）J.R.von迈尔：他提出了能量守恒理论，认定热是能的一种形式，可与机械能互相转化，并且从空气的定压比热容与定容比热容之差计算出热功当量。
（2）焦耳：他的实验结果已使科学界彻底抛弃了热质说，公认能量守恒、而且能的形式可以互换的热力学第一定律为客观的自然规律。
热力学的形成与当时的生产实践
迫切要求寻找合理的大型、高效热机有关。
（3）法国人S.卡诺：提出著名的卡诺定理，指明工作在给定温度范围的热机所能达到的效率极限
（4）开尔文(即W.汤姆森)根据卡诺定理制定了热力学温标。
（5）克劳修斯根据卡诺定理提出并发展了熵
5、为什么要引入“焓”和“熵”的概念？它们是如何定义的？
答：“焓”：研究流动能量方程中，为了工程应用的方便，才引入焓。
（因为在流动过程中，工质携带的能量除热力学能之外，总伴有推动功，所以为了工程应用的方便起见，把U和PV组合起来，引入焓。
）
“熵”
6、下面的图是如何得到的？有何作用？
7、一台清水离心泵，若泵中压力最低的点为K点，那么K点的压力与此泵工作时所处温度对应的饱和蒸汽压之间满足何种大小关系时，离心泵中压力最低点的水会汽化为气泡？
8、一压缩机将1kg温度为T1、压力为p1的空气压缩到温度T2和压力p2，已知压缩过程是多变过程，多变指数为m。
（1）完整推导出T2与T1、p1、p2和m之间的关系式。
（2）空气在压缩机中可以分为三个阶段：首先空气通过吸气阀进入压缩机，此时吸气阀开启、排气阀关闭；接着吸排气阀均关闭，空气被压缩；最后排气阀开启，此时吸气阀仍关闭，空气通过排气阀排出压缩机。
推导出这三个阶段分别要消耗多大的功？三者的代数和是多少？。