(完整版)工程热力学期末复习题答案

江苏科技大学

《工程热力学》练习题参照答案

第一单元

一、判断正误并说明原因：

1.给理想气体加热，其热力学能老是增添的。

错。理想气体的热力学能是温度的单值函数，假如理想气体是定温吸热，那么其热力学能不变。

1.丈量容器中气体压力的压力表读数发生变化必定是气体热力状态发生了变

化。

错。压力表读数等于容器中气体的压力加上大气压力。所以压力表读数发生变化

能够是气体的发生了变化，也能够是大气压力发生了变化。

2.在张口系统中，当进、出口截面状态参数不变时，而单位时间内流入与流出

的质量相等，单位时间内互换的热量与功量不变，则该系统处在均衡状态。

错。系统处在稳固状态，而均衡状态要求在没有外界影响的前提下，系统在长时间内不发生任何变化。

3.热力系统经过随意可逆过程后，终态 B的比容为 v B大于初态 A 的比容 v A，外

界必定获取了技术功。

错。外界获取的技术功能够是正，、零或负。

4.在朗肯循环基础上推行再热，能够提升循环热效率。

错。在郎肯循环基础上推行再热的主要利处是能够提升乏汽的干度，假如中间压力选的过低，会使热效率降低。

6．水蒸汽的定温过程中，加入的热量等于膨胀功。

错。因为水蒸汽的热力学能不是温度的单值函数，所以水蒸汽的定温过程中，加入的热量其实不是所有用与膨胀做功，还使水蒸汽的热力学能增添。

7．余隙容积是必要的但又是有害的，设计压气机的时候应尽可能降低余隙比。

对。余隙容积的存在降低了容积效率，防止了活塞随和门缸头的碰撞，保证了设施

正常运行，设计压气机的时候应尽可能降低余容比。

8．内燃机定容加热理想循环热效率比混淆加热理想循环热效率高。

错。在循环增压比同样吸热量同样的状况下，定容加热理想循环热效率比混淆加

热理想循环热效率高；但是在循环最高压力和最高温度同样时，定容加热理想循环热效率比

混淆加热理想循环热效率低。

9．不行逆过程工质的熵老是增添的，而可逆过程工质的熵老是不变的。

错。熵是状态参数，工质熵的变化量仅与初始和终了状态有关，而与过程可逆不可逆没关。

10．已知湿空气的压力和温度，就能够确立其状态。

错。湿空气是干空气与水蒸汽的混淆物，据状态公义，确立湿空气的状态需要三

个状态参数。

二、简答题：

1.热力学第二定律可否表示为：机械能能完整变换为热能，而热能不可以所有转

换为机械能。

不可以够。机械能能够无条件地转变为热能，热能在必定条件下也可能所有转变为机械能。

2.试画出蒸汽压缩制冷简单循环的 T-s 图，并指出各热力过程以及与过程相对

应的设施名称。

蒸汽压缩制冷简单循环的T-s 图 .1-2 为定熵压缩过程，在压缩机中进行；2-3 为定压冷凝过程，在冷凝器中进行；3-4 是节流降压过程，在节流阀中进行；4-1 为定压蒸发过程，在蒸

发器中进行。T

2

3

4

1

s

3.用蒸汽作循环工质，其放热过程为定温过程，而我们又常说定温吸热和定温

放热最为有益，但是为何蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低？

q2 T2

t 1 1 观察蒸汽动力循环和柴油机循环的热效率时，依据热效率的定义q1 T

1 知道，

热效率的大小与均匀吸热温度和均匀放热温度有关。均匀吸热温度越高，热效率越高。蒸汽动力循环因为遇到工质和资料的限制，其均匀吸热温度是600℃左右；而柴油机循环的均匀

吸热温度是 1300 ℃左右，所以蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低。

4.压气机按定温压缩时气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向外放热，为什

么定温压缩反较绝热压缩更加经济？

压气机定温压缩与绝热压缩时所需要外界供给的功不同样，而需要外界供给的功等于压缩过

程的技术功，定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小，所以定温压缩反较绝热压缩更加经

济。如 p-v 图所示的压缩过程，能够看出

p

定温压缩的技术功是P1-1-2T-p2-p1 的面积，

2T 2s P2

绝热压缩的技术功是P1-1-2s-p2-p1 的面积。

明显定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小。

三. 计算题：

1.1kg 氧气置于图所示的气缸内，缸壁能充足导热，且活塞与缸壁无摩擦。初

始时氧气压力为、温度为 27℃。假如气缸长度为 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 p0.918kJ /(kg K ) ，， R g0.260kJ /(kg K )

t=27℃p0

t0 =27℃

l销钉

2l

解：

取气缸内的氧气为研究对象。

依据热力学第必定律Q U W 知道，加入系统的热量一部分用于增添系统的热力学

能，一部分用于对外做功。依据题意：活塞假如要达到最大速度，那么氧气膨胀过程中

吸入的热量所有用于对外做功，所以氧气的热力学能不发生变化。因为氧气能够看作理

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 P0，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 P1，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 。

1

MV max2 W P0 V

2

W R g T1 ln V

1 P

1V1 mR g T1 V V2 V1 V2

V2 2V1 所以有： W R g T1 ln 2 P0 V R g T1 / P1 代入数据：

1 2

R g T1 ln 2 P0 R g T1

260 (273.15 27) (ln 2 0.2)

2 10 V max p1 V

max