工程热力学

《工程热力学》

思考题：

1、热力学第一定律的实质是什么？并写出热力学第一定律的两个基本表达式。

答：热力学第一定律的实质是能量转换与守恒原理。热力学第一定律的两个基本表达式为：q=Δu+w；q=Δh+wt

2、热力学第二定律的实质是什么？并写出熵增原理的数学表达式。

答：热力学第二定律的实质是能量贬值原理。熵增原理的数学表达式为：dSiso≥0 。

3、什么是可逆过程？实施可逆过程的条件是什么？

答：可逆过程为系统与外界能够同时恢复到原态的热力过程。实施可逆过程的条件是推动过程进行的势差为无穷小，而且无功的耗散。

4、过热蒸汽绝热节流，呈现什么节流效应?并说明理由。

答：利用h-s图可知温度降低，呈现节流冷效应。如图：h1=h2；P1>P2；∴t1>t2

5、水蒸汽定压发生过程一般要经历哪些阶段？当压力高于临界压力时又是一个什么样的过程？

答：水蒸汽定压发生过程一般要经历预热、汽化、过热三个阶段。当压力高于临界压力时水蒸汽定压发生过程没有汽化阶段，汽化是一个渐变过程。

6、系统经历一个不可逆过程后就无法恢复到原状态。

由不可逆过程的定义可知：系统可以恢复到原状态，但系统与外界不能同时恢复到原状态。填空题

1、工质的基本状态参数是(温度，压力，比容)

2、氮气的分子量μ=28，则其气体常数（296.94）

3、气体吸热100kJ，内能增加60kJ，这时气体体积（增大）

4、实现准平衡过程的条件是（推动过程进行的势差为无穷小）

5、根据热力系统和外界有无（物质）交换，热力系统可划分为（开口和闭口）

6、作为工质状态参数的压力应该是工质的（绝对压力）

7、稳定流动能量方程式为(q=(h2-h1)+(C22-C12)/2+g(Z2-Z1)+wS）

8、理想气体的定压比热CP和定容比热CV都仅仅是（温度）的单值函数。

9、氧气O2的定压比热CP=0.219kcal/kgK,分子量μ=32.则其定容比热CV=(0.657)kJ/kgK。

10、气体常数Rg与通用气体常数R之间的关系式为：Rg =（R/M）

11、平衡状态应同时满足（热）平衡与（力）平衡。

12、技术功wt的定义是由三项能量组成，据此技术功wt的定义式可表示为：wt =（mΔc2/2+mg Δz+mws）。

13、热力系与外界间的相互作用有( 质量交换) 和（能量交换)两类。

15、热力系的总储存能为（热力学能）、（宏观动能）与（宏观位能）的总和。

16、开口系进出口处，伴随质量的进出而交换（推动）功。

17、理想气体的定压比热cp和定容比热cv之间的关系式是（cp-cv=R）。

18、多变指数n = (0)的多变过程为定压过程

19、u=cVΔT适用于理想气体的（任何）过程；对于实际气体适用于（定容）过程。

20、推动功等于（pv），热力学能与推动功之和为(焓）。

21、开尔文温标与摄氏温标之间的关系式为：（T=t+273.15）华氏温度换算F=9/5*t+32；绝对压力与真空度之间的关系式为：（Pb-Pv）。

22、卡诺循环是由（两个可逆等温过程和两个可逆的绝热过程）组成的。卡诺效率η=ω/q1=1-T2/T1 ;

23、热力学第一定律的基本数学表达式q=Δu+w适用于（任何）工质，适用于（任何）过程。

24、容积功与技术功之差等于（流动）功，用状态参数计算时该项功量为（Δpv ）。 25、热力学第二定律对于循环过程的两个重要推论分别为（卡诺定理）和（克劳修斯不等式）。 26、理想气体的Δh=（cp ΔT ），适用于理想气体的（任何）过程 27、随着压力的提高水蒸汽的汽化潜热逐渐（减小），达到临界压力时，水蒸汽的汽化潜热为（0）。

28、水蒸汽的过热度D 指的是（过热蒸汽的温度与相应压力下的饱和温度之差），干度X 指的是（湿蒸汽中饱和蒸汽的含量份额）。

29、经定熵扩压流动流体流速降低为零时所达到的状态称为（绝热滞止）状态，该状态下的所有参数均称为（滞止）参数。

30、水蒸汽的一点两线三区五态中，五态指的是（未饱和水、饱和水、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽）。

31、马赫数：通常把气体速度与当地声速之比称为马赫数；

32、绝热滞止：经定熵扩压流动流体流速降低为零时所达到的状态； 33、制冷：指人们认为的维持某一对象的温度低于周围环境的温度；

二、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 303.95kJ

3. 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：

1

4. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，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。

自由膨胀

12

iso T T R S S S S S ∆=∆+∆+∆+∆W

1212

00ISO Q Q

S T T -∆=+++R 0S ∆=iso 0S ∆=