07年试题工程热力学

科目代码：415 科目名称：工程热力学（不含传热学）

一、填空题（以下每一空为1分，共计50分）

1．工程热力学中，推动功是指（1）；流动功是指（2）。

2．工质在流过一绝热节流阀的节流过程中压力下降，此过程中参数（3）不变；

当该工质为理想气体时，参数（4）也不变。

3．通用气体常数值为（5）；当某理想气体混合物的摩尔分数分别为：氧气6%、

氮气75%、二氧化碳气体14%、水蒸气5%时，则该混合气体的折合摩尔质量为

（6），折合气体常数为（7）；它的容积分数分别为（8）；它的质量

分数分别为（9）。

4．比热容为c V为常数的某理想气体，从初态p1、T1经历一定容过程，达到终态p

时，其温度为（10），此过程中气体对外所作的膨胀功为（11）；热2

力学能变化量为（12），与外界交换的热量为（13）。

5．初态为p、T1的流体，经过定压加热后温度上升到T2，如果此流体的比热容c p

为常数，那么加热每kg流体所需要的热量为（14），熵变化量计算式为

（15）。

6．将实际气体近似处理为理想气体的条件是（16）。理想气体状态方程不能准

确反映实际气体p、v、T之间关系的根本原因是在理想气体模型中忽略了（17）

和（18）的影响。

7．饱和水在定压汽化为饱和蒸汽过程中，其温度变化为（19）；某压力下若饱

和水焓为'h，汽化潜热为r，则饱和蒸汽焓为（20）；当湿蒸气干度为x时，

湿蒸气焓值为（21）。

8．相对湿度定义为（22）；当湿空气处于饱和状态时，其相对湿度为（23）；

干空气的相对湿度为（24）。

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完全燃烧所9．通常规定稳定单质或元素的标准生成焓为（25）。1mol甲烷CH

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需要的空气量为（26） mol；此空气量称为（27）空气量。

10．通常我们说汽油机的循环效率要比柴油机的低，其主要理由是（28）。汽

油机的理想循环由（29）个过程组成，分别是（30）；柴油机的理想循环

由（31）个过程所组成，分别为（32）。

11．活塞式压气机的气缸容积为V1，余隙容积为Vc，进气压力为p1，压缩后气体

的出口压力为p2，那么该压气机的增压比为（33），排量为（34）。如

果该压气机的压缩过程可以按可逆定温或可逆绝热进行，则压缩单位质量空

气压气机耗功以（35）过程为大。

12．某汽轮机的蒸汽进口焓为3454kJ/kg，出口焓为2116kJ/kg，若每kg蒸汽在

气轮机中散热量为20kJ/kg，当忽略蒸汽的进出口动能差和位能差时，其轴功

为（36），技术功为（37）；当进入该汽轮机的蒸汽流量为80吨/小时，

汽轮机的输出功率为（38）。

13．容积为V的绝热刚性容器内部被隔板分成均等的两部分，其中一侧有状态为p

，T1的理想气体，另一侧为真空，如果将隔板抽去，此容器内气体热力学能1

改变量为（39），温度变化为（40），焓的变化为（41），熵的变化

量为（42）。

14．在系统从温度为1600K的热源中吸收热量1000kJ的过程中，若该吸热过程为

可逆并且环境温度为290K时，此系统从热源获得的有效能（火用）为（43），

无效能（火无）为（44）；若热源与系统之间有200K的温差，则此系统从热

源获得的有效能（火用）为（45），无效能（火无）为（46）。

15．工质从同一初态1经历两个不同的热力过程达到相同的终态2，若其中一个过

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程为可逆，另一个过程为不可逆，则这两个过程的热力学能变化量是 （47） 的，熵变化量是 （48） 的。

16．若对系统加热，则参数 （49） 必定变大 ；若系统对外作膨胀功，则参数 （50）

必定变大。

二、简答题（每小题5分，共计50分）

1．什么叫平衡状态？试题二、1附图中为一绝热刚性容器，

容器内上部为水蒸气，下部为液态水，该容器内部状态是

否处于平衡状态？

2．若热力学第一定律表达式写作⎰+∆=21

pdv u q ，那么该式的使用条件是什么？为

什么？

3．在使用理想气体状态方程T R pv g =时，方程式中各量的单位分别是什么？

4．对于二氧化碳气体，若已知在0 ~ 600℃范围内其平均定压比热容为 1.040 kJ/(kg·K)，在0 ~ 400℃范围内其平均定压比热容为0.983 kJ/(kg·K)。问它在400 ~ 500℃范围内的平均定压比热容和平均定容比热容各为多少？

5．气体从同一初态（s 1，T 1）分别经历可逆定压加热过程和可逆定容加热过程达到相同的s 2，试在温熵图（T —s 图）中定性绘出其过程线，并说明完成这两个过程时何者所需要的加热量大？哪个过程的终态温度高？

6．已知空气在某可逆的热力过程中，由初态的

p 1= 0.1 MPa 、T 1= 300 K 变化到终态的p 2= 0.4 MPa 、T 2= 430 K ，试估计此过程是否与外界交换热量？方向如何？

7．什么是化学反应的热效应？若反应物和生成物均为理想气体，那么定压热效应和定容热效应之间有什么关系？

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8．一热力循环经历了等熵压缩、可逆定压加热及可逆定容放热过程回到初始状态，试在p —v 图和T —s 图上绘出此循环。

9．简要叙述未饱和水在压力低于临界压力条件下被定压加热到过热蒸汽过程中状态参数变化特点。

10．冷热不同的空气分别经两个管道进入一绝热混合器混合，若冷热空气的温度分别为t 1和t 2，质量流量分别为q m1和q m2，问混合后空气温度如何计算？

三、计算分析题（各小题分数见每题题首标注，共计50分）

1．（本题10分）已知气缸内有0.8 kg 氮气，温度为70 ℃，压力为0.2 MPa 。若将其分别通过定压加热和定容加热，使温度达到500 ℃。问采用这两种过程分别需要多少加热量？对外作功多少？（氮气c v =742 J/(kg ·K) ）

2．（本题10分）有一服从状态方程p (v －b )=R g T 的气体（b 为正值常数），假定c V 为常数。求证

（1）du =c V dT ；

（2）此气体经绝热节流后，温度一定升高。

3．（本题15分）两个质量相等、比热容相同且为定值的物体，A 物体初温为T A ，

B 物体初温为T B ，用它们作可逆热机的有限热源和有限冷源，热机工作到两物体温度相等为止。

（1）证明平衡时的温度B A m T T T ；

（2）求热机作出的最大功量；

4．（本题15分）对一容积为0.3 m 3绝热刚性容器充氧气。充气气源的温度298 K 、压力0.4 MPa 。若充气前容器内为真空，那么当容器内压力达到0.35 MPa 时，充入了多少氧气？若充气前容器内还有氧气，温度为298 K 、压力为0.1 MPa ，则容器内压力达到0.35 MPa 时，又能充入多少氧气？（氧气：c V =0.657 kJ/(kg·K)