湖南大学工程热力学试题及答案1
湖南大学工程热力学试题及答案
诚信应考,考试作弊将带来严重后果！湖南大学课程考试试卷.2. 理想气体只有取定值比热容时，才能满足迈耶公式gv p R c c =-。
……（ ）3. 不可逆过程不能T-s 图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。
………… （ ）4. 卡诺循环的热效率一定大于其它循环的热效率。
…………………………（ ）5. 稳定流动能量方程适用于所用工质的稳定流动情况，不论过程是否可逆，有无耗散效应。
……………………（ ）6. 自发过程都是不可逆过程，非自发过程都是可逆过程。
…………………（ ）7. 活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。
………………（ ）8. 经不可逆循环，系统与环境无法完全恢复原态。
……………………………（ ）9. 熵产大于0的过程必为不可逆过程。
………………………………………（ ） 10. 实际气体绝热自由膨胀之后，其热力学能不变。
…………………………（ ） 三、选择题（每小题2分，共20分）1. 理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：（ ）。
A.热力学能；B.熵；C.压力；D.温度 2. ⎰+∆=pdv u q 适用于 （ B ） A 理想气体可逆过程 B 一切气体可逆过程C 理想气体一切过程D 理想气体准静态过程3. 下面参数中，量纲不相同的有（ B ）A. 比热容B. 比焓C. 质量气体常数D. 比熵 4. 若空气进行可逆定压加热过程，则：（ C ）。
A.空气作功量大于其热力学能增量；B.空气作功量等于其热力学能增量；C.空气作功量小于其热力学能增量；D.无法确定 5. 下列三种状态的空气，哪种状态的熵最大？（ A ）。
A. 100ºC ，20bar ；B. 200ºC ，10bar ；C. 100ºC ，10bar ；D. 150ºC ，15bar 6. 某制冷机在热源1T =300K 及冷源2T =250K 之间工作，其输入功W 为25kJ ，从冷源吸热量Q ,2为110kJ ，此制冷机是（ C ）。
湖南大学工程热力学(车辆2012A)-2-答案
诚信应考,考试作弊将带来严重后果！湖南大学课程考试试卷第 2 页 （共 6 页）6.卡诺循环是热效率最高的循环。
……………………………………………（ × ）7.在p-v 图上可逆绝热线的斜率为pkv-。
…………………………………（ × ） 8. 由热源、冷源和不可逆热机组成的孤立系统经历一个循环，工质的熵不变。
……………………………………………………………………………………（ √ ）9. 任意循环的热效率可表示为ηt =1-q 1/q 2，其中，q 1是工质从高温热源吸收的热量，q 2是工质对低温热源放出的热量。
…………………………………………………（ × ） 10.根据多变指数的取值不同，多变过程可以概括所有的热力过程。
………（ × ） 三、选择题（每小题2分，共20分） 1.t p w c dT δ=- 适用条件为：（ D ）。
A.理想气体可逆过程；B.任何工质可逆过程；C.任何工质定压过程；D. 理想气体绝热过程 2. 若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则△S 不可逆( B )过程△S 可逆。
A.大于B.等于C.小于D.关系不定3. 在最高温度及最高压力一定的条件下，活塞式内燃机循环热效率（ B ）。
A.定容加热>混合加热>定压加热；B.定容加热<混合加热<定压加热；C.混合加热<定容加热<定压加热；D.无法确定4. 两种性质不同，但状态相同的气体作绝热混合，其熵变为( C )。
A.零B.负C.正D.不确定5. 某理想气体，经可逆定压过程对外做功W ，则其内能的变化量和与外界交换的热量分别为（ D ）。
A.无确定值； B.w u k ∆=，q w =； C.u w ∆=，q kw =； D.1w u k ∆=-，1kwq k =- 6. 已知一理想气体可逆过程中，技术功=膨胀功，此过程的特性为：（ B ）。
湖南大学往年工程热力学湖大试题汇编 (7)
③ ∆U A < ∆UB
④ ∆U A = ∆U B =0
8．工质不可逆稳态稳流经某控制容积，则此控制容积内
①储能不变，熵增大
②储能不变，熵不变
③储能增大，熵增大
④储能增大，熵不变
பைடு நூலகம்
9．体系从一个平衡态开始经过不同的两个过程到达相同的终态，其中一个
过程为可逆过程，另一个为不可逆过程，则………………………………（ ）
④可逆过程中工质可以恢复为初态
4．热力系统与外界既有物质交换，又有能量交换，可能是…………（ ）
①闭口系统
② 开口系统
③绝热系统
④ ②或③
第 2 页（共 6 页）
湖 南 大 学 课 程 考 试 卷
装 订 线 ︵ 答 案 不 得 超 过 此 线 ︶
湖 南 大 学 教 务 处 考 试 中 心
5．“经过一个不可逆循环，工质不能恢复原来状态” ………………（ ）
①焓不变，压力下降，温度不变，熵增大
②焓不变，压力下降，温度不变，熵不变
③焓不变，压力不变，温度不定，熵增大
④焓不变，压力下降，温度不定，熵增大
p
三、证明题（共 5 分） 某种理想气体的初态为 A( p1,T1) ，终态为 B( p2 ,T2 ) ，试证明图 2 中 q3 ≠ q1 + q2 。
B
q3
务
处
比较其热效率的大小并简述理由。
考
试
中
心
姓名：
第 1 页（共 6 页）
p
T
2,
3
3
4
2,
2
2
3
1
4 1
v
S
图1
二、单选题（在本题的每一小题的备选答案中，只有一个答案是正确的，请把
湖南大学工程热力学试题及答案
.考试作弊将带来严重后果！诚信应考, 考试中心填写：月日年__________湖南大学课程考试试卷.c?c?R gvp。
……（）2. 理想气体只有取定值比热容时，才能满足迈耶公式3. …………）（不可逆过程不能T-s图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。
4. 卡诺循环的热效率一定大于其它循环的热效率。
…………………………（）5. 稳定流动能量方程适用于所用工质的稳定流动情况，不论过程是否可逆，有无耗散效应。
……………………（）6. 自发过程都是不可逆过程，非自发过程都是可逆过程。
…………………（）7. 活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。
………………（）8. 经不可逆循环，系统与环境无法完全恢复原态。
……………………………（）9. 熵产大于0的过程必为不可逆过程。
………………………………………（）10. 实际气体绝热自由膨胀之后，其热力学能不变。
…………………………（）三、选择题（每小题2分，共20分）1. 理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：（）。
A.热力学能；B.熵；C.压力；D.温度?pdv??uq?）2. B适用于（一切气体可逆过程B A理想气体可逆过程理想气体准静态过程DC理想气体一切过程3. 下面参数中，量纲不相同的有（ B ）A. 比热容B. 比焓C. 质量气体常数D. 比熵4. 若空气进行可逆定压加热过程，则：（ C ）。
A.空气作功量大于其热力学能增量；B.空气作功量等于其热力学能增量；C.空气作功量小于其热力学能增量；D.无法确定5. 下列三种状态的空气，哪种状态的熵最大？（ A ）。
A. 100o C，20bar；B. 200o C，10bar；C. 100o C，10bar；D. 150o C，15barTT=250K之间工作，其输入功W为某制冷机在热源6. 及冷源=300K25kJ，从冷源吸12热量Q 为110kJ，此制冷机是（ C ）。
,2..D.可逆或不可逆的 B.不可逆的； C.不可能的；A.可逆的；）。
湖南大学 工程热力学 第4章 理想气体热力过程(复习题)
第4章 理想气体热力过程及气体压缩4．1 本章基本要求熟练掌握定容、定压、定温、绝热、多变过程中状态参数p 、v 、T 、∆u 、∆h 、∆s 的计算，过程量Q 、W 的计算，以及上述过程在p -v 、T -s 图上的表示。
4．2 本章重点结合热力学第一定律，计算四个基本热力过程、多变过程中的状态参数和过程参数及在p -v 、T -s 图上表示。
本章的学习应以多做练习题为主，并一定注意要在求出结果后，在p -v 、T -s 图上进行检验。
4．3 例 题例1．2kg 空气分别经过定温膨胀和绝热膨胀的可逆过程，如图4.1，从初态1p =9.807bar,1t =300C 膨胀到终态容积为初态容积的5倍，试计算不同过程中空气的终态参数，对外所做的功和交换的热量以及过程中内能、焓、熵的变化量。
图4.1解：将空气取作闭口系对可逆定温过程1-2，由过程中的参数关系，得bar v v p p 961.151807.92112=⨯== 按理想气体状态方程，得111p RT v ==0.1677kg m /3125v v ==0.8385kg m /312T T ==573K 2t =300C 气体对外作的膨胀功及交换的热量为1211lnV V V p Q W T T ===529.4kJ 过程中内能、焓、熵的变化量为12U ∆=0 12H ∆=0 12S ∆=1T Q T=0.9239kJ /K 或12S ∆=mRln12V V =0.9238kJ /K 对可逆绝热过程1-2′, 由可逆绝热过程参数间关系可得kv v p p )(211'2= 其中22'v v ==0.8385kg m /3 故 4.12)51(807.9'=p =1.03barRv p T '''222==301K '2t =28C气体对外所做的功及交换的热量为)(11)(11'212211T T mR k V p V p k W s --=--==390.3kJ 0'=s Q过程中内能、焓、熵的变化量为kJ T T mc U v 1.390)(1212''-=-=∆ 或kJ W U 3.390212'-=-=∆kJ T T mc H p 2.546)(1212''-=-=∆ '12S ∆=0例2. 1kg 空气多变过程中吸取41.87kJ 的热量时，将使其容积增大10倍，压力降低为1/8，求：过程中空气的内能变化量，空气对外所做的膨胀功及技术功。
《工程热力学》期中测试题参考答案
2013年湖南大学《工程热力学》期中测试题姓名： 班级： ；学号：一、判断题（正确的划“√”，错误的划“×”，每小题2分，共20分）1. 理想气体只有取定比热容时，才能满足迈耶公式c p -c v =R g 。
………………………………………（ × ）2. 经不可逆循环，系统与外界均无法完全恢复原态。
…………………………………………………（ × ）3. 某容器中气体的压力为1MPa ，而被密封在压力为0.5MPa 的空间中用来测量该容器压力的压力表的读数是0.5MPa 。
………………………………………………………………………………………（ √ ）4. 由于Q 和W 都是过程量，故(Q-W) 也是过程量。
…………………………………………………（ × ）5. 活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。
………………………………………（ × ）6. 系统中发生吸热过程系统熵必增加。
………………………………………………………………（ × ）7. 只要知道闭口系统发生某个过程前后的熵差值就可求出整个过程中系统与外界交换的热量。
（ × ）8. 热力学恒等式du =Tds -pdv 与过程可逆与否无关。
…………………………………………………（ × ）9. 对于可逆过程有δQ =T d S ，对于不可逆过程有δQ ＞T d S 。
…………………………………………（ × ）10. 理想气体的内能、焓和熵都是温度的单值函数。
…………………………………………………（ × ）二、选择题（每小题3分，共30分）1.工质进行了一个吸热，升温，压力增加的多变过程，则多变指数n 满足：…………………………（ C ）A. 0<n <1；B. 1<n <k ；C. n >k D 不能确定2. 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：……………（ D ） A 可逆绝热压缩过程； B 不可逆绝热压缩过程；C 边压缩边吸热过程； D 边压缩边放热过程3. 一定量的理想气体经历一个不可逆过程，对外做功15kJ ，放热5kJ ，则气体温度变化为：………（ B ）A 升高；B 降低.C 不变D 不能确定4. 对于理想气体，下列参数中（ ）不是温度的单值函数。
湖南大学工程热力学试卷 开卷
湖南大学课程考试试卷(开卷)课程编号： ；课程名称： 工程热力学 ；试卷编号： G ； 考试时间：120分钟题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分应得分2025 10 45 100实得分评卷人评分：第1页（共4页）第2页（共4页）考试中心填写： 年 月 日 考 试 用湖南大学课程考试卷 湖南大学教务处考试中心专业班级：学号姓名：一、判断题（下列各题，你认为正确的，请在题干的括号内打“√”，错的打“×”，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. 某容器中气体的压力为1MPa ，而被密封在压力为0.5MPa 的空间中用来测量该容器压力的压力表的读数是0.5MPa 。
………………………（ ）3．一切不可逆循环的热效率1q net t ωη<。
…………………………（ ）4．已知饱和湿蒸汽的温度和压力不能确定其他状态参数。
……（ ） 5．活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。
（ ） 6．活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。
（ ）7．收缩喷管内各截面上等熵流动的气体流速愈来愈大，而当地音速则愈来愈小，所以收缩喷管某截面上流体总可以到临界状态。
…………（ ）8． 相同的高温热源和低温热源的可逆循环的热效率大于不可逆循环，所以可逆循环输出的功大于不可逆循环。
………………………………（ ）9．不可逆循环的热效率可以用211/t m m T T η=−表示，其中222/S Q T m ∆=，是循环平均放热温度，111/S Q T m ∆=，是循环平均吸热温度。
…………………………………………………………………………（ ）湖南大学课程考试卷湖南大学教务处考试中心。
湖南大学热力学与统计物理考试试题及参考答案
开卷考试，不得讨论！具错误实质性相同者，皆以零分计！湖南大学课程考试试卷课程名称：热力学统计物理；课程编码： 试卷编号： ；考试时间：120分钟低温下某晶体的热容量表达为如下两项湖南大学课程考试试卷湖南大学教务处考试中心参考答案第1题 1.1由于相对论性的自由粒子满足2222()()cp mc ε=+。
微分之得：222d c pdp εε=，即：2pdp d c εε=。
22d pd q 体积元之内的微观状态数为222/d pd q h . 设体系的面积为S 。
则22222Sd pd q S d p h h =⎰。
在二维情况下，2θ=d p pdpd ，将角度部分积分，得2pdp π。
于是得结果222επεSd h c 。
考虑自旋1/2，得简并因子2. 最后得到结果： 224επεSd h c. 1.2aT 来自电子，3bT 来自点阵。
1.3电子之间有强烈的压强，这个压强和点阵(离子)之间的静电力场平衡。
1.4Bose 子的BEC 指原子质心运动的凝聚。
1.5由于简并性条件是3T T n λ<<，即使是低温，只要密度足够低，无论玻色子还是费米子，都不会简并。
也就是，原则上，零温附近，对于费米子一样可以有经典理想气体；对于费米子，如果密度不是非常高，还会形成电子(魏格纳)晶体。
1.6自由度冻结指的是，当温度较低时，一类自由度对热容量的的贡献可以忽略不计，称之为自由度冻结。
当温度下降时，电子运动，振动，转动将依次冻结，平动尽在绝对零度时才冻结。
第2题2.1 体积和粒子数。
2.2 微观状态总数为2N .最可几分布中包含的围观状态数目为2!/(!)2N N 。
二者相等指的是当N 很大时，2ln 21ln !/(!)2→NN N .注意，22lim.!/(!)2→∞→∞NN N N 2.3 最可几分布是左右各一半分子N/2. 这一N/2也可以认为是从0到N 这N+1种微观状态出现机会相等的平均值N/2=[0+1+2+…….+(N+1)] / (N+1)第3题利用玻尔兹曼统计，子系的配分函数为121()1βεβεβω∞---===-∑i iwi Z eee ，其中1()2i i w ε=+.平均能量为 1()ln ()12βωωεωωωβ∂=-=+∂-Z e . 热容量22()()()(1)βωβωεωωβω∂==∂-e C k T e . 熵为，()[ln ln ()]11[ln(1)]221[ln(1)]1βωβωβωβωωβωββωβωβωβω--∂=-∂=---++-=---S k Z Z k e e k e e当温度趋于零时，热容量和熵均为零，但是内能为/2ω.第4题单原子经典理想气体，化学势为负(p.338)。
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2. 理想气体只有取定值比热容时，才能满足迈耶公式g
v p R c c =-。
……（ ）
3. 不可逆过程不能T-s 图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。
………… （ ）
4. 卡诺循环的热效率一定大于其它循环的热效率。
…………………………（ ）
5. 稳定流动能量方程适用于所用工质的稳定流动情况，不论过程是否可逆，有无耗散效应。
……………………（ ）
6. 自发过程都是不可逆过程，非自发过程都是可逆过程。
…………………（ ）
7. 活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。
………………（ ）
8. 经不可逆循环，系统与环境无法完全恢复原态。
……………………………（ ）
9. 熵产大于0的过程必为不可逆过程。
………………………………………（ ） 10. 实际气体绝热自由膨胀之后，其热力学能不变。
…………………………（ ） 三、选择题（每小题2分，共20分）
1. 理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：（ ）。
A.热力学能；
B.熵；
C.压力；
D.温度 2. ⎰+∆=pdv u q 适用于 （ B ）
A 理想气体可逆过程
B 一切气体可逆过程
C 理想气体一切过程
D 理想气体准静态过程
3. 下面参数中，量纲不相同的有（ B ）
A. 比热容
B. 比焓
C. 质量气体常数
D. 比熵 4. 若空气进行可逆定压加热过程，则：（ C ）。
A.空气作功量大于其热力学能增量；
B.空气作功量等于其热力学能增量；
C.空气作功量小于其热力学能增量；
D.无法确定 5. 下列三种状态的空气，哪种状态的熵最大？（ A ）。
A. 100ºC ，20bar ；
B. 200ºC ，10bar ；
C. 100ºC ，10bar ；
D. 150ºC ，15bar 6. 某制冷机在热源1T =300K 及冷源2T =250K 之间工作，其输入功W 为25kJ ，从冷源吸热量Q ,2为110kJ ，此制冷机是（ C ）。
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A.可逆的；
B.不可逆的；
C.不可能的；
D.可逆或不可逆的 7.工质不可逆稳态稳流经某控制容积，则此控制容积内，则：（ B ）。
A.储能不变，熵增大
B.储能不变，熵不变
C.储能增大，熵增大
D.储能增大，熵不变
8. 理想气体进行了一个降温，升压的多变过程，则多变指数n 满足：( B )
A. n >k ；
B.n <k ；
C.n =k D 不能确定 9. 系统经过不可逆循环过程后，其熵变 ( B )
A.大于0；
B.等于0；
C.小于0；
D.不定
10. 在密闭门窗的房间内，有一台启动的冰箱，将冰箱门打开，经一段时间运行，则室内温度将（ B ）
A.降低；
B.升高；
C.不变；
D.不定 四、简答题（共15分）
1. 某理想气体经历了下述循环：某理想气体经历了下述循环：（I ）等容吸热，压强从P1升高到P2；（II ）可逆绝热膨胀，压强从P2又回到P1；（III ）等压压缩，体积又回到循
环的初始值，分别在p-v 图及T-s 图上画出这个循环。
（5分） 答：
P V
T
2. 热力学第一定律和第二定律的实质分别是什么？写出各自的数学表达式。
（10分）
答：热力学第一定律实质上就是能量守恒与转换定律，即热力过程中参与转换和传
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递的能量在数量上是守恒的。
其表达式为dE iso =0。
对于常用的闭口系和稳定流动开口系其表达式为q=Δu+w 和q=Δh+1/2Δc f 2+g Δz+w s =Δh+w t 。
热力学第二定律实质上揭示了热力过程的方向、条件和限度，揭示了能量品质的高低。
只有同时满足热力学第一定律和第二定律的过程才能实现。
其表达式为dS iso ≥0、0
≤⎰T
q
δ或
⎰
≥∆T
q
s δ。
3. 压气机高压缩比时为什么采用多级压缩中间冷却方式？（画图说明） 答：采用多级压缩、中间冷却，有如下一些好处：
1）可降低排气温度 2）可减少压气机耗功量 3）对于活塞式压气机可提高压气机的容积效率
五、计算题（共40分）
1. 空气在气缸中被压缩，由p 1=0.12MPa ，t 1=35℃经多变过程达到p 2=1.0MPa ，如多变指数n=1.35，在压缩过程中放出的热量全部为环境所吸收，环境温度T 0=300K ，如压缩1kg 空气，求由环境与空气所组成的孤立系统的熵的变化。
空气气体常数R g =0.287kJ/(kg ·K)、比热容可取定值，c p =1.004kJ/(kg ·K)（15分） 解：
kg p T R /m 737.010
*2.1308*287v 3
5
1
1g 1==
=
n n p p
T 1
1212*T -=）（=308*（1/0.12）0.259 = 533.4K
kg p T R /m 153.010
*0.133.45*287v 3
6
2
2g 2==
=
）（K kg kJ R c g p ⋅=-=-=/717.0287.0004.1c v k=1.4
kJ
T T c n k n m
v 09.23)3084.533(*717.0*35
.04
.135.1*1)(1mq Q 12-=--=---==
)737
.0153.0ln 287.03084.533ln 717.0(*1)ln ln
(12121+=+=∆v v R T T c m S g v =0.394-0.451 =-0.057K
kJ /
077.0300/09.232==∆S K
kJ /
02.0=∆S K
kJ /
)1/()1/(1))1213---=T T T T k 湖
南大学课程考试试卷
湖
南大学教
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于是
k T T T T )(1
312
= 又1-2为定容过程，则
λ==1
2
12p p T T ，则k k T T T T /1/11213)(λ==
故1
1
1/1---=λληk t k
（3）当λ增大时，循环效率ηt 增大。
3. 已知A 、B 、C 3个恒温热源的温度分别为500K ，400K 和300K ，有可逆机在这3个热源间工作。
若可逆机从A 热源净吸入3000kJ 热量，输出净功400kJ ，试求可逆机与B 、C 两热源的换热量，并指明其方向。
（10分） 解：W Q Q Q C B A +=+
0=+--=
∆C
C
B B A A iso T Q T Q T Q S 代入数据：
4003000+=+C B Q Q
0300
4005003000=+--C B Q Q 解得：3200-=B Q 600-=c Q。