工程热力学试卷

（一）

一．填空题(每空1分,共8分)

1、系统与外界之间没有__能量__传递和__物质__交换的系统，称为孤立系统。

2、若已知工质的表压力为0.07MPa，当地大气压力为0.1MPa。则工质的绝对压力

为 0.17 MPa。

3、某工质在某过程中内能增加15KJ，对外作功15KJ，则此过程中工质与外界交换热量Q＝ 30 KJ。

4、露点是对应于湿空气中水蒸气分压力下的饱和温度。

5、当湿蒸汽的干度x＝1时，工质全部为干饱和蒸汽。

6、压缩因子z反映实际气体与理想气体的偏差程度。

二．单项选择题(6小题,每小题2分,共12分)

1、理想气体的焓是 C 的单值函数.

（A）压力；（B）比体积；

（C）温度；（D）热力学能。

2、闭口系统从热源取热5000kJ，系统的熵增加为20 kJ/K，如系统在吸热过程中温度保持为300K，则这一过程是 B 。

（A）可逆的；（B）不可逆的；

（C）不能实现的；（D）不能确定的。

3、湿空气加热过程的特征是湿空气的 B 不变。

（A）焓；（B）含湿量；

（C）相对湿度；（D）温度。

4、用干、湿球温度计和露点仪对湿空气进行测量，得到3个温度：16℃，18℃，29℃，则干球温度t＝____C_____，湿球温度t

w

＝____________。

（A）16℃，18℃；（B）29℃，16℃；

（C）29℃，18℃；（D）16℃，29℃。

5、多变过程是指 D 。

（A）一切热力过程；（B）一切可逆过程；

（C）一切不可逆过程；（D）一切符合的过程。

6、当空气以M<1的亚音速进入喷管而以M>1的超音速流出喷管时，流体速度，该喷管为 A 喷管。

（A）增大，缩放；（B）减小，渐扩；

（C）减小，渐缩；（D）增大，渐缩。

三．简答题(5小题,每小题6分，共30分)

1、理想气体能否进行吸热而降温的过程？试用热力学第一定律解释之。

答：由热力学第一定律Q=ΔU+W。理想气体吸热，则Q>0，降温则ΔT<0，对于理想气体，热力学能是温度的单值函数，因此，ΔU<0。在此过程中，当气体对外作功，W>0，且气体对外作功大于热力学能降低的量，则该过程遵循热力学第一定律，因此，理想气体能进行吸热而降温的过程。

2、水在某温度条件下的饱和液体的焓为h’、熵为s’，饱和蒸汽的焓为h”、熵为

s”，则此温度下，当湿蒸汽的干度为x时，请写出湿蒸汽的焓h

x

和熵s x的表达式。答：湿蒸汽的焓和熵的表达式：

3、空气流经喷管，进口流速c

1=0，进口压力为p

1

＝1MPa，出口压力为p

2

=0.5 MPa，请

问应采用什么类型的喷管？（已知压力比β＝0.528）

答：临界压力：

所以应该采用渐缩渐扩喷管。

4、“对刚性容器中的水加热，使其在恒温下蒸发”。请判断该过程是否可逆，说明理由。

答：实现可逆过程的两个条件，一是过程没有势差，二是过程没有耗散效应。

如果水与加热热源之间没有温差，则该过程满足可逆过程的条件，是可逆过程；若水与加热热源之间有温差，则该过程不满足条件一，是不可逆过程。

5、试先在p-v图和T-s图上画出以自点1出发的四种基本热力过程的过程曲线的位置，然后在图上画出自点1出发的多变系数n＝1.6的压缩过程，并判断q，w，Δu的正负（工质为空气）。

答：q>0, w<0，Δu>0

四．证明题(8分)

试证明服从范德瓦尔方程的气体绝热自由膨胀时，。（提示：）

证明：气体绝热自由膨胀，则δq＝0，δw＝0。所以由热力学第一定律δq＝du+δw，可得du＝0。即（1）

气体服从范德瓦尔方程，则（2）

将式（2）代入式（1），可得

五．计算题(共42分)

1、气体经历某一过程，在此过程中从外界吸热300kJ，同时气体的热力学能增加120 kJ，问：（1）此过程与外界交换的功量是多少？（2）经历此过程后，气体的比体积是增大还是减小了？（6分）

解：（1）由热力学第一定律 Q=ΔU+W,可得：

W=Q-ΔU=300-120=180 kJ

（2）由（1）得：W>0,可知，比体积增大。

2、某热机循环，工质温度为T

H =2000K的热源吸热Q

H

，并向温度为T

L

=300K的热源放热

Q

L

。在下列条件下，试根据孤立系统熵增原理确定该机循环可能实现吗？是否是可逆循

环？（1）Q

H ＝1500 J，Q

L

＝800 J；（2）Q

H

＝2000 J，W

＝1800J（6分）

解：（1）将图中得热源、冷源和热机组成孤立系统，则

所以该循环可实现，但是不是可逆循环。

（2）由热力学第一定律

Q L =Q

H

-W=2000-1800=200（J）

该循环违背孤立系统熵增原理，故不能实现。

3、空气经历一个如图所示的动力循环。已知1-2为定熵过程，2-3为定温过程，3-1为定压过程，且：T1=1500K，T2=300K，p2＝1bar，将比热容当作定值比热容且绝热指数k ＝1.4。求（1）p

1

；（2）循环的热效率η；（3）在T-s图上表示出该循环。（10分）解：（1）由已知1-2为定熵过程，可得：

（2）循环吸热

循环放热

（3）

4、空调系统将温度为5℃，相对湿度为40％的室外空

气加热至25℃；然后，向空气流中喷入压力为400kPa的水蒸气，从而将最终的相对湿度又提高至40％。已知：B＝101325Pa。问：（1）如果室外空气进入空调系统时的体积流量为60m3/min，求加热空气所需的热流量；（2）计算喷入水蒸气的流量。（h-d图见附表）（8分）