工程热力学试题附答案

一、 判断命题是否正确，错误的加以改正
1、 孤立系统的热力状态不能发生变化。

2、 答：×，只要孤立系统发生热力过程，其热力状态就会发生变化。

2、
工质从同一初态出发，经过一可逆过程和一不可逆过程到达相同的终态，
则两种过程中可逆不可逆
g g S S ∆>∆、可逆不可逆f f S S ∆>∆、可逆不可逆S S ∆=∆。

答：×，可逆不可逆f f S S ∆<∆
3、 热力过程中，系统向外界放热，其温度必然降低。

4、 答：×，热力过程中，系统向外界放热，其温度不一定降低。

5、
一切不可逆循环的热效率1
q w net t <
η。

答：×，一切循环的热效率1
q w net
t =
η。

6、 系统吸热，其熵一定增加，系统放热，其熵一定减小。

7、
答：×，系统吸热，其熵一定增加，系统放热，其熵不一定减小。

6、工质经过不可逆循环后，有0<⎰
r
T Q
δ，根据r
T Q
dS δ=
，则有⎰<0dS 。

答：×，工质经过不可逆循环后，有0<⎰r
T Q
δ，但⎰=0dS 。

二、选择题
1、 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，一部分为高压气体，一部分保持
真空，抽去隔板前后D
A 、0=∆S ，0=∆U ；
B 、0=∆S ，0=∆H ；
C 、0<∆S ，0>∆U ；
D 、0>∆S ，0=∆U 。

2、
t p w T c q +∆=适用于
C
A 、任意气体、闭口系统、可逆过程；
B 、实际气体、开口系统、可逆过程；
C 、理想气体、开口系统、稳流过程；
D 、任意气体、开口系统、可逆过程。

3、
经过不等温传热后，B
A 、热量的可用能和废热均减少；
B 、热量的可用能减少，废热增加；
C 、热量的可用能不变，废热增加；
D 、热量的可用能不变，废热减少。

4、当孤立系统中进行了一不可逆过程后，则孤立系统的总能、总熵、总用的变化为C
A 、0<∆E ，0>∆S ，0>∆X
E ；B 、0>∆E ，0>∆S ，0<∆X E C 、0=∆E ，0>∆S ，0<∆X
E
；D 、0=∆E ，0>∆S ，0=∆X E
5、在紧闭门窗的房间内，启动一台打开的冰箱，经过一段时间的运行，则室温将B
A 、降低；
B 、升高；
C 、不变；
D 、不定。

6、工质不可逆稳态稳流经过某控制容积，则此控制容积内：B
A 、储存能不变，熵增加；
B 、储存能不变，熵不变；
C 、储存能增加，熵增加；
D 、储存能增加，熵不变。

三、简答题
1、什么是可逆过程？实现可逆过程的基本条件是什么？可逆过程与准静态过程的区别与联系是什么？
答：可逆过程是当系统完成某一过程后，如果令过程沿相同的路径逆行而能使
过程中所涉及到的一切（系统和外界）都回复到原来的状态，而不留下任何的痕迹的过程
实现可逆过程的基本条件是过程无限缓慢，即所有的不平衡势差无限小；没有耗散效应。

可逆过程与准静态过程的共同点：他们都是无限缓慢的、由连续的、无限接近平衡的状态所组成的过程，都可以在坐标图上用连续的实线来表示。

可逆过程与准静态过程的区别是准静态过程着眼与平衡，耗散效应对它无影响，而可逆过程不但强调平衡，而且强调能量传递效果。

2、理想气体从同一初态膨胀到同一终态比体积，定温膨胀与绝热膨胀相比，哪个过程做功多？若为压缩过程，结果又如何？
答：对于膨胀过程而言，定温膨胀做功多，若为压缩过程，则定熵压缩耗功多。

可以用示功图来表示。

3、朗肯循环由哪几个过程组成？这些热力过程分别在哪些热力设备中完成？ 答：朗肯循环由定压加热（2分）、定熵膨胀、定压冷却和定熵压缩四个过程组成，这些热力过程分别在锅炉和过热器、气轮机、冷凝器以及给水泵中完成的。

四、证明题
试证明：理想气体在T-S 图上的任意两条定容线之间的水平距离相等，即证明
-
-
=2314
证明：根据理想气体熵变的计算公式有： 因为23
T T =，14T T =
所以2
3
32
ln
v v R S g =∆，1
441ln
v v R S g =∆
又43v v =，12v v =
即-
-
=2314。

四、计算题
1、试确定图中的循环是热机循环还是制冷循环？
是可逆的还是不可逆的？（15分） 解：若为热机循环，则
kJ Q 5000400010001=+=
根据克劳修斯积分不等式0≤⎰T
Q δ
则有
086.2400
)
4000(7005000<-=-+ 故该循环为不可逆的热机循环； 若为制冷循环，则086.2400
4000
700)5000(>=+-，则不可能实现。

答略。

3、某热机工作于K T 10001=的高温热源和K T 3002=的环境热源之间，若热机从高
温热源吸取的KJ 1000热量，求：
（1）热机中的工质按照卡诺循环工作时，对外输出的净功和循环的热效率各为多少？
（2）若工质在K T 800'1=时定温吸热，在K T 350'
2=时定温放热，在绝热膨胀和绝
热压缩过程中工质的熵各自增加K kJ /30.0，则对外输出的净功、实际循环的热效率，吸热和放热过程引起的熵产以及由不可逆性所造成的总做功能力的损失各为多少？ 解：（1）%701000
3001112=-=-=T T η （2）%56800
350
1'
=-
=η 摩擦熵产：K kJ S S S g g g
/6.03.03.021=+=∆+∆=∆
摩擦用损：kJ S T E g l 1806.03000=⨯=∆= 摩擦功损：kJ S T W g l
2106.03502=⨯=∆=
循环功：KJ W 3502100561000=-⨯=
循环热效率：%351000
350
==
η 放热量：kJ Q 65035010002
=-=
温差吸热用损：kJ E l
75)1000
18001(
1000300=-⨯⨯= 温差吸热熵产：K kJ S g /25.0)100018001(10003=-⨯=∆
温差放热用损：kJ E l 93)3501
3001(650300=-⨯⨯=
温差吸热熵产：K kJ S g /31.0)350
1
3001(6503=-⨯=∆
总熵产：K kJ S S S S S g g g g g
/16.14321=∆+∆+∆+∆=∆
做功能力的损失：kJ S T E g l 34816.13000=⨯=∆=。