工程热力学2018试卷B 试卷标准答案

浙江科技学院

2017- 2018 学年第 1 学期 B 试卷标准答案

考试科目 工程热力学 考试方式 闭 完成时限 120分钟 拟题人 许友生 审核人 批准人 2018 年1 月 9 日 机械与汽车工程 学院 2016年级 能源与环境系统工程专业

命题：

一、

是非题（每小题2分，共20分）

1. 任何没有体积变化的过程就一定不对外做功。（错误）

2. 气体膨胀时一定对外做功，气体压缩时一定消耗外功。（错误）

3. 进行任何热力分析都要选取热力系统。（正确）

4. 水蒸气在等压汽化过程中温度不变。（正确）

5. 稳定状态不一定是平衡状态。（正确）

6. 热力学第二定律可以表述为“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能”。（错）

7. 理想气体定温膨胀过程中吸收的热量可以全部转换为功。（正确） 8. 若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的S ∆必大于可逆过程途径的S ∆。（错误）

9. 内燃机理论循环中压缩比愈大，其理论效率越高。（正确） 10. “循环功越大，则热效率越高”；“可逆循环热效率都相等”；“不可逆循环效率一定小于可逆循环效率”。（错误） 二、

选择题（每小题2分，共20分）

专业班 学 姓 ………………………………………………………………………装订线……………………………………………………………………………………

1 当系统从热源吸收一定数量的热量时，工质绝对温度----，则Array系统熵的变化---- 热量转变为功的程度（ A ）

A 越高/越小/越大

B 越高/越大/越大

C 越低/越小/越小

D 越低/越小/越大

2由封闭表面包围的质量恒定的物质集合或空间的一部分称为（C ）

A 封闭系统

B 孤立系统

C 热力学系统

D 闭口系统

3与外界只发生功的交换的热力系统，不可能是（C ）

A 封闭系统

B 绝热系统C开口系统 D B+C

4关于状态变化过程( C )

①非静态过程在压容图上无法用一条连续曲线表示；②系统进行了一个过程后，如能使系统沿着与原过程相反的方向恢复初态，则这样的过程称为可逆过程；③内外平衡是可逆过程的充分和必要条件；④只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。

A ①④对

B ②③对

C ①③④对

D ②对

5在T--s图上，某熵增加的理想气体可逆过程线下的面积表示该过程中系统所( A )。

A 吸收的热量B对外作的功量C放出的热量 D 消耗的外界功量

6不考虑化学反应和电磁效应的热力系统，过程的不可逆因素是( D ) A耗散效应B有限温差下的热传递 C 自由膨胀D A+B+C 7卡诺循环包括( C )过程

A 定容加热，定容放热，绝热膨胀，绝热压缩

B 定温加热，定温放热，绝热膨胀，绝热压缩

C 可逆定温加热，可逆定温放热，可逆绝热膨胀，可逆绝热压缩

D 可逆定压加热，可逆定压放热，可逆绝热膨胀，可逆绝热压缩8在P_V图上，某比容增加的理想气体可逆过程线下左侧的面积表示该过程中系统所( C )

A作的膨胀功的大小B 消耗外界功的答案小C作的技术工的大小D

消耗的热量

9下列说法中( D )不对

①理想气体经过绝热节流后，温度不变，熵值也不变；② 不论进行何种热力过程，理想气体的比热不可能小于零；③任何系统的不可逆过程，其熵值一定增加；④功不是状态参数，内能与流动功之和也不是状态参数

A ①②③

B ②③④

C ①③④

D ①②③④

10对于一定质量的理想气体，不可能发生的过程是( D ) A 气体放热，压强增大 B 气体放热，温度不变 C 定温放热，压强增大 D 定温压缩，气体吸热 三、 简答题。（每小题6分，共12分）

1. 既然压缩过程需要消耗功，为什么内燃机或燃气轮机装置在燃烧过程前要有压缩过程？

答：对于内燃机或燃气轮机，都是靠高温高压的气体工质推动活

塞或叶轮机械来对外做功的（即膨胀降压过程）。为了连续地输出有用功，就必须连续地产生高温高压的气体工质，因此在燃烧过程前要进行压缩过程，主要目的是提高气体工质的压力，同时工质温度也有所提高。

2. 理想气体定温膨胀过程中吸收的热量可以全部转换为功，这是否违反热力学第二定律？为什么？

答：理想气体定温膨胀过程中吸收的热量可以全部转换为功，这个过程不违反热力学第二定律。因为在上述过程中，气体的体积变大，也就是说这个热量全部转换为功的过程引起了其它变化，所以不违反热力学第二定律。同时，理想气体定温膨胀过程仅仅是一个单独的过程，而不是一个循环，这就意味着这个过程不能连续不断地将热量全部转换为功，因此从这个角度来讲上述过程也不违反热力学第二定律。

四 证明题：（13分） 微元准静态过程的膨胀功为w pdv δ=，证明w δ不是全微分？

证明：w δ不是全微分，证明如下：

对于函数z 如果要满足全微分，必要条件为：

dz Mdx Ndy =+

y x

M M y x ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 而w pdv δ=只能表示为一个变量的微分关系，不能满足充要条件，故不是全微分。

或者：w pdv Tds du δ==-

1

1

1

s s

s s s T u u T u v v T v p T ---∂∂⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭⎡⎤

∂∂⎛⎫⎛⎫=⋅ ⎪ ⎪⎢⎥∂∂⎝⎭⎝⎭⎣⎦

⎡⎤∂⎛⎫=-⋅≠ ⎪⎢⎥∂⎝⎭⎣⎦

而(1)0u

s ∂-⎡⎤=⎢⎥∂⎣⎦，所以w δ不是全微分。

五． 计算题（其中第1道15分，第2道20分，共35分） 1. 空气在气缸中由初状态T1=300 K 、p1= MPa 进行如下过程： (1) 定压吸热膨胀，温度升高到480 K ；

(2) 先定温膨胀，然后再在定容下使压力增到 MPa ，温度升

高到 480 K 。

试将上述两种过程画在压容图和温熵图中；利用空气的热力性质表计算这两种过程中的膨胀功、热量，以及热力学能和熵的变化，并对计算结果略加讨论。

[解] ： (1)、(2)要求的两个过程在P-V 图和T-S 图中表示如图a 、b 所示。 (1) 空气按理想气体处理，查附表5得：

1300T K =时，1300.19/h kJ kg =，1214.07/u kJ kg =，0

1 1.70203/()T S

kJ kg K =•