建環(huán)期末考試工程熱力學(xué)答案

1、.一、基本知識(shí)點(diǎn)1、理想氣體經(jīng)歷一個(gè)等溫過程后，狀態(tài)參數(shù)熵可能發(fā)生變化。 2、如果熱機(jī)從熱源吸熱100kJ，對外作功100kJ，則違反熱力學(xué)第二定律3、系統(tǒng)在可逆過程中與外界傳遞的熱量，其數(shù)值大小取決于系統(tǒng)的初、終態(tài)和系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程。4、系統(tǒng)的總儲(chǔ)存能為5、工質(zhì)熵減少的過程必須伴隨自發(fā)過程才能進(jìn)行6、在兩個(gè)恒溫?zé)嵩撮g工作的熱機(jī)a、b均進(jìn)行可逆循環(huán)，a機(jī)工質(zhì)是理想氣體，b機(jī)工質(zhì)是水蒸氣，其熱效率和的關(guān)系為 7、基本狀態(tài)參數(shù)只有、 、。8、理想氣體的下列定溫加熱過程的熱力學(xué)能是不變的9、卡諾循環(huán)包括兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)等熵過程。10、什么叫強(qiáng)度性參數(shù)？目前只有溫度和壓力屬于強(qiáng)度性參數(shù)11、工質(zhì)經(jīng)過

2、一個(gè)循環(huán)，又回到初態(tài)，其熵不變12、提高循環(huán)熱效率的不正確的途徑是盡量增大各種傳熱溫差13、絕熱系統(tǒng)與外界沒有熱量交換，孤立系統(tǒng)與外界沒有任何能量和質(zhì)量交換。14、理想氣體多變過程的比熱公式為15、對于閉口系統(tǒng)的任意過程，如果系統(tǒng)的熵變?yōu)榱?，則無法判斷過程的可逆與否16、技術(shù)功的定義式為 ，可逆過程1-2的技術(shù)功可用17、熵流是由熱量的流動(dòng)帶來的熵變，所以，吸熱為正，放熱為負(fù)。18、理想氣體的比熱容與 溫度 、 過程 和壓力等因素有關(guān)。19、卡諾循環(huán)循環(huán)熱效率的公式為，逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)與供熱系數(shù)之間的關(guān)系為。20、在最高溫度與最低溫度相同的所有的循環(huán)中以卡諾循環(huán)的熱效率最高。21、熱力系統(tǒng)的

3、儲(chǔ)存能包括熱力學(xué)能、宏觀動(dòng)能、重力位能。22、閉口系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的公式為 ，開口系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律的公式。23、理想氣體經(jīng)過一個(gè)絕熱節(jié)流過程，節(jié)流前后h1 = h224、絕熱過程的過程方程式為 。25、理想氣體經(jīng)歷一個(gè)可逆過程1-2，過程中交換的熱量為 ，過程中交換的膨脹功為。26、準(zhǔn)靜態(tài)過程就是不屬于可逆過程。 27、流動(dòng)功不是過程量，是由流動(dòng)工質(zhì)的狀態(tài)決定的。 28、孤立系統(tǒng)熵增原理表達(dá)了熱力學(xué)第二定律的基本內(nèi)容。 29、對工質(zhì)加熱，工質(zhì)的溫度反而有可能降低。 30、理想氣體的熵是溫度的單值函數(shù)。 31、兩種濕空氣的相對濕度相等，則它們吸收水蒸氣的能力也相等。 32、閉口系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)放

4、熱過程，其熵變有可能增加、減少或不變。33、已知飽和濕蒸汽的溫度和壓力不能確定其他狀態(tài)參數(shù)。 34、膨脹功、技術(shù)功都是與過程路徑有關(guān)系的過程量。流動(dòng)功與路徑無關(guān)。35、理想氣體在絕熱容器中做自由膨脹，則初、終狀態(tài)氣體溫度與壓力的關(guān)系不可以表示為 二、簡答題1、理想氣體的和都隨溫度而變，那么他們的差值是否也隨溫度而變？他們的比熱容比則又如何？答、根據(jù)梅耶公式，氣體常數(shù)，不隨溫度而變，因此，不隨溫度而變，由于和都隨溫度而變，他們的比值也會(huì)隨溫度而變。2、若分別以某種服從的氣體（其中為常數(shù)）和理想氣體為工質(zhì)在兩個(gè)恒溫?zé)嵩粗g進(jìn)行卡諾循環(huán)，試比較哪個(gè)循環(huán)的熱效率大一些，為什么？ 答：這兩種氣體在相同的

5、熱源與冷源之間進(jìn)行卡諾循環(huán)，兩種氣體的循環(huán)熱效率相等。因?yàn)榭ㄖZ循環(huán)的熱效率只與熱源的溫度有關(guān)，與介質(zhì)的類型無關(guān)。3、熱力學(xué)第一定律和第二定律的實(shí)質(zhì)分別是什么？寫出各自的數(shù)學(xué)表達(dá)式。答：熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)換與守恒定律，即能量轉(zhuǎn)換需要量守恒。其表達(dá)公式：；熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是能量具有品質(zhì)高下之分，能量轉(zhuǎn)換具有方向性，能量轉(zhuǎn)換只能沿著能量品質(zhì)下降的方向自發(fā)進(jìn)行。其數(shù)學(xué)表達(dá)式：4、溫度計(jì)測溫的基本原理是什么？答：溫度計(jì)測溫的基本原理是熱力學(xué)第零定律。兩個(gè)物體分別與第三個(gè)物體相接觸，處于熱平衡，則這兩個(gè)物體也處于熱平衡。5、物體的溫度越高，所具有的熱量也越多，對嗎？答：不對。物體的溫度越高，

6、其熱力學(xué)能越高。熱量不是狀態(tài)參數(shù)，屬于過程量，在傳遞過程中才有意義。不同溫度的物體降溫到相同的溫度，則溫度高的物體放出的熱量越多。6、一剛性絕熱容器內(nèi)充有水和水蒸氣的混合物，它們的溫度與壓力分別相等，不隨時(shí)間變化。試問汽水混合物是否處于平衡態(tài)？是否處于均勻態(tài)？答：在剛性絕熱容器里面，水和水蒸氣的壓力相同，溫度相等，均不隨時(shí)間發(fā)生變化，而且不受外界影響，是處于平衡態(tài)；處于平衡態(tài)的汽水混合物，汽相與液相的密度不同，因此不是處于均勻態(tài)。7、什么是熱力過程？可逆過程的主要特征是什么？答：熱力系統(tǒng)從一個(gè)平衡態(tài)到另一個(gè)平衡態(tài)，稱為熱力過程?？赡孢^程的主要特征是驅(qū)動(dòng)過程進(jìn)行的勢差無限小，即準(zhǔn)靜過程，且無耗散

7、效應(yīng)。8、熱量與過程量有什么區(qū)別？有什么聯(lián)系？答：熱量是過程量，在過程中存在，熱力學(xué)能是狀態(tài)參數(shù)，是系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)的能量；當(dāng)熱量經(jīng)過一個(gè)熱力過程傳到物體中后，就會(huì)轉(zhuǎn)換成熱力學(xué)能。9、與大氣溫度相同的壓縮氣體可以從大氣吸熱而膨脹作功（依靠單一熱源作功），這是否違背熱力學(xué)第二定律。答：不違背。對于理想氣體的定溫過程，從單一熱源吸熱并膨脹做功，工質(zhì)的狀態(tài)發(fā)生了變化，所以不違背熱力學(xué)第二定律。10、什么是平衡系統(tǒng)？對于簡單可壓縮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)平衡的條件是什么？答：平衡是系統(tǒng)不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的宏觀熱力性質(zhì)不隨時(shí)間發(fā)生變化。實(shí)現(xiàn)平衡的條件有兩條：（1）系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間發(fā)生變化；（2）系統(tǒng)與外界之

8、間及其系統(tǒng)內(nèi)部沒有任何的不平衡勢差。三、計(jì)算題1、供暖用風(fēng)機(jī)連同加熱器，把溫度為的冷空氣加熱到溫度為，然后送入建筑物的風(fēng)道內(nèi)，送風(fēng)量為，風(fēng)機(jī)軸上的輸入功率為1kW，設(shè)整個(gè)裝置與外界絕熱。試計(jì)算：(1)風(fēng)機(jī)出口處的空氣溫度？；（2）空氣在加熱器中的吸熱量。3）若加熱器中有阻力，空氣通過它時(shí)產(chǎn)生不可逆的摩擦擾動(dòng)并帶來壓力降，以上計(jì)算結(jié)果是否正確？ 2、在高溫?zé)嵩醇暗蜏乩湓粗g進(jìn)行一個(gè)不可逆循環(huán)。若工質(zhì)在定溫吸熱過程中與熱源存在60K的溫差，在定溫放熱過程中與冷源也存在60K的溫差，而其余兩個(gè)為定熵膨脹和定熵壓縮過程。試求（1）循環(huán)熱效率；（2）若熱源供給1000kJ的熱量，則作功能力損失是多少？

9、3、空氣初態(tài)為、，壓縮到終態(tài)、，試求（1）過程的多變指數(shù)；（2）壓縮機(jī)所消耗的軸功；（3）壓縮終了空氣的溫度；（4）壓縮過程中工質(zhì)與外界交換的熱量。4、一活塞氣缸裝置中的氣體經(jīng)歷了2個(gè)過程。從狀態(tài)1到狀態(tài)2，氣體吸熱500活塞對外做功800。從狀態(tài)2到狀態(tài)3是一個(gè)定壓過程，壓力為400，氣體向外散熱450。并且已知，試計(jì)算23過程中氣體體積的變化。解： 過程，根據(jù)熱力學(xué)第一定律： 則： 對于過程，有由于，所以：，負(fù)號(hào)說明在壓縮過程中體積減小。5、某人準(zhǔn)備設(shè)計(jì)一臺(tái)熱機(jī)，使之能從溫度為973K的高溫?zé)嵩次鼰?000kJ，并向溫度為303K的冷源放熱800kJ。（1）問此循環(huán)能否實(shí)現(xiàn)？（2）若把此熱

10、機(jī)當(dāng)制冷機(jī)用，從冷源吸熱800K，能否可能向熱源放熱2000kJ？欲使之從冷源吸熱800kJ,至少需耗多少功？解：利用孤立系統(tǒng)熵增原理來判斷循環(huán)是否可行，孤立系由熱源、冷源及熱機(jī)組成，因此 （a）式中：和分別為熱源及冷源的熵變；為循環(huán)的熵變，即工質(zhì)的熵變。因?yàn)楣べ|(zhì)經(jīng)循環(huán)恢復(fù)到原來狀態(tài)，所以 （b）而熱源放熱，所以 （c）冷源吸熱，則 （d）將式（b）、（c）、（d）代入式（a），得 所以此循環(huán)能實(shí)現(xiàn)。若將此熱機(jī)當(dāng)制冷機(jī)用，使其逆行，顯然不可能進(jìn)行，因?yàn)楦鶕?jù)上面的分析，此熱機(jī)循環(huán)是不可逆循環(huán)。（2分）6、有一剛性絕熱容器，用隔板分隔成兩部分，兩部分的體積相等。設(shè)容器一邊盛有1kg的空氣，另一邊為真空。當(dāng)隔板抽出去以后，空氣會(huì)充滿整個(gè)容器達(dá)到平衡，求此過程中1kg空氣熱力學(xué)能的變