工程熱力學(xué)習(xí)題集答案驕陽(yáng)教育

1、工程熱力學(xué)習(xí)題集答案一、填空題1常規(guī) 新 2能量 物質(zhì) 3強(qiáng)度量454 5準(zhǔn)平衡 耗散 6干飽和蒸汽 過(guò)熱蒸汽7高 多 8等于零9與外界熱交換 1011一次 二次 12熱量 13兩 14173 15系統(tǒng)和外界 16定溫 絕熱可逆 17小 大18小于零 19不可逆因素 2021、（壓力）、（溫度 ）、（體積）。22、（單值）。23、（系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界之間各種不平衡的熱力勢(shì)差為零）。24、（熵產(chǎn)）。25、（兩個(gè)可逆定溫和兩個(gè)可逆絕熱）26、（方向）、（限度）、（條件）。31.孤立系；32.開(kāi)爾文(k)；33.ws=h2h1 或 wt=h2h134.小于35. 36. 37.熱量38.65.29

2、%39.環(huán)境40.增壓比41.孤立 42熱力學(xué)能、宏觀動(dòng)能、重力位能43.650 44.cv(t2t1)ln 46.22.1247.當(dāng)?shù)匾羲?48.環(huán)境溫度49.多級(jí)壓縮、中間冷卻 50.0與151.（物質(zhì)） 52.（絕對(duì)壓力）。53.（q=(h2-h1)+(c22-c12)/2+g(z2-z1)+ws）。54.（溫度）55. (0.657)kj/kgk。56. (定熵線)57.（逆向循環(huán)）。58.（兩個(gè)可逆定溫過(guò)程和兩個(gè)可逆絕熱過(guò)程） 59.（預(yù)熱階段、汽化階段、過(guò)熱階段）。60.（增大）二、單項(xiàng)選擇題 1.c 2.d 3.d 4.a 5.c 6.b 7.a 8.a 9.c 10.b 11.

3、a 12.b 13.b 14.b 15.d16.b 17.a 18.b 19.b 20.c21.c 22.c 23.a三、判斷題1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 2021.（） 22.（） 23.（） 24.（） 25.（） 26.（） 27.（） 28.（） 29.（） 30.（） 四、簡(jiǎn)答題 1.它們共同處都是在無(wú)限小勢(shì)差作用下，非常緩慢地進(jìn)行，由無(wú)限接近平衡狀態(tài)的狀態(tài)組成的過(guò)程。 它們的區(qū)別在于準(zhǔn)平衡過(guò)程不排斥摩擦能量損耗現(xiàn)象的存在，可逆過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生任何能量的損耗。 一個(gè)可逆過(guò)程一定是一個(gè)準(zhǔn)平衡過(guò)程，沒(méi)有摩擦的準(zhǔn)平衡過(guò)程就是可逆

4、過(guò)程。 2.1kg氣體:pv=rrt mkg氣體:pv=mrrt 1kmol氣體：pvm=rt nkmol氣體：pv=nrt rr是氣體常數(shù)與物性有關(guān)，r是摩爾氣體常數(shù)與物性無(wú)關(guān)。 3.干飽和蒸汽：x=1,p=ps t=ts v=v,h=h s=s 濕飽和蒸汽：0x1,p=ps t=ts vvv, hhh, sss 4.流速為當(dāng)?shù)匾羲?ma=1)時(shí)的狀態(tài)稱(chēng)為流體的臨界狀態(tài)。 流體臨界狀態(tài)的壓力(臨界壓力)與其滯止壓力的比值，稱(chēng)為臨界壓力比。 理想氣體的臨界壓力比只與氣體的物性有關(guān)(或比熱比k有關(guān)) 5.汽耗率是每作1kwh功(每發(fā)1度電)的新蒸汽耗量(汽耗量)。 熱耗率是每作1kwh功(每發(fā)1

5、度電)的耗熱量。 熱耗率與熱效率是直接關(guān)聯(lián)的，熱耗率越高，熱效率就越低； 而汽耗率與熱效率就沒(méi)有這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，汽耗率低不一定熱效率高，汽耗率高也不一定熱效率低。6.平衡態(tài)是指熱力系的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)。穩(wěn)定態(tài)是指熱力系的狀態(tài)不隨時(shí)間而變化的狀態(tài)。平衡必然穩(wěn)定，穩(wěn)定未必平衡。7.前者：閉口系、任意工質(zhì)、任意過(guò)程后者：閉口系、理想氣體、可逆過(guò)程8.輪胎內(nèi)氣體壓力為p=為常數(shù)，當(dāng)t升高時(shí)p隨之升高，容易引起爆破。9.可以選擇相同初、終狀態(tài)間可逆過(guò)程熵的變化來(lái)計(jì)算。10.在工程實(shí)際中，常引用“速度系數(shù)”、“噴管效率”和“能量損失系數(shù)”來(lái)表示因摩擦對(duì)噴管流動(dòng)的影響。三者之間的關(guān)系為：=12=11

6、1.略12. 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是什么？并寫(xiě)出熱力學(xué)第一定律的兩個(gè)基本表達(dá)式。答：熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)換與守恒原理。熱力學(xué)第一定律的兩個(gè)基本表達(dá)式為：q=u+w；q=h+wt 13. 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是什么？并寫(xiě)出熵增原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式。答：熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是能量貶值原理。熵增原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：dsiso0 。14. 什么是可逆過(guò)程？實(shí)施可逆過(guò)程的條件是什么？ 答：可逆過(guò)程為系統(tǒng)與外界能夠同時(shí)恢復(fù)到原態(tài)的熱力過(guò)程。實(shí)施可逆過(guò)程的條件是推動(dòng)過(guò)程進(jìn)行的勢(shì)差為無(wú)窮小，而且無(wú)功的耗散。五、名詞解釋1.熱力系儲(chǔ)存能包括：熱力學(xué)能、宏觀動(dòng)能和重力位能。2.對(duì)于ct圖上曲邊梯形面積，由微積

7、分中值定理知，必然存在值使得曲邊梯形面積與一矩形面積相等，這個(gè)值在ct圖上就是平均質(zhì)量熱容的概念。3.不可逆過(guò)程中，不可逆因素引起的熵的變化稱(chēng)為熵產(chǎn)。4.所謂穩(wěn)定流動(dòng)，是指流體流經(jīng)管道中任意點(diǎn)的熱力狀態(tài)參數(shù)及流速等均不隨時(shí)間而變化的流動(dòng)過(guò)程。5.濕空氣的焓值等于干空氣的焓值與水蒸氣的焓值之和。六、分析題1、解：（方法一）過(guò)b、c分別作等溫線，因?yàn)?，故（方法二）考慮過(guò)程b-c，2、解： 因?yàn)椋?-3：，且 則有： 所以 邊壓縮邊放熱1-2：，則 所以有 邊膨脹邊放熱1-4： 邊膨脹邊吸熱1-5： 邊膨脹邊吸熱邊降溫3、請(qǐng)問(wèn)一下幾種說(shuō)法正確嗎？為什么？（1）熵增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程；答：不正確。

8、熵增大的過(guò)程不一定為不可逆過(guò)程，因?yàn)殪卦龃蟀亓骱挽禺a(chǎn)兩部分，如果熵流大于0，而熵產(chǎn)為0的可逆過(guò)程，上仍然是增大的。（2）熵產(chǎn)的過(guò)程必為不可逆過(guò)程。答：正確。熵產(chǎn)是由于熱力過(guò)程中的不可逆因素導(dǎo)致的，因此當(dāng)熵產(chǎn)，則此過(guò)程必定為不可逆過(guò)程。4、某循環(huán)在700k的熱源及400k的冷源之間工作，如圖3所示。（1）用克勞修斯積分不等式判別循環(huán)是熱機(jī)循環(huán)還是制冷循環(huán)，可逆還是不可逆? （2）用卡諾定理判別循環(huán)是熱機(jī)循環(huán)還是制冷循環(huán)，可逆還是不可逆? 圖3解：方法1：設(shè)為熱機(jī)循環(huán) 不可能設(shè)為制冷循環(huán)：符合克氏不等式，所以是不可逆制冷循環(huán)方法2：設(shè)為熱機(jī)循環(huán)設(shè)為制冷循環(huán)，所以是不可逆制冷循環(huán)七、計(jì)算題1解：

9、（1） （2）取汽輪機(jī)汽缸內(nèi)壁和蒸汽進(jìn)、出口為系統(tǒng)，則系統(tǒng)為穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)，能量方程為 進(jìn)、出口的動(dòng)能差和位能差忽略不計(jì)，則(kj/kg)（3）汽輪機(jī)功率 (kw)（4） 2解： 代入數(shù)據(jù)解得：3、解：（1）畫(huà)出各過(guò)程的p-v圖及t-s圖（2）先求各狀態(tài)參數(shù)等溫過(guò)程 ：熱量=膨脹功=技術(shù)功 所以，放熱4解：根據(jù)能量方程有 (kj)5解： （1） （2） （3）6解 7、解：缸內(nèi)氣體為熱力系-閉口系。突然取走90kg負(fù)載，氣體失去平衡，振蕩后最終建立新的平衡。雖不計(jì)摩擦，但由于非準(zhǔn)靜態(tài)，故過(guò)程不可逆。但可以應(yīng)用第一定律解析式。由于缸壁充分導(dǎo)熱，所以缸內(nèi)的氣體在熱力變化過(guò)程中的溫度是不變的。首先計(jì)算

10、狀態(tài)1和狀態(tài)2的基本參數(shù)，(1) 求活塞上升的高度：過(guò)程中質(zhì)量不變，且等于 （2）氣體在過(guò)程中作的功根據(jù)熱力學(xué)第一定律， 以及由于且t1=t2，由于不計(jì)摩擦氣體所做的功，分為兩部分：位克服大氣所做的功；位活塞位能的增加量則或者，8.解：（1）1到2是可逆多變過(guò)程，對(duì)初，終態(tài)用理想氣體狀態(tài)方程式有所以多變指數(shù)（2）多變過(guò)程的膨脹功（3）多變過(guò)程的熱量故該可逆多變膨脹過(guò)程是吸熱過(guò)程9.cv=1229j/(kgk) w=0 u=mcv(t2t1)=2.261.229(591477)=317kj q=u=317kj s=mcvln=2.261.229ln=0.595kj/k 10.sg= =0.73k

11、j/k ex1=t0sg =(273+25)0.73 =217.5kj 11.=0.2140.528 為縮放型噴管。 t2=t1(=1073(=691k c2=876m/s m2=1.6612.q=mrrtln=1.50.287328lnw=mrrtln=q=72.1kju=mcv(t2t1)=0h=mcp(t2t1)=013.(1)p=p1=1.5106pa,v=v1=0.065m3/kg則t=v2=vt2=(2)vc2=14.每小時(shí)排氣的放熱量qp:qp=mcp(t0t1)=36001.21.021(576+283)=1292341kj/h此熱量中的有效能qa:qa=36001.21.021(283576)283ln=405345.2kj/h此熱量中的無(wú)效能qu:qu=qpqa=1292341(405345.2)=886995.8kj/h15.sg= =0.73kj/k ex1=t0sg =(273+25)0.73 =21