《工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)》試題及答案

1、工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)試題及答案一、填空題（每題2分，計(jì)20分）1、如果熱力系統(tǒng)與外界 之間沒(méi)有任何形式的能量交換，那么這個(gè)熱力系統(tǒng)一定是（）2、 理想氣體的比熱容只與（）參數(shù)有關(guān)。3、若組成熱力系統(tǒng)的各 部分之間沒(méi)有熱量傳遞，熱力系統(tǒng)將處于熱平衡狀態(tài)。此時(shí)熱力 系統(tǒng)內(nèi)部一定不存在（）。4、若組成熱力系統(tǒng)的各部分之間沒(méi) 有相對(duì)位移，熱力系統(tǒng)將處于力平衡狀態(tài)。此時(shí)熱力系統(tǒng)內(nèi)部一 定不存在（）。5、干飽和蒸汽被定爛壓縮，將變?yōu)椋海ǎ?6、濕空氣壓力一定時(shí)，其中水蒸氣的分壓力取決于（）。7、 再熱循環(huán)的目的是（）。8、回?zé)嵫h(huán)的主要目的是（）。9、 熱輻射可以不依靠（），在真空中傳播。10、流動(dòng)功的改

2、變量?jī)H取決于系統(tǒng)進(jìn)出口狀態(tài)，而與（） 的過(guò)程無(wú)關(guān)。二、判斷題（每題1分，計(jì)20分）1、孤立系統(tǒng)的 熱力狀態(tài)不能發(fā)生變化；（）2、孤立系統(tǒng)就是絕熱閉口系統(tǒng)；（）3、氣體吸熱后熱力學(xué)能一定升高；（）4、只有加熱，才 能使氣體的溫度升髙；（）5、氣體被壓縮時(shí)一定消耗外功；（）6、封閉熱力系內(nèi)發(fā)生可逆定容過(guò)程，系統(tǒng)一定不對(duì)外作容 積變化功；（）7、流動(dòng)功的改變量?jī)H取決于系統(tǒng)進(jìn)出口狀態(tài)， 而與工質(zhì)經(jīng)歷的過(guò)程無(wú)關(guān)；（）8、在閉口熱力系中，焙h是由 熱力學(xué)能u和推動(dòng)功pv兩部分組成。（）9、理想氣體絕熱自由 膨脹過(guò)程是等熱力學(xué)能的過(guò)程。（）10、對(duì)于確定的理想氣體，其定壓比熱容與定容比熱容之比 cp/cv的

3、大小與氣體的溫度無(wú)關(guān)。（）11、一切可逆熱機(jī)的熱效率均相同；（）12、不可逆熱機(jī)的熱效率一定小于可逆熱機(jī)的熱效率；（）13、如果從同一狀態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑：一為可逆過(guò)程，一為不可逆過(guò)程，則不可逆過(guò)程的炳變等于可逆過(guò)程的炳 變；（）14、如果從同一狀態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑：一為可逆過(guò) 程，一為不可逆過(guò)程，則不可逆過(guò)程的炳變大于可逆過(guò)程的炳 變；（）15、不可逆過(guò)程的炳變無(wú)法計(jì)算；（）16、工質(zhì)被加熱炳一定增大，工質(zhì)放熱炳一定減?。唬ǎ?7、封閉熱力系統(tǒng)發(fā)生放熱過(guò)程，系統(tǒng)的炳必然減少。（）18、由理想氣體組成的封閉系統(tǒng)吸熱后其溫度必然增加；（）19、知道了溫度和壓力，就可確定水蒸氣的狀態(tài)；（）

4、20、水蒸氣的定溫膨脹過(guò)程滿(mǎn)足Q二（）三、問(wèn)答題（每 題5分，計(jì)20分）1、說(shuō)明什么是準(zhǔn)平衡過(guò)程？什么是可逆過(guò) 程？指出準(zhǔn)平衡過(guò)程和可逆過(guò)程的關(guān)系。2、試指出膨脹功，軸 功，技術(shù)功，流動(dòng)功的區(qū)別和聯(lián)系，寫(xiě)出可逆過(guò)程中膨脹功，技 術(shù)功的計(jì)算公式。3、寫(xiě)出開(kāi)口系統(tǒng)穩(wěn)定流動(dòng)能量方程式的表達(dá) 式，說(shuō)明式中各量的含義。4、什么是飽和濕空氣？什么是未飽 和濕空氣？如何將未飽和濕空氣轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜐窨諝?？四、?jì)算題(每題10分，計(jì)40分)1、2 kg空氣經(jīng)過(guò)定溫膨 脹的可逆過(guò)程，從初態(tài)壓力為pl二9、807 bar, 11=300 C膨脹到 終態(tài)容積為初態(tài)容積的5倍。試計(jì)算：(1)空氣的終態(tài)參數(shù)；(2)對(duì)外界所

5、作的膨脹功和交換的熱量；(3)熱力學(xué)能，焙和 炳的變化量。設(shè)空氣的cp二1、004 kJ/(kgK), Rg二0、287 kJ/(kgK), K二1、4O 2、兩質(zhì)量相同，比熱容相同(為常數(shù))的物 體A, B,初溫各為T(mén)A與TB,用它們作高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩?，?可逆機(jī)在其間工作，直至兩物體溫度相等為止。試求：(1)平衡 時(shí)的溫度Tm； (2)可逆機(jī)的總功量；(3)如果兩物體直接進(jìn)行 熱交換至溫度相等，求此平衡溫度Tm及兩物體的總炳變。3、1 Kmol的理想氣體,從初態(tài)pl二0、5 MPa, Tl=340 K絕熱膨脹到原 來(lái)體積的2倍。已知?dú)怏w的Cp,m=33、 44 kJ/(molK), Cv

6、,m=25、12 kJ/(molK)，試確定在下述情況下氣體的終溫，對(duì)外 所作的功及炳的變化量。(1)可逆絕熱過(guò)程；(2)氣體向真空 自由膨脹。4、欲設(shè)計(jì)一熱機(jī)，使之能從溫度為973 K的高溫?zé)嵩?吸熱2 000 kJ,并向溫度為303 K的冷源放熱800 kJ。試確定(1)此循環(huán)能否實(shí)現(xiàn)？ (2)若把此熱機(jī)當(dāng)作制冷機(jī)用，從冷源 吸熱800 kJ,是否可能向熱源放熱2 000 kJ?此時(shí)，至少需耗多 少功？1、填空題1孤立系統(tǒng)2溫度3溫度差4壓力差5過(guò)熱蒸汽6 含濕量7增加蒸汽干度8提高進(jìn)入鍋爐的給水溫度9中間介質(zhì)10 工質(zhì)經(jīng)歷二、判斷題1一5錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)對(duì)6-10對(duì)對(duì)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)11-15錯(cuò)錯(cuò) 對(duì)錯(cuò)錯(cuò)

7、16-20錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)錯(cuò)3、問(wèn)答題1、答：(1)準(zhǔn)平衡過(guò)程：是假設(shè)過(guò)程中系統(tǒng)所經(jīng)歷的每一 個(gè)狀態(tài)都無(wú)限接近平衡態(tài)的過(guò)程，(2)可逆過(guò)程：是指如果系統(tǒng) 完成了某一過(guò)程之后，再沿著原路逆行，恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，外 界也隨之回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)的過(guò)程。(3)準(zhǔn)平衡過(guò)程和可逆過(guò)程 的關(guān)系：準(zhǔn)平衡過(guò)程著眼于系統(tǒng)內(nèi)的平衡，可逆過(guò)程著眼于系統(tǒng) 和外界的總平衡。一個(gè)準(zhǔn)平衡過(guò)程不一定是可逆過(guò)程，但一個(gè)可 逆過(guò)程一定是一個(gè)準(zhǔn)平衡過(guò)程?？赡孢^(guò)程是無(wú)耗散的準(zhǔn)平衡過(guò) 程。2、答：(1)膨脹功：是由于工質(zhì)體積的變化對(duì)外所做的 功；技術(shù)功：是指工程技術(shù)上可以直接利用的功，包括宏觀動(dòng) 能，宏觀位能，軸功；流動(dòng)功：推動(dòng)工質(zhì)流動(dòng)而做的功稱(chēng)

8、為流動(dòng) 功。膨脹功，技術(shù)功，流動(dòng)功的聯(lián)系為：。(2)可逆過(guò)程中膨脹 功的計(jì)算公式：；技術(shù)功的計(jì)算公式：。3、答：(1)開(kāi)口系統(tǒng) 穩(wěn)定流動(dòng)的能量方程式為：。(2)式中各量含義：為工質(zhì)與外界 交換的熱量，為工質(zhì)進(jìn)出口焙的變化，為工質(zhì)宏觀動(dòng)能的變化， 為工質(zhì)宏觀位能的變化，系統(tǒng)對(duì)外所作軸功。4、答：(1)飽和 濕空氣：是由干空氣和干飽和水蒸氣組成的空氣。(2)不飽和濕 空氣：是由干空氣和過(guò)熱水蒸氣組成的空氣。(3)將未飽和濕空 氣轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜐窨諝獾姆椒ㄓ袃煞N：方法1:濕空氣溫度一定時(shí)， 增加水蒸氣分壓力，方法2：保持水蒸氣含量不變，降低濕空氣 溫度。四、計(jì)算題1、解：（1）取空氣為熱力系統(tǒng)，對(duì)可逆定

9、溫過(guò)程 1-2,由參數(shù)間的相互關(guān)系得：由理想氣體狀態(tài)方程式得；定溫過(guò) 程：（2）氣體對(duì)外所作的功及交換的熱量：（3）過(guò)程中熱力學(xué) 能，焙，炳的變化為：2、解：（1）取A, B物體及熱機(jī)為孤立系 統(tǒng)，則有：，其中：，因此：即：或，所以（2） A物體為有限熱源，過(guò)程中放出熱量，B物 體為有限冷源，過(guò)程中要吸收熱量，并且：，熱機(jī)為可逆熱機(jī) 時(shí)，由能量守恒：。（3）兩物體直接進(jìn)行能量交換直至溫度相等 時(shí)，可列出能量守恒方程：因此：3、解：首先計(jì)算比熱容比：（1）對(duì)可逆絕熱過(guò)程： 終溫：。對(duì)外所作的功：炳的變化量：（2）氣體向真空自由膨脹，有，又過(guò)程絕熱，則，因此由閉 口系能量方程，得。即終溫：炳的變化量：4、解：（1）方法1： 利用克勞修斯積分式來(lái)判斷循環(huán)是否可行，所以此循環(huán)能實(shí)現(xiàn)， 且為不可逆循環(huán)。或方法2：利用孤立系統(tǒng)爛增原理來(lái)判斷循環(huán)是 否可行，