工程熱力學(xué)習(xí)題集答案

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 47.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)可逆定溫過程和兩個(gè)可逆絕熱過程） 59.（預(yù)熱階段、汽化階段、過熱階段）。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.A 12.B 1

3、3.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限小勢(shì)差作用下，非常緩慢地進(jìn)行，由無限接近平衡狀態(tài)的狀態(tài)組成的過程。 它們的區(qū)別在于準(zhǔn)平衡過程不排斥摩擦能量損耗現(xiàn)象的存在，可逆過程不會(huì)產(chǎn)生任何能量的損耗。 一個(gè)可逆過程一定是

4、一個(gè)準(zhǔn)平衡過程，沒有摩擦的準(zhǔn)平衡過程就是可逆過程。 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：0<x<1,p=ps t=ts v<v<v, h<h<h, s<s<s 4.流速為當(dāng)?shù)匾羲?Ma=1)時(shí)的狀態(tài)稱為流體的臨界狀態(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

5、比k有關(guān)) 5.汽耗率是每作1kw·h功(每發(fā)1度電)的新蒸汽耗量(汽耗量)。 熱耗率是每作1kw·h功(每發(fā)1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)、任意過程后者：閉口系、理想氣體、可逆過程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)間可逆過程熵的變化來計(jì)算

6、。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=111.略12. 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是什么？并寫出熱力學(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. 什么是可逆過程？實(shí)施可逆過程的條件是什么？ 答：可逆過程為系統(tǒng)與外界能夠同時(shí)恢復(fù)到原態(tài)的熱力過程。實(shí)施可逆過程的條件是推動(dòng)過程進(jìn)行

7、的勢(shì)差為無窮小，而且無功的耗散。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.不可逆過程中，不可逆因素引起的熵的變化稱為熵產(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b、c分別作等溫線，因?yàn)?，故（方法二）考慮過程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

8、1-4： 邊膨脹邊吸熱1-5： 邊膨脹邊吸熱邊降溫3、請(qǐng)問一下幾種說法正確嗎？為什么？（1）熵增大的過程必為不可逆過程；答：不正確。熵增大的過程不一定為不可逆過程，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的可逆過程，上仍然是增大的。（2）熵產(chǎn)的過程必為不可逆過程。答：正確。熵產(chǎn)是由于熱力過程中的不可逆因素導(dǎo)致的，因此當(dāng)熵產(chǎn)，則此過程必定為不可逆過程。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)

9、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：（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）畫出各過程的p-v圖及T-s圖（2）先求各狀態(tài)參數(shù)等溫過程 ：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

10、擦，但由于非準(zhǔn)靜態(tài)，故過程不可逆。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程中的溫度是不變的。首先計(jì)算狀態(tài)1和狀態(tài)2的基本參數(shù)，(1) 求活塞上升的高度：過程中質(zhì)量不變，且等于 （2）氣體在過程中作的功根據(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）多變過程的膨脹功（3）多變過程的熱量故該可逆多變膨脹過程是吸熱過程9.cv=1229J/(kg·k) W=0 U=mcv(T2T1)=2.26&

11、#215;1.229×(591477)=317kJ Q=U=317kJ S=mcvln=2.26×1.229×ln=0.595kJ/K 10.Sg= =0.73kJ/K Ex1=T0·Sg =(273+25)×0.73 =217.5kJ 11.=0.214<0.528 為縮放型噴管。 T2=T1(=1073×(=691K c2=876m/s M2=1.6612.Q=mRrTln=1.5×0.287×328×lnW=mRrTln=Q=72.1KJU=mCv(T2T1)=0H=mCp(T2T1)=013

12、.(1)P°=P1=1.5×106Pa,V°=V1=0.065m3/kg則T°=V2=V°T2=(2)VC2=14.每小時(shí)排氣的放熱量Qp:Qp=mCp(T0T1)=3600×1.2×1.021×(576+283)=1292341KJ/h此熱量中的有效能Qa:Qa=3600×1.2×1.021×(283576)283ln=405345.2KJ/h此熱量中的無效能Qu:Qu=QpQa=1292341(405345.2)=886995.8KJ/h15.Sg= =0.73kJ/K Ex1=T0·Sg =(273+25)×0.73 =2