湖南大學(xué)工程熱力學(xué)試題及答案

1、考試中心填寫(xiě):_年一月一日 考試用湖南大學(xué)課程考試試卷題號(hào)一一二四五六七八九十總分應(yīng)得分1510201540100實(shí)得分評(píng)卷人誠(chéng)信應(yīng)考，考試作弊將帶來(lái)嚴(yán)重后果！湖南大學(xué)課程考試試卷課程名稱(chēng)： 工程熱力學(xué)A ;課程編碼： 試卷編號(hào)：B ;考試時(shí)間:120分鐘 級(jí)班業(yè)專(zhuān)裝訂線1題目不得超過(guò)此線:號(hào)學(xué)湖南大學(xué)教務(wù)處考試中心:名姓、名詞解釋題（每題3分，共15分）1 .簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)：與環(huán)境的功交換只有體積變化功的可壓縮系統(tǒng)。2 .平衡狀態(tài)：一個(gè)熱力系統(tǒng)在不受環(huán)境影響（重力場(chǎng)除外）的條件下，如果其狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間變化， 同時(shí)熱力系統(tǒng)內(nèi)外建立了熱和力的平衡，則該熱力系統(tǒng)處于熱和力的平衡狀態(tài)。3 .穩(wěn)定流

2、動(dòng)：若流動(dòng)過(guò)程中開(kāi)口系統(tǒng)內(nèi)部及其邊界上各點(diǎn)工質(zhì)的熱力參數(shù)及運(yùn)動(dòng) 參數(shù)都不隨時(shí)間而發(fā)生變化。4 .嫡增原理：孤立系統(tǒng)（定質(zhì)量系）的嫡通?？偸窃龃蟮?，極限情況時(shí)不變，永不可能減小。5 .比熱容：?jiǎn)挝毁|(zhì)量工質(zhì)吸熱使之溫度升高（或降低）1K所需的熱量。二、判斷題（下列各題，你認(rèn)為正確的，請(qǐng)?jiān)陬}干的括號(hào)內(nèi)打“錯(cuò)的打“ 乂，每題1分，共10分）1 .理想氣體任意兩個(gè)狀態(tài)參數(shù)確定之后，氣體的狀態(tài)就確定了。 （X ）2 .理想氣體只有取定值比熱容時(shí)，才能滿(mǎn)足邁耶公式cp cv Rg。（X）3 .不可逆過(guò)程不能 T-s圖上表示，所以也不能計(jì)算過(guò)程的嫡變量。 （X）4 .卡諾循環(huán)的熱效率一定大于其它循環(huán)的熱效率。

3、（X ）5 .穩(wěn)定流動(dòng)能量方程適用于所用工質(zhì)的穩(wěn)定流動(dòng)情況，不論過(guò)程是否可逆，有無(wú)耗散效應(yīng)。（V ）6 .自發(fā)過(guò)程都是不可逆過(guò)程，非自發(fā)過(guò)程都是可逆過(guò)程。 （X ）7 .活塞式壓氣機(jī)應(yīng)采用隔熱措施，使壓縮過(guò)程接近絕熱過(guò)程。（X ）8 .經(jīng)不可逆循環(huán)，系統(tǒng)與環(huán)境無(wú)法完全恢復(fù)原態(tài)。 （x ）9 .嫡產(chǎn)大于。的過(guò)程必為不可逆過(guò)程。 （V ）10 .實(shí)際氣體絕熱自由膨脹之后， 其熱力學(xué)能不變。 （V ）三、選擇題（每小題2分，共20分）1 .理想氣體可逆吸熱過(guò)程，下列哪個(gè)參數(shù)一定增加：（B ）。A.熱力學(xué)能； B.嫡；C.壓力；D.溫度2 . q updv適用于（B）A理想氣體可逆過(guò)程B一切氣體可逆過(guò)

4、程C理想氣體一切過(guò)程D理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程3 .下面參數(shù)中，量綱不相同的有（ B ）A.比熱容 B.比焰 C.質(zhì)量氣體常數(shù) D.比嫡4 .若空氣進(jìn)行可逆定壓加熱過(guò)程，則： （C ）。A.空氣作功量大于其熱力學(xué)能增量；B.空氣作功量等于其熱力學(xué)能增量；C.空氣作功量小于其熱力學(xué)能增量；D.無(wú)法確定5 .下列三種狀態(tài)的空氣，哪種狀態(tài)的嫡最大？ （ A ）。A. 100oC, 20bar; B. 200oC, 10bar;C. 100oC, 10bar; D. 150oC, 15bar6 .某制冷機(jī)在熱源Ti=300K及冷源T2=250K之間工作，其輸入功 W為25kJ,從冷源 吸熱量Q,2為110J

5、,此制冷機(jī)是（ C ）。A.可逆的；B.不可逆的；C.不可能的；D.可逆或不可逆的7 .工質(zhì)不可逆穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流經(jīng)某控制容積，則此控制容積內(nèi)，則： （B ）。A.儲(chǔ)能不變，嫡增大B.儲(chǔ)能不變，嫡不變C.儲(chǔ)能增大，嫡增大D.儲(chǔ)能增大，嫡不變:8.理想氣體進(jìn)行了一個(gè)降溫，升壓的多變過(guò)程，則多變指數(shù)n滿(mǎn)足：（B ）A. n>k; B.n<k; C.n=k D 不能確定- 9.系統(tǒng)經(jīng)過(guò)不可逆循環(huán)過(guò)程后，其嫡變 （B ）A.大于0; B.等于0; C.小于0; D.不定1，10.在密閉門(mén)窗的房間內(nèi)，有一臺(tái)啟動(dòng)的冰箱，將冰箱門(mén)打開(kāi)，經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行，則室內(nèi)溫度將（ B ）:A.降低；B.升高；C.不變

6、；D.不定；四、簡(jiǎn)答題（共15分），1.某理想氣體經(jīng)歷了下述循環(huán)：某理想氣體經(jīng)歷了下述循環(huán)：（I）等容吸熱，壓強(qiáng)從裝訂線1題目不得超過(guò)此線P1升高到P2; （II）可逆絕熱膨脹，壓強(qiáng)從 P2又回到P1; （III）等壓壓縮，體積又回到循環(huán)的初始值，分別在 p-v圖及T-s圖上畫(huà)出這個(gè)循環(huán)。（5分）答：2.熱力學(xué)第一定律和第二定律的實(shí)質(zhì)分別是什么？寫(xiě)出各自的數(shù)學(xué)表達(dá)式。（5答：熱力學(xué)第一定律實(shí)質(zhì)上就是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律，即熱力過(guò)程中參與轉(zhuǎn)換和傳遞的能量在數(shù)量上是守恒的。其表達(dá)式為dEiso=0。對(duì)于常用的閉口系和穩(wěn)定流動(dòng)開(kāi)口 系其表達(dá)式為 q= Au+w 和 q= Ah+1/2 'f2+

7、g Az+ws= Ah+wt。熱力學(xué)第二定律實(shí)質(zhì)上揭示了熱力過(guò)程的方向、條件和限度，揭示了能量品質(zhì)的高低。只有同時(shí)滿(mǎn)足熱力學(xué)第一定律和第二定律的過(guò)程才能實(shí)現(xiàn)。 其表達(dá)式為f 0一 s JdSso涮、T 或 T。3.壓氣機(jī)高壓縮比時(shí)為什么采用多級(jí)壓縮中間冷卻方式？（畫(huà)p-v圖說(shuō)明）答：采用多級(jí)壓縮、中間冷卻，有如下一些好處：1）可降低排氣溫度 2）可減少壓氣機(jī)耗功量3）對(duì)于活塞式壓氣機(jī)可提高壓氣機(jī)的容積效率五、計(jì)算題（共40分）1 .設(shè)氣缸中1kg空氣（可作理想氣體處理）經(jīng)歷一可逆多變過(guò)程從初態(tài) ti=27C、 pi=0.1Mpa壓縮到終態(tài)p2=1MPa,其多變指數(shù) n=1.3。設(shè)空氣的比熱容為

8、定值。求 過(guò)程的膨脹功、技術(shù)功、熱量和內(nèi)能變化量、嫡變、烙變。在p-v圖上畫(huà)出該過(guò)程，并表示出膨脹功、技術(shù)功。（該氣體的氣體常數(shù)Rg=0.287kJ/(kg K)、絕熱指數(shù) k=1.4)（10 分）解：n 11.3 1p1p9 n13T2 T1 比 (273 27)*510.4Kp10.111W m*Rg (T1 T2) 1*0.287*(300510,4)201.3KJn 1 g1.3 1WtnW 1.3*( 201.3)261.69KJ300) 150.8568KJUmcv(T2 T1) 1*0.717*(510.4Q U W 150.8568 ( 210.3)59.4432 KJmCp(

9、T2T1) 1*1,005*(510.4300) 211.452 KJT2S m Cpln 一 TiRglnP2P510.411* 1.0051n0.287ln 3000.10.127KJ / K0V湖南大學(xué)課程考試試卷2. 一個(gè)儲(chǔ)氣罐從壓縮空氣總管充氣，總管內(nèi)壓縮空氣參數(shù)恒定，壓力為1000kPa,溫度為27 Co充氣開(kāi)始時(shí)，儲(chǔ)氣罐內(nèi)為真空，求充氣終了時(shí)罐內(nèi)空氣的溫度。設(shè)充氣江程是在絕熱條件下進(jìn)行的。(10分)解：根據(jù)開(kāi)口系統(tǒng)的能量方程，有：9Q=d(mi u)+(hout+c2fout+gzout) Mout-(hin + c2fin+gzin)加in + (Ws由于儲(chǔ)氣罐充氣過(guò)程為絕熱過(guò)

10、程，沒(méi)有氣體和功的輸出，且宏觀能差值和重力位；能差值，則 (Q=0 , Mout=0, (C2fin+gZin)浙in=0 , (Ws=0 , Min=dm,故有：d(mi u)=h in dm經(jīng)積分可得：m u= hin m u= hinT2= hin /Cv= Cp Tin /cv=1.4 300=420KL 3. 一活塞氣缸裝置中的氣體經(jīng)歷了2個(gè)過(guò)程。從狀態(tài)1到狀態(tài)2,氣體吸熱500kJ,題目不得超過(guò)此線活塞對(duì)外做功800kJ。從狀態(tài)2到狀態(tài)3是一個(gè)定壓的壓縮過(guò)程， 壓力為p=400kPa,氣體向外散熱 450kJ。并且已知U1=2000kJ, U3=3500kJ ,試計(jì)算2-3過(guò)程中氣體體積的變化。(10分)解：W23=P2(V3-V2)求出 W23,則可求出 V3-V2對(duì)于過(guò)程 1-2,A U 12=U 2-Ui=Q12-W12所以 U2 =Q12-W 12+U 1=500-800+2000=1700kJ對(duì)于過(guò)程2-3,有W23= Q23-A U23= Q23- ( U3- U2) =-450- (3500-1700) =-2250kJ所以 A V23=V3-V2= W23/ p2=-2250kJ/400kPa= -5.625 m 34.已知A、B、C 3個(gè)恒溫?zé)嵩吹臏囟确謩e為500K, 40