工程熱力學(xué)習(xí)題答案.doc

1、【篇一：工程熱力學(xué)試題答案】p class=txt工程熱力學(xué)課程期末考試試卷答案授課系別：機電工程學(xué)院適用班級：車0601-車0602考試形式：閉卷班級：姓名：學(xué)號：二、選擇題（將正確答案對應(yīng)的字母填入括弧中，每題1分，共15分）1、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（ a ）。（a）系統(tǒng)的初、終態(tài)；（b）系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程；系統(tǒng)的熵變。（c）（a）和（b）；（d）2、不斷對密閉剛性容器中的汽水混合物加熱之后，其結(jié)果只能是（ a）。（a）全部水變成水蒸汽（b）部分水變成水蒸汽（c）部分或全部水變成水蒸汽（d）不能確定3、工質(zhì)熵減少的過程（ b ）（a）不能進行（c）（b）可以進行

2、必須伴隨自發(fā)過程才能進行4、閉口系統(tǒng)功的計算式w = u1u2 ( a )(a)適用于可逆與不可逆的絕熱過程。 (b)只適用于絕熱自由膨脹過程。 (c)只適用于理想氣體的絕熱過程。 (d)只適用于可逆絕熱過程。 5、下面那個過程是可逆過程。（ c ）（a）.可以從終態(tài)回復(fù)到初態(tài)的（b）.沒有摩擦的（c）.沒有摩擦的準靜態(tài)過程（d）.沒有溫差的 6、不可逆循環(huán)的熵產(chǎn)必然是（ b）。a、等于零 b、大于零c、小于零 7、確定濕蒸汽狀態(tài)的一組參數(shù)是 c(a)p、t; (b) v, v （c）t,x (d)上述三者之一8、同一地點，普通鍋中的開水與高壓鍋中的開水（ d ）(a)溫度相同，壓力不同;（b

3、）壓力相同,溫度不同 (c)壓力相同,溫度相同; （d）壓力不同,溫度不同 9、在所列的壓力中哪個不是狀態(tài)參數(shù)（ b、c ）。a、絕對壓力 b、分壓力 c、表壓力 10、功損來自于（ c ）。a、不等溫傳熱b、物質(zhì)交換 c、運動摩擦 11、不可逆損失來源于（ a、b、c）。a、大于1b、等于1 c、小于1三、簡單計算：(每題10分，共30分)（一）某容器被一剛性壁分成兩部分，在容器的不同部位安裝有壓力表，如下圖所示。壓力表b上的讀數(shù)為75kpa, 壓力表c上的讀數(shù)為0.11mpa。如果大氣壓力為97kpa，試確定壓力表a上的讀數(shù)及容器兩部分內(nèi)空氣的絕對壓力。(10分)解：p1=pc pb=0.

4、11mpa 0.097mpa=0.207mpap1=pb p2 p2= p1-pb=0.207-0.075=0.132mpa p2=pa pb pa= p2-pb=0.132-0.097=0.035mpa（二）系統(tǒng)經(jīng)一熱力過程，放熱8kj，對外作功26 kj。為使其返回原狀態(tài)，對系統(tǒng)加熱6 kj，問需對系統(tǒng)作功多少？解：根據(jù)能量方程有q1?u1?w1 q2?u2?w22w2?q1?q2?w ?u1?u2 ?q1?w1?w2?q1w2?q1?q2?w1?8?6?26?28(kj)（三）請畫出朗肯循環(huán)的p-v圖、t-s圖和h-s圖并推導(dǎo)朗肯循環(huán)的熱效率。解：p-v圖、t-s圖和h-s圖如下：汽輪機

5、作功：ws,1?2?h1?h2凝汽器中的定壓放熱量：水泵絕熱壓縮耗功：q2?h2?h3ws,3?4?h4?h3鍋爐中的定壓吸熱量：q1?h1?h4泵功一般很小，占0.81%，忽略泵功所以，朗肯循環(huán)的熱效率為：?t?h1?h2h1?h3四、證明題：(10分)有二物體質(zhì)量相同，均為m；比熱容相同，均為cp（比熱容為定值，不隨溫度變化）。a物體初溫為ta，b物體初溫為tb（ta tb）。用它們作為熱源和冷源，使可逆熱機工作于其間，直至二物體溫度相等為止。試證明：二物體最后達到的平衡溫度為tm?atb證明tm可由計算熵增辦法證明。將熱源ta、冷源tb和熱機考慮為一個孤立系，因整個過程是可逆的，因此?s

6、弧?0?s弧?sa?sb?s熱機?m?即?qt?m?qt?0dttmdt?mcp?tbtttt?mcplnm?mcplnm?0tatbtmmcp?talntmttt?lnm? tatmtatm所以tm?五、綜合應(yīng)用題：（每題15分，共30分）（一）某熱機在每個循環(huán)中從t1=600k的高溫?zé)嵩次誵1=419kj的熱量和可逆地向t2=300k的低溫?zé)嵩醇僭O(shè)分別排出(1)q2=209.5kj；(2) q2=314.25kj；(3) q2=104.75kj熱量，請分別利用卡諾定理、孤立系統(tǒng)熵增原理、克勞休斯積分不等式計算證明，在這三種情況中，哪個是不可逆的、哪個是可逆的和哪個是不可能的？并對不可逆循

7、環(huán)計算出其不可逆損失，大氣環(huán)境溫度t0=300k（20分）1采用孤立系統(tǒng)熵增原理證明?qq?419209.5?0，可逆 (1) (?s)孤?1?2?t1t2600300(2) (?s)孤?(3) (?s)孤?q1q2?419314.25?0.3492kj/k?0，不可逆 t1t2600300?q1q2?419104.75?0，不可能 t1t2600300(4) l?t0(?s)孤?300?0.3492?104.76kj 2采用卡諾定理證明 t300?0.5?tc?1?2?1?t1600(1)?t?1?q2209.5?1?0.5?tc可逆 q1419q2341.25?1?1?0.75?0.25?

8、tc，不可逆 q1419q2104.75?1?1?0.25?0.75?tc，不可能 q1419(2) ?t?1?(3) ?t?1?(4) l?104.76kj3采用克勞修斯積分計算證明q?q2419?209.5?0，可逆(1)1?t1t2600300(2)(3)q1?q2419?314.25?0.3492kj/k?0,不可逆 t1t2600300q1?q2419?104.75?0，不可能 t1t2600300(4) l?104.76kj（二）已知活塞式內(nèi)燃機定容加熱循環(huán)的進氣參數(shù)為 p1=0.1 mpa、t1=50 ，壓縮比?6，加入的熱量q1=750 kj/kg。試求循環(huán)的最高溫度、最高壓力

9、、壓升比、循環(huán)的凈功和理論熱效率。認為工質(zhì)是空氣并按定比熱容理想氣體計算。解 活塞式內(nèi)燃機定容加熱循環(huán)的圖示見a)、b)圖示(a)(b)?0?1.4，理論熱效率由(6-5)式得：?t,v?1?1?0?1?1?161.4?1?51.16%循環(huán)凈功w0?q1?tv?750?0.5116?387.7kj/kg最高溫度t3須先求出t2，因1?2過程是等熵過程，由(3-89)式得v1?t2?t1?v2?0?1?(273.15?50)?6?1.4?661.71k因為q1?q1v?cv(0t?3t)2q1750所以t3?tma?t?661.71?1706.28k x2cv00.718最高壓力p3須先求出p2

10、和?2?3過程是定容過程，因此?即 ?p3t3?p2t21706.28?2.5786661.71所以 p3?pmax?p2?v1?p2?p?1?v2?0?1?61.4?12.2860bar則p3?2.5786?12.2860?31.6807bar【篇二：工程熱力學(xué)試卷與答案】號，每題1分，共10分1、熱力系是指所有參與熱力過程的物體群（）。2、絕熱閉口系的熵增就是孤立系的熵增（）。3、狀態(tài)方程是描述狀態(tài)參數(shù)之間關(guān)系的方程（）。4、平衡狀態(tài)是指在沒有外界作用的條件下，熱力系宏觀性質(zhì)不隨時間變化的狀態(tài)（）。5、通用氣體常數(shù)對實際氣體和理想氣體都是一個不變的常數(shù)（）。 6、工質(zhì)經(jīng)過不可逆過程的熵變必

11、然等于經(jīng)歷可逆過程的熵變（）。 7、理想氣體的熱力學(xué)能、焓和熵都僅僅是溫度的單值函數(shù)（）。 8、理想氣體絕熱節(jié)流后溫度不變（）。10、任何動力循環(huán)，循環(huán)凈功w0總等于循環(huán)凈熱量q0，即總有w0= q（。 0 ）二、選擇填空：每題1分，共10分1、絕熱系與外界沒有（）交換。a、熱量b、物質(zhì)c、功2、在所列的壓力中哪個不是狀態(tài)參數(shù)（）。a、絕對壓力 b、分壓力 c、表壓力3、功損來自于（）。a、不等溫傳熱b、物質(zhì)交換 c、運動摩擦4、不可逆損失來源于（）。a、運動摩擦 b、不等溫傳熱c、任何耗散效應(yīng)6、漸縮噴管出口氣體的流速是（）。a、m1 b、m1 c、m=17、不可逆循環(huán)的熵產(chǎn)必然是（）。a、

12、等于零 b、大于零c、小于零8、卡諾熱機效率比實際熱機效率（）。a、小b、二者相等c、大a、大于1b、等于1 c、小于1a、大于1b、等于1 c、小于1三、指出下列各對概念之間主要的區(qū)別每題2分，共10分1、理想氣體與實際氣體2、定容比熱與容積比熱3、可逆過程與不可逆過程4、熵流與熵產(chǎn)5、飽和濕蒸氣與飽和濕空氣四、某容器被一剛性壁分成兩部分，在容器的不同部位安裝有壓力表，如下圖所示。壓力表b上的讀數(shù)為75kpa, 壓力表c上的讀數(shù)為0.11mpa。如果大氣壓力為97kpa，試確定壓力表a上的讀數(shù)及容器兩部分內(nèi)空氣的絕對壓力。(10分)五、某熱機在每個循環(huán)中從t1=600k的高溫?zé)嵩次誵1=4

13、19kj的熱量和可逆地向t2=300k的低溫?zé)嵩醇僭O(shè)分別排出(1)q2=209.5kj；(2) q2=314.25kj；(3)q2=104.75kj熱量，請用兩種方法計算證明，在這三種情況中，哪個是不可逆的、哪個是可逆的和哪個是不可能的？并對不可逆循環(huán)計算出其不可逆損失，大氣環(huán)境溫度t0=300k（20分），鍋爐總加熱量，并已知各點值如下：，初溫，抽汽，試求：(1)鍋爐內(nèi)水的質(zhì)量流量；(2)兩臺水泵總耗功率；(3)汽輪機作功率；(4)冷凝器放熱；(5)循環(huán)熱效率。(25分)八、蒸汽動力循環(huán)中，蒸汽輪機排氣壓力(5分是否越低越好？降低有哪些限制？2007年秋季學(xué)期工程熱力學(xué)答案（a卷）一、1（）

14、；2（）；3（）；4（）；5（）；6（）；7（）；8（）；9（）；10（）。二、1a；2b、c；3c；4a、b、c；5a、c；6a、c；7b；8a、b、c；9a、b、c；10a。三、1可逆過程沿原路反向進行使系統(tǒng)恢復(fù)到原狀態(tài)之后，給系統(tǒng)和外界均沒有留下任何影響；不可逆過程沿原路反向進行使系統(tǒng)恢復(fù)到原狀態(tài)之后將給外界留下某種不可消除的影響。2二者差異在體積和作用力上，理想氣體分子本身無體積，分子間無作用力，而實際氣體恰恰相反。3二者計量的基礎(chǔ)單位相同，容積比熱是以單位體積（容積m3）來計算；而定容比熱是以單位質(zhì)量（kg）來計算，而且比容是不變的。4二者差別在于起因不同。熵流來自熱力系與外界間的相

15、互作用（熱量交換、質(zhì)量交換）引起的熵的變化量；熵產(chǎn)來自熱力系內(nèi)部不可逆因素（內(nèi)摩擦、內(nèi)熱流等）所造成的熵的產(chǎn)生量。5二者差別有二，其一，濕蒸氣是一種化學(xué)成分h2o構(gòu)成的，而飽和濕空氣是空氣和水蒸氣多種化學(xué)成分構(gòu)成的；其二，飽和濕蒸氣是飽和液體（水）和干飽和蒸汽的混合物，其中水和蒸汽都是飽和的；飽和濕空氣雖是干空氣和水蒸氣的混合物，其中水蒸氣是飽和的，但空氣遠未達到飽和。四、解：p1=pc pb=0.11mpa 0.097mpa=0.207mpap1=pb p2 p2= p1-pb=0.207-0.075=0.132mpap2=pa pb pa= p2-pb=0.132-0.097=0.035m

16、pa五、1采用孤立系統(tǒng)熵增原理證明 (1) ，可逆 (2) ，不可逆 (3) ，不可能 (4)2采用卡諾定理證明(1)可逆 (2) ，不可逆 (3) ，不可能 (4)3采用克勞修斯積分計算證明 (1)，可逆 (2),不可逆 (3)，不可能 (4)六、(1)甲烷視為定比熱理想氣體，絕熱節(jié)流過程溫度不變，因而其比熵的增加為【篇三：工程熱力學(xué)(嚴家騄)課后答案】/p 1、如果容器中氣體壓力保持不變，那么壓力表的讀數(shù)一定也保持不變，對嗎？答：不對。因為壓力表的讀書取決于容器中氣體的壓力和壓力表所處環(huán)境的大氣壓力兩個因素。因此即使容器中的氣體壓力保持不變，當(dāng)大氣壓力變化時，壓力表的讀數(shù)也會隨之變化，而不

17、能保持不變。2、“平衡”和“均勻”有什么區(qū)別和聯(lián)系答：平衡（狀態(tài)）值的是熱力系在沒有外界作用（意即熱力、系與外界沒有能、質(zhì)交換，但不排除有恒定的外場如重力場作用）的情況下，宏觀性質(zhì)不隨時間變化，即熱力系在沒有外界作用時的時間特征-與時間無關(guān)。所以兩者是不同的。如對氣-液兩相平衡的狀態(tài)，盡管氣-液兩相的溫度，壓力都相同，但兩者的密度差別很大，是非均勻系。反之，均勻系也不一定處于平衡態(tài)。但是在某些特殊情況下，“平衡”與“均勻”又可能是統(tǒng)一的。如對于處于平衡狀態(tài)下的單相流體（氣體或者液體）如果忽略重力的影響，又沒有其他外場（電、磁場等）作用，那么內(nèi)部各處的各種性質(zhì)都是均勻一致的。3、“平衡”和“過程

18、”是矛盾的還是統(tǒng)一的？答：“平衡”意味著宏觀靜止，無變化，而“過程”意味著變化運動，意味著平衡被破壞，所以二者是有矛盾的。對一個熱力系來說，或是平衡，靜止不動，或是運動，變化，二者必居其一。但是二者也有結(jié)合點，內(nèi)部平衡過程恰恰將這兩個矛盾的東西有條件地統(tǒng)一在一起了。這個條件就是：在內(nèi)部平衡過程中，當(dāng)外界對熱力系的作用緩慢得足以使熱力系內(nèi)部能量及時恢復(fù)不斷被破壞的平衡。4、“過程量”和“狀態(tài)量”有什么不同？答：狀態(tài)量是熱力狀態(tài)的單值函數(shù)，其數(shù)學(xué)特性是點函數(shù)，狀態(tài)量的微分可以改成全微分，這個全微分的循環(huán)積分恒為零；而過程量不是熱力狀態(tài)的單值函數(shù)，即使在初、終態(tài)完全相同的情況下，過程量的大小與其中間

19、經(jīng)歷的具體路徑有關(guān)，過程量的微分不能寫成全微分。因此它的循環(huán)積分不是零而是一個確定的數(shù)值。習(xí)題1-1 一立方形剛性容器，每邊長 1 m，將其中氣體的壓力抽至 1000 pa，問其真空度為多少毫米汞柱?容器每面受力多少牛頓？已知大氣壓力為 0.1mpa。解：(1) pv?pb?p?(0.1?106pa?1000pa)/133.3224?742.56mmhgb?p)(2) f?a?p?a(p?1m2?(0.1?106pa?1000pa)?99000n1-2 試確定表壓為0.01mpa時u型管壓力計中液柱的高度差。(1)u型管中裝水，其密度為1000kg/m3；(2)u型管中裝酒精，其密度為789k

20、g/m3。解：由（1-6）式，pg=?g?z，得到?z=(1) ?z水pgg 0.01?106?1.0197m?1019.7mm ?水g10?9.80665pg0.01?106?1.2494m?1292.4mm ?酒精g789?9.80665pg(2) ?z酒精?此題目的目的是練習(xí)如果通過u型管壓力計的液柱高度差計算表壓力。1-3 用u型管測量容器中氣體的壓力。在水銀柱上加一段水圖(1-12)，測得水柱度850mm，汞柱度520mm。當(dāng)時大氣壓力為755mmhg，問容器中氣體的絕對壓力為若干？解 ：水柱高，汞柱高級大氣壓力之間之和即為容器中氣體的絕對壓力，但各種壓力單位要經(jīng)過換算。p?ph2o

21、?phg?b?850?9.806375?(520?955)?133.3224?178320pa?1.7832bar圖1-121-4 用斜管式壓力計測量鍋爐管道中煙氣的真空度。管子的傾角?30?，壓力計中使用密度為800kg/m3的煤油。傾管中液柱長度為l=200mm。當(dāng)時大氣壓力b=745mmhg，問煙氣的真空度為若干毫米汞柱？絕對壓力為若干毫米汞柱？解： (1) 根據(jù)式(1-6)式有pv?g?lsin30?800?9.80665?0.2?0.5=784.5pa=80mmh2o(2) 根據(jù)(1-5)式有p?b?pv?745?784.5?750062?10?3?739.12mhg 圖 1-13?

22、 此題目的練習(xí)真空度，絕對壓力，表壓之間的關(guān)系及壓力單位之間的換算關(guān)系。1-5 氣象報告中說，某高壓中心氣壓是1025毫巴。他相當(dāng)于多少毫米汞柱？它比標準大氣壓高出多少毫巴？解 ：p?1025mbar?1.025bar?1.025?750.062?768.81mmhg?p?p?p標準?768.81?760=8.81mmhg=8.81/0.750062=11.75mbar 或?p?p?p標準?1.025?1.01325?0.01175bar?11.75mbar? 此題目的練習(xí)壓力單位換算1-6 有一容器，內(nèi)裝隔板，將容器分成a、b兩部分 (圖1-14)。容器兩部分中裝有不同壓力的氣體，并在a的不

23、同部位安裝了兩個刻度為不同壓力單位的壓力表。已測得1、2兩個壓力表的表壓依次為 9.82 at 和 4.24 atm。當(dāng)時大氣壓力為 745 mmhg。試求a、b二部分中氣體的絕對壓力 (單位用mpa)。解：pa?pb?pg1?745mmhg?133.3324?10?6mpa?9.82at?0.0098065mpa?0.0983mpa?0.963mpa?1.0623mpa?pa?pg2?pb?pb?pa?pg2?1.0623mpa?4.24atm?0.10325mp=0.6327mpa? 1-7 從工程單位制水蒸氣熱力性質(zhì)表中查得水蒸汽在500力和比內(nèi)能各為若干?解：在國際單位制中，這時水蒸汽

24、的壓力為： c,100at時的比容和比焓為：v=0.03347m3/kg, h=806.6kcal/kg。在國際單位制中，這時水蒸汽的壓p=100 9.80665 104=9806650pa=9.80665mpa由焓的表達式 h?u?apv得u?h?apvu?h?apv?806.6-100 104 0.03347/426.936=728.30kcal/kg=728.30?4.1868?3049.25kj/kg或u?h?pv?806.6?4.?0.03347?10-3=3048.84kj/kg? 此題目的練習(xí)工程制與國際制的單位換算。1-8 攝氏溫標取水在標準大氣壓力下的冰點和沸點分別為0?c和

25、100?c，而華氏溫標則相應(yīng)地取為32?f和212?f。試導(dǎo)出華氏溫度和攝氏溫度之間的換算關(guān)系，并求出絕對零度(0k或-273.15?c)所對應(yīng)的華氏溫度。解：設(shè)以tc表示攝氏溫度，tf表示華氏溫度。根據(jù)攝氏和華氏兩種溫標的冰點和沸點的取法，可知兩者溫度之間存在著線性換算關(guān)系。假設(shè) tf?atc?b則對冰點可得： 32=0 b對沸點可得： 212=a?100 b所以： tf?9tc?32 55(tf?32) 99?當(dāng)tc?273.15?c（即0 k）時，tf?(?273.15?32)?459.67f 5或 tc?第二章思考題1. 熱量和熱力學(xué)能有什么區(qū)別？有什么聯(lián)系？2. 如果將能量方程寫為?q?du?pdv或 ?q?dh?vdp那么它們的適用范圍如何？答：二式均適用于任意工質(zhì)組成的閉口系所進行的無摩擦的內(nèi)部平衡過程。因為 u?h?pv，du?d(h?pv)?dh?pdv?vdp 對閉口系將 du代入第一式得 ?q?dh?pdv?vdp?pdv 即 ?q?dh?vdp。（變大）很相3. 能量方程 ?q?du?pvd（變大）與焓的微分式 dh?du?dpv?像，為什么熱量 q不是狀態(tài)參數(shù)，而焓 h 是狀態(tài)參數(shù)？答：盡管能量方程 ?q?du?pdv 與焓的微分式 d（變大）似h?du?dp