中南大學年《工程熱力學》期末試題A卷及答案

1、熱力學試題2019 - 2020 學年 上 學期工程熱力學 課程 32 學時 2 學分 考試形式： 閉 卷專業(yè)年級： 機械19級 總分100分，占總評成績 70 %注：此頁不作答題紙，請將答案寫在答題紙上填空（每空2分，總計20分）基本熱力學狀態(tài)參數(shù)有（ ）。當熱力系與外界既沒有能量交換也沒有物質(zhì)交換時，該熱力系為（ ）。實現(xiàn)熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)叫做（ ）。實現(xiàn)可逆過程的條件為（ ）。將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的循環(huán)叫（ ）；將熱量從低溫熱源傳給高溫熱源的循環(huán)叫做（ ）。熱力平衡的充要條件是（ ）。熵增原理指出了熱力過程進行的（ ）。熱力學第一定律的建立宣告（ ）是不可能實現(xiàn)的；熱力學第二定

2、律的建立則使制造（ ）的夢想破滅。簡答題（20分）（10分）如圖1所示，在兩恒溫熱源T1=1000K、T2=300K之間工作的熱機作出的循環(huán)靜功為Wnet。熱機從高溫熱源吸熱量為Q1，向冷源放熱為Q2。分別采用卡諾定理和克勞修斯積分來分析下面的熱機是否能實現(xiàn)：若Q1=2200kj，Q2=840kj，Wnet=1400kj 則該熱機能否實現(xiàn)？若Q1=2200kj，Q2=550kj，Wnet=1650kj 則該熱機能否實現(xiàn)？（6分）某理想氣體經(jīng)歷4個過程，如圖2所示。將各過程畫在T-S圖上，并說明作圖過程；指出吸熱或放熱，膨脹或壓縮，熱力學能、焓和熵是增加還是減少。（4分）利用孤立系熵增原理證明下

3、述循環(huán)發(fā)動機是不可能制成的：它從167攝氏度的熱源吸熱1000kj，向7攝氏度的冷源放熱568kj，輸出循環(huán)凈功432kj。計算題（60分）1、（15分）如圖3所示，氣缸內(nèi)充以空氣，活塞及負載205kg，缸壁充分導熱，活塞的初始高度為10cm，活塞的橫截面積為100cm*2，氣缸內(nèi)的空氣初始溫度為27攝氏度，初始壓力為771mmHg。若取走90kg負載，待平衡后，求（1）活塞上升的高度； （2）氣體在過程中作的功，已知：UKJ/KG=0.68TK,1mmHg=133.332Pa。2、（10分）如圖4所示儲氣罐，已知罐中原有空氣質(zhì)量為m1，比熱力學能為u1，壓力為p1，溫度為T1.充氣后，儲氣罐內(nèi)氣體質(zhì)量為m2，比熱力學能u2，忽略動能差與位能差，且容器為剛性絕熱。試導出比熱力學能u2與比焓h的關(guān)系式。（25分）封閉氣缸中100kg氮氣初態(tài)p1=8MPa，T1=1300攝氏度，經(jīng)過可逆多變膨脹過程變化到終態(tài)P2=0.4MPa，T2=400攝氏度。按定值比熱容求氮氣在該過程中的熱力學能變化量。熵變化量、焓變化量、氣體膨脹功、過程熱量？（氮氣的摩爾質(zhì)量為28.9克/摩爾）（10分）氣缸內(nèi)儲有1kg空氣，分別經(jīng)過可逆等溫及不可逆等溫，由初態(tài)P1=0.1MPa，T1=27攝氏度壓縮到P2=0.2MPa，若不可