工程熱力學(xué)試卷終極版

精選范本精選范本工程熱力學(xué)考試試卷Allrightsreserved.判斷題1?流動(dòng)功是系統(tǒng)維持流動(dòng)所花費(fèi)的代價(jià)，所以流動(dòng)功不能為0。（X）2?質(zhì)量保持不變的系統(tǒng)就是閉口系。（X）3?處于穩(wěn)定狀態(tài)的系統(tǒng)一定處于平衡狀態(tài)（X）4?根據(jù)熵的定義dS="qrev，熱量是過(guò)程量，所以熵也是過(guò)程量。（X）T5?等溫過(guò)程的膨脹功與與吸收的熱量相等。（X）6.p-v圖上，理想氣體的等熵線比等溫線陡；T-s圖上，理想氣體的等壓線比等容線陡。（X）7?絕熱系可以是開(kāi)口系。（“）8?可以從單一熱源中取熱并使之完全轉(zhuǎn)換為功。（“）9?定容過(guò)程對(duì)濕蒸汽進(jìn)行加熱，干度一定增大。（X）10?可逆循環(huán)的熱效率一定大于不可逆循環(huán)的熱效率。（X）11.5q=du+5w及5q=cdT+pdv二式均適用于任何工質(zhì)，任何過(guò)程o（X）v分析、簡(jiǎn)答題“系統(tǒng)經(jīng)某一初態(tài)經(jīng)不可逆與可逆兩條途徑到達(dá)同一終態(tài)，則經(jīng)不可逆途徑系統(tǒng)的熵變必大于可逆途徑的熵變?！保@種說(shuō)法是否正確，為什么？答：不正確。因?yàn)殪厥菭顟B(tài)參數(shù)，不論過(guò)程是否可逆，只要初終態(tài)相同，其熵變均相同，故系統(tǒng)從某一初態(tài)經(jīng)不可逆與可逆兩條途徑到達(dá)同一終態(tài)經(jīng)不可逆途徑系統(tǒng)的熵與可逆途徑的熵變相等。試在T-s圖上把理想氣體兩狀態(tài)間熱力學(xué)能及焓的變化表示出來(lái)。

答：通過(guò)2點(diǎn)作等溫線，分別與過(guò)1點(diǎn)的等容線和等壓線相交于2v及2p點(diǎn)；由于理想氣體的熱力學(xué)能和焓是溫度的單值函數(shù)，T2=T2v=T2p，可以得到u—u,h—h。TOC\o"1-5"\h\z22v22p等容過(guò)程的吸熱量與相同溫限下的熱力學(xué)能的變化相等，可以得到q=u-u。v2v1等壓過(guò)程的吸熱量與相同溫度下的焓的變化相等，可以得到q=h-h。T-s圖上過(guò)程線下方的面積表示熱量，所以p2p1q=面積12ss1；q=面積12ss1。從而可以得到，vv2v1pp2p1u-u=q=面積12ss1；h-h=q=面積12ss1。21vv2v121pp2p1答：1-2過(guò)程：-n<0，壓縮、放熱、降溫、降壓某理想氣體在p-v圖上的兩種過(guò)程如下圖所示，試在T答：1-2過(guò)程：-n<0，壓縮、放熱、降溫、降壓1-3過(guò)程：0<1-3過(guò)程：0<n<1，膨脹、吸熱、升溫、降壓熱，直至p=0-15MPa,t=207oC。若m=0.1Kg，空氣比熱力學(xué)能221bk//kg=。求：從初態(tài)到終態(tài)過(guò)程的加熱量Q。解：取氣缸內(nèi)的空氣為系統(tǒng)閉口系確定空氣初終態(tài)體積:二怛二里1287%(27+273)二0.0861m3p0.111061mRT0.112871(207+273)二—二二0.09184m3p0.1511062彈簧初終態(tài)變形量：=0,x==0,x=V2_t2A0.09184-0.08611(0.2)2=0.0457mmissed根據(jù)熱力學(xué)第一定律：Q=AU+W=5.884+12.96=18.844kJ2.5Kg的空氣由初態(tài)T=300K，p=0.25MPa，經(jīng)可逆定溫過(guò)程到達(dá)11終態(tài)p=0.15MPa。試求此過(guò)程的Q、W、AU、AH。2解：可逆等溫過(guò)程：T=T；u=u；h=h212121AU=U-U=mu-mu=0；AH=H-H=mh一mh=021212121

Q二AU+W二W二mRTIn冬二5x0.287x300xIn0.25X106二219.91kJgip0.15x1062missed推導(dǎo)理想氣體定值比熱容，多變過(guò)程初、終態(tài)熵變?yōu)椋篈s=k、RAs=k、Rn(k-1)g解：多變過(guò)程初終態(tài)溫度關(guān)系：—2——2-TP1\P丿1n—1nk比定壓熱容：c=Rpk—1g、n—1、n—1nTpk理想氣體熵變：As=cln——Rlnp=RlnpTgpk—1g11k(n-1)pd]pn-kp/)Rln2-Rln厶=()Rln2n(一1丿gpgpn(k-1)gp1114?高溫?zé)嵩吹臏囟葹?00K，工質(zhì)的溫度為300K，從高溫?zé)嵩聪蚬べ|(zhì)傳遞熱P2(P丿1-Rln匕gP1量500KJ。試求：1）溫差傳遞引起的熵變；2）過(guò)程中不可逆性使熱量的作功能力損失了多少？（環(huán)境溫度為27°C）解：1）取熱源、工質(zhì)為系統(tǒng)——孤立系熱源的熵變化：AS=-Q=-500=-0.625kJ/KrT800r工質(zhì)的熵變化：AS===1.667kJ/KT300AS=AS+AS=—0.625+1.667=1.042kJ/Kisor2）作功能力損失:I=TAS=300x1.042=312.6kJ0iso填空題1、絕對(duì)壓力高于大氣壓力時(shí)，絕對(duì)壓力二大氣壓力+表壓力;絕對(duì)壓力低于大氣壓力時(shí)，絕對(duì)壓力二大氣壓力一真空度。2、熱量與膨脹功都是過(guò)程量，熱量通過(guò)溫度差而傳遞熱能，膨脹功通過(guò)體積差傳遞機(jī)械能。3、可逆過(guò)程二準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程+無(wú)耗散效應(yīng)。4、外界對(duì)系統(tǒng)輸入功80kJ，同時(shí)系統(tǒng)向外界放熱20kJ，則系統(tǒng)熱力學(xué)能的變化量為-60町。5、理想氣體的熱力學(xué)能和焓只是溫度的函數(shù)。判斷題1、容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)也絕對(duì)不會(huì)變。（X）2、因?yàn)樽园l(fā)過(guò)程都有方向性，所以自發(fā)過(guò)程的反方向過(guò)程一定不可進(jìn)行。（X）3、因?yàn)椴豢赡孢^(guò)程不能再T-s圖上表示，所以也不能計(jì)算過(guò)程的熵變量。（X）4、流動(dòng)功是系統(tǒng)維持流動(dòng)所花費(fèi)的代價(jià)，所以流動(dòng)功一定是負(fù)值。（X）5、熱力系統(tǒng)放熱后，系統(tǒng)的熵一定減少。（X）6、閉口系經(jīng)歷可逆與不可逆兩個(gè)過(guò)程，從同一點(diǎn)出發(fā)，達(dá)到相同的終點(diǎn)，這兩個(gè)過(guò)程的熵變相等。（“）7、氣體膨脹時(shí)必須對(duì)其加熱。（X）

8、實(shí)際氣體絕熱自由膨脹后，其熱力學(xué)能不變。（“）9、穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)出口工質(zhì)的狀態(tài)相同。（X）10、任何可逆循環(huán)的熱效率都相等。（X）分析、簡(jiǎn)答題1?如右圖所示,1kg理想氣體分別經(jīng)歷三個(gè)可逆過(guò)程，c-a等壓過(guò)程，c-b等溫過(guò)程，以及b-a任意可逆過(guò)程。在T-s圖上表示出h—hTOC\o"1-5"\h\zab答：理想氣體的焓只是溫度的函數(shù)，溫度相同，焓就相同。'=T，可以得到h=h。cbcb由于等壓過(guò)程的熱量與相同溫度下的焓的變化相等，可以得到missed從而可以得到，h—h=q=面積amnca。acca閉口系中工質(zhì)在某一熱力過(guò)程中從熱源（300K）吸取熱量750KJ，該過(guò)程中工質(zhì)的熵變?yōu)?KJ/K,分析此過(guò)程是否可行，如果可行是否可逆。答：根據(jù)閉口系熵變方程：As=s+sfg

r~tUCAs二5KJ/K,s=J竺=—=2.5KJ/K'fT300r可以得到，s=As-s=5-2.5=2.5KJ/K〉0TOC\o"1-5"\h\zg/因此，此過(guò)程可行，但不可逆。3?試推導(dǎo)理想氣體比定壓熱容與比定容熱容的差為氣體常數(shù)，即c-c=Rpvg答：理想氣體的c和c都只是溫度的函數(shù)，c=dh/dT,c=du/dTopvpvdh-dud(w+pv丿一dudT\o"CurrentDocument"c-c==dTpvdTpv=RTdC+RT)-du\o"CurrentDocument"c—c=g=RpvdTg4?工程熱力學(xué)中，定壓、定溫、可逆絕熱和定容是四種典型的熱力過(guò)程，其多變指數(shù)的值分別是多少?答：定壓過(guò)程：n=0;定溫過(guò)程：n=1；定熵過(guò)程：n=k;定容過(guò)程：n=s。計(jì)算題1?如右圖所示的氣缸，其內(nèi)充以空氣。氣缸截面積A=100cm2,活塞距底面高度H=10cm。活塞及其上重物的總重量G=195kg，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫=771mmHg,s0環(huán)境溫度t=27OC。若當(dāng)氣缸內(nèi)氣體與外界0處于熱力平衡時(shí)，把活塞重物取去100Kg,活塞將突然上升，最后重新達(dá)到熱力平衡。假定活塞和氣缸壁之間無(wú)摩擦，氣體可以通過(guò)氣缸壁和外界充

分換熱試求活塞上升的距離和氣體的換熱量。missedW=pAV=p（V-V）=195984.72x（0.0015-0.001）=97.99J2221AU=m（u-u）=0kJ21根據(jù)熱力學(xué)第一定律Q=AU+W=97.99+0=97.99J2、煤氣表上讀得煤氣的消耗量是70川［使用期間煤氣表的表壓力是45mm”2O,溫度為17°C,大氣壓力為750mmHg。求：1）相當(dāng)于消耗了多少標(biāo)準(zhǔn)m3的煤氣；2）其他條件不變，煤氣表的表壓力降低到30mmgO,同樣讀數(shù)相當(dāng)于多少標(biāo)準(zhǔn)m3煤氣；3）其他條件不變，但溫度為37C，此時(shí)相當(dāng)于消耗了多少標(biāo)準(zhǔn)m3的煤氣？pVpVm=pVpVm==——0—0RTRTgg0V=也V=凹0pT012)V=吒0pT02,V=旦V

0pTx133.32+45x9.81)273.15xx70=65.32m3101325(17+273.15)“(750x133.32+30x9.81)273.15V=xx70=65.22m3101325(17+273.15)

1013253、封閉氣缸中氣體初態(tài)仃=8Mg,i=1300°C，經(jīng)可逆多變膨脹過(guò)程變化到終態(tài)心=0?4M化，，2=400C。已知該氣體常數(shù)叫=0?287KJ/(kg?K),氣體比熱容=0.716KJ/(kg-K)。求：氣體在該過(guò)程中吸收的熱量Q。解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可得RT二_^_LPiRT二g20.287x10RT二_^_LPiRT二g2二0.05644m3/kg8x1060.287x103x(400+273.15)p0.4X106Inp0.4X106In(p/p)ln(8x106/0.4x106)多變指數(shù)n二厶外=()=1.395ln(v/v)ln(0.48299/0.05644)21多變過(guò)程的熱量missed4、將質(zhì)量為0?5kg溫度為1200C的碳鋼，放入盛有4kg溫度為20C水的絕熱容器中，直至碳鋼與水達(dá)到熱平衡。求此過(guò)程中不可逆?zhèn)鳠嵋鸬撵禺a(chǎn)。碳鋼和水的比熱容分別為：仃=0?47KJ/(kg?K),5=4.187KJ/(kg-K)o解：熱平衡時(shí)水和碳鋼的溫度:mc)=mcmc)=mccccmwwmw,mcT+mcTc—c—cw——w——w-mmc+mcccww0.5x0.47x(1200+273.15)+4x4.187x(20+273.15)二二309.48K0.5x0.47+4x4.187

T5QmT5QmTw水的熵變：山=[JmedTJT2w——wTJw]T=melnrwwJ_w二4x4.187xIn309.48二0.908KJ/K20+273.15碳鋼熵變：AS=碳鋼熵變：AS=[tT

mTc5QrmedTmeeTe]Tmeln葉TeeTe=0.5x0.47xln309.48=-0.367KJ/K1200+273.15水和碳鋼組成孤立系統(tǒng)，孤立系統(tǒng)的熵變即為熵產(chǎn):AS=AS=AS+AS=0.908-0.367=0.541KJ/Kgisowe填空題1、熱量與膨脹功都是（過(guò)程）量，熱量（溫度）差而傳遞熱能,膨脹功通過(guò)（體積）差傳遞機(jī)械能。2、某蒸汽經(jīng)歷不可逆放熱過(guò)程后，過(guò)程的熵變（耳小于0）；過(guò)程的熵產(chǎn)（仁大于0）。3、卡諾循環(huán)是由兩個(gè)（可逆定溫）和兩個(gè)（可逆絕熱（或定熵））過(guò)程組成的。判斷題1、熱力系統(tǒng)的邊界可以是固定的，也可以是移動(dòng)的；可以是實(shí)際存在的，也可以是假想的。（"）2、開(kāi)口系不可能是絕熱系。（X）3、閉口絕熱系的熵不可能減少。（X）4、熱力系從1狀態(tài)經(jīng)歷不可逆過(guò)程到狀態(tài)2,則熱力學(xué)能的變化△"二二c（」J（X）v5、熱力系統(tǒng)放熱后，系統(tǒng)的熵一定減少。（X）6、因?yàn)椴豢赡孢^(guò)程不可能在T---s圖上表示，所以也不能計(jì)算過(guò)程的熵變量。（X）7、理想氣體熱力學(xué)能僅僅是溫度的函數(shù)。（"）8、實(shí)際氣體絕熱自由膨脹后，其熱力學(xué)能不變。（"）9、循環(huán)的熱效率越高，所得到的循環(huán)凈功也越大。（X）10、任何可逆循環(huán)的熱效率都相等。（X）分析、簡(jiǎn)答題從點(diǎn)a開(kāi)始有兩個(gè)可逆過(guò)程：定容過(guò)程a-b和定壓過(guò)程a-c,b、c兩點(diǎn)在同一條絕熱線上，問(wèn)%h和仇i哪個(gè)大？并在T---s圖上表示過(guò)程a-b、a-c及5I）、JIOhmissed

1、lkmol的理想氣體從初態(tài)仃=500M‘S、’仃=340k，可逆絕熱膨脹到原來(lái)容積的2倍。設(shè)氣體c33.4KJ/（kg-K），c=25.12KJ/（kg?K），試確定pv氣體的終態(tài)溫度，對(duì)外所做的功及熵的變化量。解：k——p.cv解：k——p.cvk-1丫1]—340x1v丿<2丿蟲(chóng)-1331.33=135.24KvQ—AU+W可逆絕熱Q=0W—-AU—c（T-T）—25.12x（340-135.24）—5143.57KJv12因?yàn)槭强赡娼^熱膨脹過(guò)程，是一個(gè)定熵過(guò)程，所以熵的變化量為0.填空題1、理想氣體多變過(guò)程中，工質(zhì)放熱壓縮升溫過(guò)程的多變指數(shù)是（1<n<k）,工質(zhì)吸熱壓縮過(guò)程n的范圍是（n>k）。2、外界對(duì)閉口系統(tǒng)輸入功80KJ，同時(shí)系統(tǒng)向外界放熱20KJ，則系統(tǒng)熱力學(xué)能的變化量為（60KJ）。3、有一^諾機(jī)工作與600°C讀得熱源和30°C的冷源之間，它的熱效率為（65.28%）。判斷題1、因?yàn)樽园l(fā)過(guò)程都有方向性，所以自發(fā)過(guò)程的反方向過(guò)程一定不可進(jìn)行。（X）2、穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)與外界交換的功和熱量相等，并且不隨時(shí)間而變。（X）3、閉口系進(jìn)行一放熱過(guò)程，其熵一定減少。（X）

4、膨脹功、流動(dòng)功和技術(shù)功都是與過(guò)程的路徑有關(guān)的過(guò)程量。(X)5、流動(dòng)功是系統(tǒng)維持流動(dòng)所花費(fèi)的代價(jià)，流動(dòng)功可以為0.(V)6、5q=du+Sw及sq=cdT+pdv二式均適用于任何工質(zhì)、任何過(guò)程。v(X)分析題、簡(jiǎn)答題1、如右圖所示，剛性絕熱容器中用隔板分成兩部分，A中有一定量的理想氣體，B為真空。將隔板抽掉，分析容器中氣體的狀態(tài)參數(shù)(T、p、u、h、s、v)如何變化，并分析為什么。答：熱力學(xué)第一定律：Q=AU+W容器剛性絕熱，Q=0,W=0,故厶U=0；閉口系統(tǒng)質(zhì)量不變，故△u=0,u不變。理想氣體熱力系能和焓只與溫度有關(guān)，故T和h不變。自由膨脹后，體積增大質(zhì)量不變，故v增大；根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程:pv二Lt,t不變，v增大，故p降低。取氣體為系統(tǒng)——孤立系統(tǒng)，抽掉隔板的過(guò)程為不可逆過(guò)程，根據(jù)孤立系統(tǒng)熵增原理，S只能增大。計(jì)算題R=4MRa1=300h,^3053KJ/Kggl1?如右圖所示，容器A剛性絕熱，容積為1廿』,容器與管道用閥門(mén)相連，管道內(nèi)空氣的壓力位4Mpa、溫度為30°C、比焓為305?3kj/kg。容器初始狀態(tài)為真空，打開(kāi)

閥門(mén)為其充氣，使壓力達(dá)到4Mpa時(shí)截止，若空氣u=0?72T；求容器A內(nèi)達(dá)到平衡后的溫度及充入的氣體質(zhì)量m。R=4MRa1=300h,^3053KJ/Kggl答：取A為系統(tǒng)-----非穩(wěn)定開(kāi)口系統(tǒng)。容器剛性絕熱，Q二0,W尸0;忽略進(jìn)出口的動(dòng)能差及位能差。流入系統(tǒng)的能量：mh;流出系統(tǒng)的能量：0;系統(tǒng)的能量增加:iiAU；根據(jù)能量守恒，可得：mh-0=AUii整理，可得：mh=mu一mu;由于初態(tài)為真空m=0，故m=m，ii22111i2故h=ui2代入數(shù)據(jù)：T=305.3/0.72=424.03K2充入氣體的質(zhì)量：m===32.87kgRT287x424.03g22、封閉氣缸中氣體初態(tài)仆=8M化，仃=1300上，經(jīng)可逆多變膨脹過(guò)程變化到終態(tài)心=0?4M化，，g=400°C。已知該氣體常數(shù)叫=0?287KJ/(kg?K),試確定氣體在該過(guò)程中吸收的熱量及過(guò)程功。氣體比熱容為常數(shù)，，」=0?716KJ/(kg?K)。解：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可得RT=亠P1RT=g28x1060.287x103x(RT=亠P1RT=g28x1060.287x103x(4O0+273.15)=o^ggm，/kgp0.4x10'6In(p/p)In(8x106/0.4x106)多變指數(shù)：n=乙2V==1.395ln(v/vVln(0.48299/0.05644)

missed3、將質(zhì)量為0?5kg溫度為1200°C的碳鋼，放入盛有4kg溫度為20°C水的絕熱容器中，直至碳鋼與水達(dá)到熱平衡。求此過(guò)程中不可逆?zhèn)鳠嵋鸬撵禺a(chǎn)。碳鋼和水的比熱容分別為：?=0?47KJ/(kg?K),5=4.187KJ/(kg?K)。解：熱平衡時(shí)水和碳鋼的溫度：mc)=memc)=meeeemwwmw,meT+meTe——e——ew——w——w-mme+meeeww0.5x0.47x(1200+273.15)+4x4.187x(20+273.15)309.48K0.5x0.47+4x4.187水的熵變:lT水的熵變:lT=melnrwwJ_wTmi一TT=4x4.187xln309.48=0.908KJ/K20+273.15碳鋼熵變:水和碳鋼組成孤立系統(tǒng)，孤立系統(tǒng)的熵變即為熵產(chǎn):填空題1、閉口系統(tǒng)經(jīng)過(guò)某一熱力過(guò)程la2,吸收量50J的熱量，熱力學(xué)能增加了84J,此過(guò)程對(duì)外做功(-34J)；如果系統(tǒng)又經(jīng)另一路徑2bl返回，2b1過(guò)程中熱力學(xué)能的變化為(-84J)。

2、工質(zhì)是實(shí)現(xiàn)（熱能）和（機(jī)械能）相互轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)。3、可逆過(guò)程二（準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程+無(wú)耗散效應(yīng)）。判斷題1、流動(dòng)功是系統(tǒng)維持流動(dòng)所花費(fèi)的代價(jià)，所以流動(dòng)功不能為0。（X）2、質(zhì)量保持不變的系統(tǒng)就是閉口系。（X）3、穩(wěn)定的系統(tǒng)一定處于平衡狀態(tài)。（X）4、等溫過(guò)程的膨脹功與吸收的熱量相等。（X）5、容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)可能會(huì)變。（“）6、因?yàn)樽园l(fā)過(guò)程都有方向性，所以自發(fā)過(guò)程的反方向過(guò)程一定不可進(jìn)行（X）7、不違反熱力學(xué)第一定律的過(guò)程均可進(jìn)行。（X）8、閉口絕熱系的熵不可能減少。2）9、循環(huán)的熱效率越高，所得到的循環(huán)凈功也越大。（X）10、氣體膨脹時(shí)必須對(duì)其加熱。（X）計(jì)算、證明題O.IMPap=710kwqQ=?O.IMPa2(JC—?c^-soom/s1、如右圖所示，0?lMpa、20°C的空氣經(jīng)壓氣機(jī)絕熱壓縮后，導(dǎo)入換熱器中排走部分熱量,再進(jìn)入噴管膨脹到0?lMpa、20C。噴管出口截面積A=0?0324hO.IMPap=710kwqQ=?O.IMPa2(JC—?c^-soom/s已知壓氣機(jī)的耗功率為710kw，試計(jì)算換熱器中空氣散失的熱量。解：取CV為系統(tǒng)-----穩(wěn)定開(kāi)口系統(tǒng)系統(tǒng)流量：pqvRT0.1pqvRT0.1x106x300x0.0