大學工程熱力學-期末試題-答案

全國考研專業(yè)課高分資料中北大學《工程熱力學》期末題筆記：目標院校目標專業(yè)本科生筆記或者輔導班筆記講義：目標院校目標專業(yè)本科教學課件期末題：目標院校目標專業(yè)本科期末測試題2-3套模擬題：目標院校目標專業(yè)考研專業(yè)課模擬測試題2套復習題：目標院校目標專業(yè)考研專業(yè)課導師復習題真題：目標院校目標專業(yè)歷年考試真題，本項為贈送項，未公布的不送！中北大學工程熱力學試題〔A〕卷〔閉卷〕2013--2014學年第一學期學號：姓名：一、單項選擇題〔本大題共15小題，每題只有一個正確答案，答對一題得1分，共15分〕1、壓力為10bar的氣體通過漸縮噴管流入1bar的環(huán)境中，現(xiàn)將噴管尾部截去一段，其流速、流量變化為?！尽緼.流速減小，流量不變B.流速不變，流量增加C.流速不變，流量不變D.流速減小，流量增大2、某制冷機在熱源T1=300K，及冷源T2=250K之間工作，其制冷量為1000KJ，消耗功為250KJ，此制冷機是【】A.可逆的B.不可逆的C.不可能的D.可逆或不可逆的3、系統(tǒng)的總儲存能為【】A.B.C.D.4、熵變計算式只適用于【】A.一切工質(zhì)的可逆過程B.一切工質(zhì)的不可逆過程C.理想氣體的可逆過程D.理想氣體的一切過程5、系統(tǒng)進行一個不可逆絕熱膨脹過程后，欲使系統(tǒng)回復到初態(tài)，系統(tǒng)需要進行一個【】過程?！尽緼.可逆絕熱壓縮B.不可逆絕熱壓縮 C.邊壓縮邊吸熱D.邊壓縮邊放熱6、混合氣體的通用氣體常數(shù)，【】?！尽緼.與混合氣體的成份有關B.與混合氣體的質(zhì)量有關C.與混合氣體所處狀態(tài)有關D.與混合氣體的成份、質(zhì)量及狀態(tài)均無關系7、貯有空氣的絕熱剛性密閉容器中裝有電熱絲，通電后如取空氣為系統(tǒng)，那么【】A.Q＞0，△U＞0，W＞0B.Q=0，△U＞0，W＞0C.Q＞0，△U＞0，W=0D.Q=0，△U=0，W=08、未飽和空氣具有以下關系【】A.t＞tw＞tdB.t＞td＞tw.C.t=td=twD.t=tw＞td9、絕熱節(jié)流過程是【】過程?！尽緼.定壓B.定溫C.定熵D.節(jié)流前后焓相等10、抽汽式熱電循環(huán)的結果是【】A.提高循環(huán)熱效率，提高熱能利用率B.提高循環(huán)熱效率，降低熱能利用率C.降低循環(huán)熱效率，提高熱能利用率D.降低循環(huán)熱效率，降低熱能利用率11、一個橡皮氣球在太陽下被照曬，氣球在吸熱過程中膨脹，氣球內(nèi)的壓力正比于氣球的容積，那么氣球內(nèi)的氣球進行的是【】A.定壓過程B.多變過程C.定溫過程D.定容過程12、氣體的容積比熱是指【】A.容積保持不變的比熱。B.物量單位為一立方米時氣體的比熱。C.物量單位為一摩爾容積氣體的比熱。D.物量單位為一標準立方米時氣體的比熱。13、抽氣回熱循環(huán)改善了朗肯循環(huán)，其根本原因在于【】A.每公斤水蒸汽的作功量增加了B.排氣的熱能得到了充分利用C.水蒸汽的平均吸熱溫度提高了D.水蒸汽的放熱溫度降低了14、孤立系統(tǒng)是指系統(tǒng)與外界【】A.沒有物質(zhì)交換B.沒有熱量交換C.沒有任何能量交換D.沒有任何能量傳遞與質(zhì)交換15、熱機從熱源取熱1000KJ，對外作功1000KJ，其結果是【】A.違反第一定律B.違反第二定律C.違反第一及第二定律D.不違反第一及第二定律第二部分非選擇題〔共85分〕二、判斷題(本大題共10小題，每題1分,共10分,答A表示說法正確.答B(yǎng)表示說法不正確,此題只需指出正確與錯誤,不需要修改)16、孤立系統(tǒng)的熵與能量都是守恒的。〔〕17、實際氣體在壓力趨于零的極限狀態(tài)就成為理想氣體?！病?8、容器中氣體的壓力不變那么壓力表的讀數(shù)也絕對不會改變?！病?9、在T—S圖上，任意二條可逆絕熱過程線不能相交?！病?0、再熱循環(huán)的主要目的是提高汽輪機尾部排汽干度。〔〕21、任一熱力循環(huán)的熱效率都可用η=1－q2/q1=1－T2/T1計之?！病?2、孤立系統(tǒng)達到平衡時總熵達極大值。〔〕23、一桶具有環(huán)境溫度的河水與一杯沸水，前者的可用能大于后者。〔〕24、凡符合熱力學第一定律的過程就一定能實現(xiàn)?！病?5、卡諾循環(huán)的熱效率僅取決于其熱和冷源的溫度，而與工質(zhì)的性質(zhì)無關?！病橙⑻羁疹}(本大題共5小題，每空1分,共12分。)26、混合氣體由N2和CO2組成，已知N2的質(zhì)量成分為0.72，那么混合氣體的平均氣體常數(shù)Rg,eq=，平均摩爾質(zhì)量Meeq=。(N2的摩爾質(zhì)量為0.028kg/mol，CO2為0.044kg/mol)27、冬季取暖，假設不采取任何其他措施，室內(nèi)溫度，室內(nèi)相對濕度。〔填增大，減少或不變〕。28、濕蒸汽的干度定義為。已知濕蒸汽的干度為0.2，其中干飽和蒸汽的質(zhì)量為6kg，那么飽和液體的質(zhì)量為＿＿＿＿kg。29、氧氣的平均比定壓熱容，，那么，。30、范德瓦爾方程式的表達式為：，其中常數(shù)a是對的修正。常數(shù)b是對的修正。四、名詞解釋(本大題共4小題，每題4分,共16分。)31、干飽和蒸汽、濕飽和蒸汽和過熱蒸汽—32、熱容的定義和單位—33、濕空氣的露點—34、控制質(zhì)量—五、簡答題(本大題共3小題，每題4分,共12分。)35、定壓、定溫、絕熱和定容四種典型的熱力過程，其多變指數(shù)的值分別是多少？36、簡述蒸汽參數(shù)對朗肯循環(huán)效率的影響。37、準平衡過程與可逆過程有何共同處?有何區(qū)別?有何聯(lián)系?六、計算題〔本大題共4小題，共35分。)38、某蒸汽動力廠按一級抽汽回熱〔混合式〕理想循環(huán)工作，如下圖，已知新蒸汽參數(shù)p1=4.0MPa，t1=4200C，汽輪機排汽壓力p2=0.007MPa，抽汽壓力pA=0.4MPa，忽略泵功。試求：〔1〕定性畫出循環(huán)的T-s圖；〔2〕抽汽系數(shù)α；〔3〕循環(huán)吸熱量q1，放熱量q2及輸出凈功ωnet；〔4〕循環(huán)熱效率；〔15分〕p(MPa)t(0C)h(kJ/kg)skJ/(kg.K)Ps(MPa)h′(kJ/kg)h″(kJ/kg)s′kJ/(kg.K)s″kJ/(kg.K)44203261.46.83990.4604.72737.61.77646.89430.42716.36.83990.007163.42572.60.55978.276739、一閉口系從狀態(tài)1沿1-2-3途徑到狀態(tài)3，傳遞給外界的熱量為47.5kJ，而系統(tǒng)對外作功為30kJ，如下圖?！?〕假設沿1-4-3途徑變化時，系統(tǒng)對外作功15kJ，求過程中系統(tǒng)與外界傳遞的熱量?！?〕假設系統(tǒng)從狀態(tài)3沿圖示曲線途徑到達狀態(tài)1，外界對系統(tǒng)作功6kJ，求該過程中系統(tǒng)與外界傳遞的熱量。〔3〕假設U2=175kJ,U3=87.5kJ，求過程2-3傳遞的熱量及狀態(tài)1的熱力學能?！?分〕40、m=2.26kg理想氣體的氣體常數(shù)Rg=430J/(kg.k)，比熱比κ=1.35。初溫T1=477K，經(jīng)可逆定容過程后終溫T2=591K。求Q、ΔU、W、ΔS?！?分〕41、空氣可逆絕熱流過一噴管，入口壓力p1=0.7MPa，溫度t1=800℃，出口壓力p2=0.15MPa，此噴管是什么外型的噴管?入口空氣流速忽略不計，比熱容和比熱比取定值，分別為cp=1.004kJ/(kg·K)，κ=1.4，Rg=287J/(kg.k)。求噴管出口空氣的溫度、流速、馬赫數(shù)?！?分〕參考答案第一部分選擇題〔共15分〕一、單項選擇題〔每題只有一個正確答案，答對一題得1分，共15分〕1、C2、B3、C4、C5、C6、D7、C8、A9、D10、A11、B12、D13、C14、D15、B第二部分非選擇題〔共85分〕二、判斷題(本大題共10小題，每題1分,共10分,答A表示說法正確.答B(yǎng)表示說法不正確,此題只需指出正確與錯誤,不需要修改)16、B17、A18、B19、A20、A21、B22、A23、B24、B25、A三、填空題(本大題共5小題，每空1分,共11分。)26、0.267kJ/(kg.K)31.1×10-3kg/mol27、增大減少28、飽和蒸汽的質(zhì)量占整個濕蒸汽質(zhì)量的比值2429、0.946kJ/(kg.K)0.686kJ/(kg.K)30、對氣體分子間的引力對氣體分子體積四、名詞解釋(本大題共4小題，每題4分,共16分。)31、干度為1的濕蒸汽為干飽和蒸汽；〔1分〕蒸汽和水的混合物稱為濕飽和蒸汽；〔1分〕溫度高于蒸汽壓力下所對應的飽和溫度的蒸汽，稱為過熱蒸汽?！?分〕32、物體溫度升高1K〔或1oC〕所需熱量稱為熱容，以C表示?！?分〕單位有J/(kg.K)、J/(mol.K)和J/(m3.K)。〔2分〕33、在保持濕空氣中水蒸氣分壓力pv不變的條件下，降低濕空氣溫度而使其達到飽和狀態(tài)時所對應的溫度，稱為露點?！?分〕34、一個熱力系統(tǒng)如果和外界只有能量交換而無物質(zhì)交換，那么該系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)。閉口系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)量保持恒定不變，閉口系統(tǒng)又叫做控制質(zhì)量?！?分〕五、簡答題(本大題共3小題，每題4分,共12分。)35、定壓n=0，定容n=∞，定溫n=1，定熵n=κ〔4分〕36、〔1〕提高初溫，可提高熱力循環(huán)效率和增大膨脹終點的干度，但受金屬材料耐熱性能的限制。〔2分〕〔2〕在相同的初溫和背壓下，提高初壓也可使熱效率增大。會使乏汽干度降低，設備強度的問題。〔1分〕〔3〕降低背壓可以顯著提高循環(huán)熱效率。受環(huán)境溫度的限制?！?分〕37、它們共同處都是在無限小勢差作用下，非常緩慢地進行，由無限接近平衡狀態(tài)的狀態(tài)組成的過程。〔2分〕它們的區(qū)別在于準平衡過程不排斥摩擦能量損耗現(xiàn)象的存在，可逆過程不會產(chǎn)生任何能量的損耗?！?分〕一個可逆過程一定是一個準平衡過程，沒有摩擦的準平衡過程就是可逆過程。〔1分〕六、計算題〔本大題共4小題，共36分。)38、〔1〕圖略?！部蓞⒄战滩膒329圖10-14〕〔2分〕〔2〕抽汽系數(shù)〔2分〕〔3〕〔2分〕〔2分〕〔2分〕〔2分〕〔2分〕〔4〕〔2分〕39、對途徑1-2-3，由閉口系能量方程得〔1分〕〔1〕對途徑1-4-3，由閉口系能量方程得〔系統(tǒng)對外放熱〕〔2分〕〔2〕對途徑3-1，可得到〔1分〕〔3〕對途徑2-3，有〔1分〕那么〔1分〕〔1分〕40、〔1分〕〔1分〕〔2分〕〔1分〕〔2分〕41、為縮放型噴管。〔1分〕〔2分〕〔2分〕〔2分〕中北大學工程熱力學試題〔A〕卷〔閉卷〕2012--2013學年第一學期學號：姓名：

一、簡答題(每題5分，共40分)1.什么是熱力過程？可逆過程的主要特征是什么？答：熱力系統(tǒng)從一個平衡態(tài)到另一個平衡態(tài)，稱為熱力過程?？赡孢^程的主要特征是驅動過程進行的勢差無限小，即準靜過程，且無耗散。2.溫度為500°C的熱源向熱機工質(zhì)放出500kJ的熱量，設環(huán)境溫度為30°C，試問這部分熱量的火用〔yong〕值〔最大可用能〕為多少？答：303.95kJ3.兩個不同溫度〔T1,T2〕的恒溫熱源間工作的可逆熱機，從高溫熱源T1吸收熱量Q1向低溫熱源T2放出熱量Q2，證明：由高溫熱源、低溫熱源、熱機和功源四個子系統(tǒng)構成的孤立系統(tǒng)熵增。假設功源的熵變△SW=0。證明：四個子系統(tǒng)構成的孤立系統(tǒng)熵增為〔1分〕對熱機循環(huán)子系統(tǒng)：1分 1分根據(jù)卡諾定理及推論：1分那么：。1分BB隔板A自由膨脹4.剛性絕熱容器中間用隔板分為兩部分，A中存有高壓空氣，B中保持真空，如右圖所示。假設將隔板抽去，試分析容器中空氣的狀態(tài)參數(shù)〔T、P、u、s、v〕如何變化，并簡述為什么。答：u、T不變，P減小，v增大，s增大。5.試由開口系能量方程一般表達式出發(fā)，證明絕熱節(jié)流過程中，節(jié)流前后工質(zhì)的焓值不變。〔絕熱節(jié)流過程可看作穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，宏觀動能和重力位能的變化可忽略不計〕答：開口系一般能量方程表達式為絕熱節(jié)流過程是穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，因此有如下簡化條件，那么上式可以簡化為：根據(jù)質(zhì)量守恒，有代入能量方程，有6.什么是理想混合氣體中某組元的分壓力？試按分壓力給出第i組元的狀態(tài)方程。答：在混合氣體的溫度之下，當i組元單獨占有整個混合氣體的容積〔中容積〕時對容器壁面所形成的壓力，稱為該組元的分壓力；假設表為Pi，那么該組元的狀態(tài)方程可寫成：PiV=miRiT。7.高、低溫熱源的溫差愈大，卡諾制冷機的制冷系數(shù)是否就愈大，愈有利？試證明你的結論。答：否，溫差愈大，卡諾制冷機的制冷系數(shù)愈小，耗功越大。〔2分〕證明：，當不變，時，、。即在同樣下(說明得到的收益相同)，溫差愈大，需耗費更多的外界有用功量，制冷系數(shù)下降。〔3分〕8.一個控制質(zhì)量由初始狀態(tài)A分別經(jīng)可逆與不可逆等溫吸熱過程到達狀態(tài)B，假設兩過程中熱源溫度均為。試證明系統(tǒng)在可逆過程中吸收的熱量多，對外做出的膨脹功也大。答：經(jīng)歷可逆或不可逆定溫過程后，按題給兩種情況下過程的初、終狀態(tài)相同，因而系統(tǒng)的熵變相同。由系統(tǒng)的熵方程，對于可逆過程其熵產(chǎn)為零，故熱熵流將大于不可逆過程?？梢姡赡孢^程的熱量將大于不可逆過程；〔3分〕由熱力學第一定律，，因過程的初、終狀態(tài)相同，熱力學能變化u相同，故可逆與不可逆兩種情況相比，可逆過程的過程功亦較大?！?分〕二、作圖題：〔每題5分，共10分〕試在所給參數(shù)坐標圖上定性地畫出理想氣體過點1的下述過程，分別指出該過程的過程指數(shù)n應當在什么數(shù)值范圍內(nèi)(圖中請標明四個基本過程線)：1〕壓縮、升溫、吸熱的過程2〕膨脹、降溫、吸熱的過程。答：(1)；(2)評分：四條基本線〔2分〕兩條曲線〔2分〕n取值〔1分〕2.如下圖T－s圖上理想氣體任意可逆過程1－2的熱量如何表示？熱力學能變化量、焓變化量如何表示？假設過程1－2是不可逆的，上述各量是否相同？(請寫出簡明的作圖方法。)答：對可逆過程，熱量為面積1-m-k-2-1，熱力學能變化量為面積1-m-n-2v-1，焓變化量為1-m-g-2p-1。對不可逆過程，熱量無法表示，熱力學能和焓變化量相同三、計算題：〔共50分〕1.壓氣機在95kPa、25℃的狀態(tài)下穩(wěn)定地以340m3/