工程熱力學(xué)期末考試試卷及答案

工程熱力學(xué)期末考試試卷一、名詞解釋題〔315分〕1.熱力系統(tǒng)：.準(zhǔn)靜態(tài)過程：.比熱容：.流淌功：.燧增原理：二、推斷題〔以下各題，你認(rèn)為正確的，請?jiān)陬}干的括號內(nèi)打“T”，錯(cuò)的打“11〔〕分〕1.氣體常數(shù)與氣體的種類及所處的狀態(tài)無關(guān)。......................〔 〕2.經(jīng)不行逆循環(huán)，系統(tǒng)無法完全恢復(fù)原態(tài)。.......................〔 〕.閉口系統(tǒng)吸熱后端必定增加，放熱后端必定削減。...............〔 〕.活塞式壓氣機(jī)應(yīng)承受散熱措施，使壓縮過程接近定溫過程。.......〔 〕.熱泵裝置循環(huán)的制熱系數(shù)8H越大，其制熱量也越大。............〔 〕6.逆向循環(huán)的性能系數(shù)小于或等于lo..............................................................〔 〕7.在圖上定燧線的斜率比定溫線的斜率大。.......................〔 〕.卡諾循環(huán)是抱負(fù)循環(huán)，一切循環(huán)的熱效率都比卡諾循環(huán)的熱效率低?！病?對于任意系統(tǒng)，假設(shè)從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不行逆途徑到達(dá)同一終態(tài)，則不行逆途徑的焙變必大于可逆途徑的燧變。......................................〔 〕.可逆多變過程中，技術(shù)功W與膨脹功WWt

=kW.......〔 〕三、選擇題〔220分〕.某可逆制冷機(jī)制冷系數(shù)等于4,則該制冷機(jī)作為熱泵用時(shí)的制熱系數(shù)為：〔A6B5C4D無法確定.系統(tǒng)進(jìn)展一個(gè)不行逆絕熱膨脹過程后，欲使系統(tǒng)回復(fù)到初態(tài)，系統(tǒng)需要進(jìn)展：〔〕oA可逆絕熱壓縮過程；B不行逆絕熱壓縮過程；C邊壓縮邊吸熱過程；D邊壓縮邊放熱過程.假設(shè)活塞式內(nèi)燃機(jī)三種抱負(fù)循環(huán)的壓縮比一樣，則熱效率〔 〕。定容加熱,混合加熱,定壓加熱；C.定容加熱二混合加熱二定壓加熱；

定容加熱＜混合加熱〈定壓加熱；D.無法確定.抱負(fù)氣體可逆吸熱過程，以下哪個(gè)參數(shù)肯定增加：〔 〕。熱力學(xué)能； B.燧； C.壓力；D.溫度.假設(shè)空氣進(jìn)展可逆定壓加熱過程，則：〔〕o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.無法確定.pdy+gdTM〕適用條件為：〔 〕。A.抱負(fù)氣體可逆過程；B.抱負(fù)氣體絕熱過程；C.抱負(fù)氣體定端過程；D.任何工質(zhì)絕熱過程。.工質(zhì)不行逆穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流經(jīng)某掌握容積，則此掌握容積內(nèi)：〔〕oA.儲能不變，端增大；B.儲能不變，熠不變；C.儲能增大，焙增大；D.儲能增大，燧不變。.可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程主要區(qū)分是A可逆過程比準(zhǔn)靜態(tài)過程進(jìn)展得快得多；B準(zhǔn)靜態(tài)過程是進(jìn)展得無限慢的過程；C可逆過程既內(nèi)部平衡，且與外界平衡；D可逆過程中工質(zhì)可以恢復(fù)為初態(tài)。.工質(zhì)進(jìn)展了一個(gè)放熱，降溫，壓力上升的多變過程，則多變指數(shù)〃滿足：〔〕。A.O</?<1； B.l</?<kC.n>k D不能確定.某制冷機(jī)在熱源〔=35〔〕KT?=26〔〕K945kJ,消耗功為200kJ,此制冷機(jī)是〔 〕?？赡娴?； B.不行逆的； C.不行能的； D.可逆或不行逆的四、簡答題〔510分〕.空氣在氣缸內(nèi)經(jīng)受一個(gè)不行逆過程，熱力學(xué)能削減12kJ,對外作功10kJ,試分析空氣的婚變有哪幾種可能性？.如圖1所示，1、2、3、4分別為T s圖上的長方形上的4個(gè)點(diǎn),試比車父夕234與。214，卬234與卬214的人小。1五、計(jì)算題〔45分〕1.2kg0.46kJ/kg-KA200K,物體B初溫為800K,用它們作可逆熱機(jī)的有限熱源和有限冷源，熱機(jī)工作到兩物體溫度相等為止。求兩物體熱平衡時(shí)的溫度；求熱機(jī)輸出的最大功量；假設(shè)兩物體直接接觸進(jìn)展熱交換至溫度相等時(shí)，求平衡溫度及兩物體總牖變化量。〔20分〕2.0.2n?p/=1.4MPa,27℃。由于氣焊用去局部氧氣,壓力降至/?2=1.0MPao假設(shè)氧氣與外界無熱量交換,氧氣7?<?=0.26kJ/(kgK)>c>=0.917kJ/(kg.K)o試計(jì)算用去多少質(zhì)量的氧氣以及瓶內(nèi)剩余氣體的溫度。假設(shè)氣焊后瓶內(nèi)27C,試計(jì)算此時(shí)瓶內(nèi)的壓力(15分)3.2kg3300c50℃,己知該100kJ,20kJ,CpZ各是多少？〔15分〕一、名詞解釋題〔315分〕1.熱力系統(tǒng)：人為分割出來作為熱力學(xué)分析對象的有限物質(zhì)系統(tǒng)。.準(zhǔn)靜態(tài)過程：熱力過程進(jìn)展得相對緩慢，偏離平衡態(tài)無窮小，工質(zhì)在平衡被破壞后自動(dòng)恢復(fù)平衡所需的時(shí)間很短，有足夠的時(shí)間恢復(fù)平衡這樣的過程稱為準(zhǔn)靜態(tài)過程。.比熱容：單位質(zhì)量工質(zhì)吸熱使之溫度上升〔或降低〕1K所需的熱量。.流淌功:為了維持工質(zhì)流淌所需的功。.皤增原理：在孤立熱力系所發(fā)生的不行逆微變化過程中，燃的變化量永久大于系統(tǒng)從熱源吸取的熱量與熱源的熱力學(xué)溫度之比。二、推斷題〔以下各題，你認(rèn)為正確的，請?jiān)陬}干的括號內(nèi)打“Y”，錯(cuò)的打“X，110分〕1.氣體常數(shù)與氣體的種類及所處的狀態(tài)無關(guān)。.....................〔X〕2.經(jīng)不行逆循環(huán)，系統(tǒng)無法完全恢復(fù)原態(tài)。.......................〔x〕3〔x〕4.活塞式壓氣機(jī)應(yīng)承受散熱措施，使壓縮過程接近定溫過程。.......〔4〕5.熱泵裝置循環(huán)的制熱系數(shù)￡H越大，其制熱量也越大。.............〔x〕61。...........................〔x〕7p-v圖上定嫡線的斜率比定溫線的斜率大。...................〔V〕.卡諾循環(huán)是抱負(fù)循環(huán)，一切循環(huán)的熱效率都比卡諾循環(huán)的熱效率低?！瞲〕.對于任意系統(tǒng)，假設(shè)從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不行逆途徑到達(dá)同一終態(tài)，則不行逆途徑的端變必大于可逆途徑的端變。......................................〔x〕.可逆多變過程中，技術(shù)功W與膨脹功W之間存在關(guān)系............〔X〕三、選擇題〔220分〕.4,則該制冷機(jī)作為熱泵用時(shí)的制熱系數(shù)為：〔B〕。A6B5C4D無法確定.系統(tǒng)進(jìn)展一個(gè)不行逆絕熱膨脹過程后，欲使系統(tǒng)回復(fù)到初態(tài),系統(tǒng)需要進(jìn)展：〔D〕。A可逆絕熱壓縮過程；B不行逆絕熱壓縮過程；C邊壓縮邊吸熱過程；D邊壓縮邊放熱過程.假設(shè)活塞式內(nèi)燃機(jī)三種抱負(fù)循環(huán)的壓縮比一樣，則熱效率〔D〕o定容加熱〉混合加熱,定壓加熱;

定容加熱〈混合加熱<定壓加熱;.抱負(fù)氣體可逆吸熱過程，以下哪個(gè)參數(shù)肯定增加：〔B〕。熱力學(xué)能； B.皤；C.壓力；5.假設(shè)空氣進(jìn)展可逆定壓加熱過程，則：〔

C〕o

D.溫度B.空氣作功量等于其熱力學(xué)能增量;A.空氣作功量大于其熱力學(xué)能增量； D.無法確定C.空氣作功量小于其熱力學(xué)能增A.抱負(fù)氣體可逆過程；B.抱負(fù)氣體絕熱過程；C.抱負(fù)氣體定燧過程；D.任何工質(zhì)絕熱過程.工質(zhì)不行逆穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流經(jīng)某掌握容積，則此掌握容積內(nèi)：〔B〕。A.儲能不變，焙增大；B.儲能不變，熠不變；C.儲能增大，焙增大；D.儲能增大，燧不變。.可逆過程與準(zhǔn)靜態(tài)過程主要區(qū)分是A可逆過程比準(zhǔn)靜態(tài)過程進(jìn)展得快得多；B準(zhǔn)靜態(tài)過程是進(jìn)展得無限慢的過程；C可逆過程既內(nèi)部平衡，且與外界平衡；D可逆過程中工質(zhì)可以恢復(fù)為初態(tài)。0.工質(zhì)進(jìn)展了一個(gè)放熱，降溫，壓力上升的多變過程，則多變指數(shù)〃滿足：(A)A.O</?<1； B.l</?<k；C.n>k D不能確定0.某制冷機(jī)在熱源(=35KT?=26K945kJ,消耗功為200kJ,此制冷機(jī)是(C)oA.可逆的； B.不行逆的； C.不行能的； D.可逆或不行逆的510分)12kJ,10kJ,試分析空氣的燧變有哪幾種可能性？解：Q=/U+W,則空氣吸取的熱量。=-2KJ,放出熱量。依據(jù)熱力過程燧方向的判定，熱力過程中ASN］：半，由于5Q<,則系統(tǒng)的嫡變可0。1所示，1、2、3、4T-s4個(gè)點(diǎn)，試比較%34214，234214的大小。T-S圖明顯可知，%34>%14。由熱力學(xué)第肯定律可知：1%34=A“234+嗎34 %14=A“214+卬214 (2)u是狀態(tài)參數(shù)，則：AW214=AM234;(1)-(2)有:卬 一卬 卬 卬卬 一卬 卬 卬。%341%14= 234 214>° 234> 21445分)兩個(gè)質(zhì)量均為2kg、比熱為0.46kJ/kg-K的物體，物體A初溫為200K,物體B初溫為800K,用它們作可逆熱機(jī)的有限熱源和有限冷源，熱機(jī)工作到兩物體溫度相等為止。求兩物體熱平衡時(shí)的溫度；求熱機(jī)輸出的最大功量；假設(shè)兩物體直接接觸進(jìn)展熱交換至溫度相等時(shí)，求平衡溫度及兩物體總?cè)甲兓俊?20分)解：1)取A、B物體及可逆熱機(jī)、功源為孤立系統(tǒng)，則：A5iso=SA+SB+Sw+AS可逆熱機(jī)=0ASw=0;對于可逆熱機(jī)，有可逆熱機(jī)=0;平衡時(shí)溫度為Tm，ASA=772cln(Tin/TA)，△SB=mcln(7^/TB)o則:ASA+△SB=/wcln(Tin/TA)+/wcln(Tin/TB)=O①解式①可得：］=也=j200 800=400KAIQI，|Qi|B物體為有限冷源,過程中吸取熱量。2,Q2=mC(Zn-TB)，熱機(jī)為可逆熱機(jī)時(shí)，其做功量最大，可得：

)-mc(T-T

)=mc(7\+T

-2T

)=2X0.46X(200+800-2X400)=184kJn} m

B in假設(shè)兩物體直接接觸進(jìn)展熱交換至熱平衡時(shí)，平衡溫度由能量平衡方程式求得，即:tnc{TA-T

)=mc(T

-Th) ②mx mx解式②可得7”mx=(7”A+TB)/2=(200+800)/2=500K兩物體組成系統(tǒng)的燃變化量△S為：△S=△SA+△SB=zndn(7^/7A)+mdn(7kx/7B)=zncln[/mx/(7\加)]=2X0.46Xln[(500)2/(200X800)]=0.411kJ/K容積為0.2n?的鋼瓶內(nèi)盛有氧氣，初始狀態(tài)時(shí)p/=1.4MPa,，尸27℃。由于氣焊用去局部/?2=1.0MPao7?<?=0.26kJ/(kgK)>c>=0.917kJ/(kg.K)o試計(jì)算用去多少質(zhì)量的氧氣以及瓶內(nèi)剩余氣體的溫度。假設(shè)氣焊后瓶內(nèi)氧氣從四周環(huán)境吸熱，其溫度又恢復(fù)為27C,試計(jì)算此時(shí)瓶內(nèi)的壓力(15分)解：依據(jù)開口系統(tǒng)的能量方程，有：5Q二d(〃r〃)+(/7out+C2foul+gZoul)6moul-(〃in+c2fn+gZin)b/〃in+bWsi由于鋼瓶為絕熱，沒有氣體流入和功的輸出，且無視宏觀能差值和重力位能差值，則82=0,5/Win=0,(C2fout+gZout)8wOui=0,8VVs=0,8zWout=-d/?2,故有：d(w-w)+(//out)8/Wout=0/HdM4-wd/n=-/7out377?oui=/?ouid/n=(Woui+Pou(Vout)d=(?/4 -pv)d/nfndu=pvdnimcydT=RaTdmdm/m=c、dT/RgT積分得： ln(“22〃%i)=Cv/Rgln(7WTi)62/〃71=(4/T|)c“他=(725產(chǎn)3 (1)piV=m】RgTi兩式相除得：〃|/p2= 〃?272m\T\!m2T2=p\!〃2=L4由(1)(2)得：Tj/^1.1 T)=0.909X3(X)=272.7KWl=l,4X106X0.2/260X300=3.59kgw2=1.0X106X0.2/260X272.7=2.82kg用去氧氣/wi-m2=0.77kg定容過程：P2/T2

=py/T3P3=piTMT1.X300/272.7=l.IMPa2kg3300c50℃,己知該100kJ,20kJ,CpZ各是多少？〔15分〕2解：由題：VI=3VO2由多變過程狀態(tài)方程式

=Zl =4I用

可得:=-/ln^+l=ln|50