工程熱力學期末考試試卷

工程熱力學考試試卷

一、名詞解釋題（每題3分，共15分）

1.孤立系統(tǒng)：

2.可逆過程：

3.比熱容：

4.熱力學第一定律：

5,推動功：

二、判斷題（下列各題，你認為正確的，請在題干的括號內(nèi)打“4”，錯的打“x”，每

題1分，共10分）

1.容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)也不會變化。.............（）

2.氣體常數(shù)與氣體的種類及所處的狀態(tài)無關(guān)。......................（）

3.閉口系統(tǒng)吸熱后場必定增加，放熱后場必定減少。................（）

4.在T-s圖上定容線的斜率比定壓線的斜率大。...................（）

5.熱泵裝置循環(huán)的制熱系數(shù)￡〃越大，其制熱量也越大。...........（）

6.某熱力系統(tǒng)經(jīng)歷一爆增過程，則該系統(tǒng)可經(jīng)一絕熱過程而回復到初態(tài)。…（）

7.活塞式壓氣機應采用隔熱措施，使壓縮過程接近絕熱過程。......（）

8.卡諾循環(huán)是理想循環(huán)，一切循環(huán)的熱效率都比卡諾循環(huán)的熱效率低?！ǎ?/p>

9.對于任意系統(tǒng)，若從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆途徑到達同一終態(tài)，則不可逆途

徑

的熠變必大于可逆途徑的焙變。........................................（）

10..........................................................................................................................工質(zhì)膨脹

的過程是對外做功的過程。.......................................（）

三、選擇題（每小題2分，共2（）分）

1.理想氣體可逆吸熱過程，下列哪個參數(shù)一定增加：（）0

A.熱力學能；B.燧；C.壓力；D.溫度

2.下列三種狀態(tài)的空氣，哪種狀態(tài)的端最大？（）。

A.200℃,lObar；B.10（）℃,20bar；C.1（）（）℃,10bar0

3.若活塞式內(nèi)燃機三種理想循環(huán)的壓縮比相同，則熱效率（）o

A.定容加熱〉混合加熱）定壓加熱；B.定容加熱V混合加熱V定壓加熱；

C.定容加熱;混合加熱二定壓加熱；D.無法確定

4.功不是狀態(tài)參數(shù)，則熱力學能與推動功之和（）。

A.不是狀態(tài)參數(shù)；B.不是廣延性狀態(tài)參數(shù)；C.是狀態(tài)參數(shù)；D.沒有意義

5.若空氣進行可逆定壓加熱過程，貝人（）。

A.空氣作功量大于其熱力學能增量；B.空氣作功量等于其熱力學能增量；

C.空氣作功量小于其熱力學能增量；D.無法確定

6.某制冷機在熱源303K及冷源7；=260K之間工作，其制冷量為945kJ,消耗功為

200kJ,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

7.工質(zhì)不可逆穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流經(jīng)某控制容積，則此控制容積內(nèi)，則：（）o

A.儲能不變，燧增大；B.儲能不變，燃不變；

C.儲能增大，嫡增大；D.儲能增大，嫡不變

9,下列哪一種說法不表示熱力學第一定律：............................()

A.熱功可以互相轉(zhuǎn)換且比例一定；B.在孤立系統(tǒng)內(nèi)能量總數(shù)保持不變；

C.第一類永動機是造不成的；D.熱機熱效率不能等于1

9.工質(zhì)進行了一個吸熱，升溫，壓力下降的多變過程，則多變指數(shù)〃滿足：()

A.()</?<1；B.l<"<k；C.〃>kD不能確定

10.在密閉門窗的房間內(nèi)，有一臺啟動的冰箱，將冰箱門打開，經(jīng)一段時間運行，則室

內(nèi)溫度將.........................................................(

...............................................................)

A.降低；B.升高；C.不變；D.不定；

四、簡答題(每小題5分，共1()分)

1.空氣在氣缸內(nèi)經(jīng)歷一個不可逆過程，熱力學能減少12kL對外作功10kJ,試分析空

氣的熠變有哪幾種可能性？

2.理想氣體進行定溫膨脹時，可從單一恒溫熱源吸入熱量并全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣ν廨敵?

是

否與熱力學第二定律的開爾文敘述有矛盾？

五、計算題（共45分）

1.兩個質(zhì)量相等、比熱相同且為定值的物體，A物體初溫為7；,B物體初溫為7；,用

它們作可逆熱機的有限熱源和有限冷源，熱機工作到兩物體溫度相等為止。

1）證明兩物體熱平衡時7；”=阮瓦；

2）求熱機輸出的最大功量；

3）如果兩物體直接接觸進行熱交換至溫度相等時，求平衡溫度及兩物體總嫡變化

量。

（15分）

2.一容積為0.1Om3的儲氣罐內(nèi)儲有某種理想氣體。初態(tài)溫度〃=27℃,壓力p/=0.5MPa,

罐上裝有壓力控制閥，壓力超過0.6MPa時，閥門打開維持罐內(nèi)壓力為0.6MPa。現(xiàn)對罐

內(nèi)氣體加熱，問：當罐中氣體溫度為327c時，對罐內(nèi)共加入多少熱量？氣體的氣體常

數(shù)&二260J/(kg?K),比熱容取定值,Cv=657J/(kg?K)。(15分)

3.1kg空氣在氣缸中被壓縮，由pi=0.1MPa,h=30℃經(jīng)多變過程達到亥二242.5C,如消

耗

的軸功由=234.16kL在壓縮過程中放出的熱量全部為環(huán)境所吸收，環(huán)境溫度7b=290K,

如壓縮1kg空氣，求由環(huán)境與空氣所組成的孤立系統(tǒng)的嫡的變化。（15分）

一、名詞解釋題（每題3分，共15分）

1.孤立系統(tǒng)：

與環(huán)境之間既無能量交換也無質(zhì)量交換的熱力系統(tǒng)。

2.可逆過程：

過程發(fā)生后能夠被復原并對系統(tǒng)本身或外界不產(chǎn)生任何影響的過程稱作可逆過程

3.比熱容：

單位質(zhì)量工質(zhì)吸熱使之溫度升高（或降低）1K所需的熱量。

4.熱力學第一定律：

熱可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣Γσ部梢赞D(zhuǎn)變?yōu)闊?；消?定的功必產(chǎn)生?定的熱，，定的熱消失時，也必產(chǎn)生?定的功。

5.推動功：

狀態(tài)參數(shù)不變的工質(zhì)在開口系統(tǒng)中維持工質(zhì)流動而傳遞的功。

二、判斷題(下列各題，你認為正確的，請在題干的括號內(nèi)打錯的打“X”，每

題1分，共10分)

1.容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)也不會變化。..........(x)

2.氣體常數(shù)與氣體的種類及所處的狀態(tài)無關(guān)。...................(x)

3.閉口系統(tǒng)吸熱后場必定增加，放熱后燧必定減少。.............(x)

4.在T-s圖上定容線的斜率比定壓線的斜率大。..................(〃)

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)

6.某熱力系統(tǒng)經(jīng)歷一端增過程，則該系統(tǒng)可經(jīng)一絕熱過程而回復到初態(tài)。-(x)

7.活塞式壓氣機應采用隔熱措施,使壓縮過程接近絕熱過程。......(x)

8.卡諾循環(huán)是理想循環(huán)，一切循環(huán)的熱效率都比卡諾循環(huán)的熱效率低。……(x)

9.對于任意系統(tǒng)，若從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆途徑到達同一終態(tài)，則不可逆途徑

的熠變必大于可逆途徑的熠變。.......................................(x)

10.工質(zhì)膨脹的過程是對外做功的過程。..........................(x)

三、選擇題(每小題2分，共2()分)

1.理想氣體可逆吸熱過程，下列哪個參數(shù)一定增加：(B)o

A.熱力學能；B.燧；C.壓力；D.溫度

2.下列三種狀態(tài)的空氣，哪種狀態(tài)的熠最大？(A)。

A.200℃,lObar；B.100℃,20bar；C.100℃,lObar。

3.若活塞式內(nèi)燃機三種理想循環(huán)的壓縮比相同，則熱效率(D)。

A.定容加熱〉混合加熱)定壓加熱；B.定容加熱V混合加熱〈定壓加熱；

C.定容加熱;混合加熱二定壓加熱；D.無法確定

4.功不是狀態(tài)參數(shù)，則熱力學能與推動功之和(C)o

A.不是狀態(tài)參數(shù)；B.不是廣延性狀態(tài)參數(shù)；C.是狀態(tài)參數(shù)；D.沒有意義

5.若空氣進行可逆定壓加熱過程，貝IJ：(C)o

A.空氣作功量大于其熱力學能增量；B.空氣作功量等于其熱力學能增量；

C.空氣作功量小于其熱力學能增量；D.無法確定

6.某制冷機在熱源丁產(chǎn)303K及冷源心=2601〈之間工作，其制冷量為945kJ,消耗功為

200kJ,此制冷機是(B)o

A.可逆的；B.不可逆的；C.不可能的；D.可逆或不可逆的

7.工質(zhì)不可逆穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流經(jīng)某控制容積，則此控制容積內(nèi)，則：(B)o

A.儲能不變，燧增大；B.儲能不變，燃不變；

C.儲能增大，嫡增大;D.儲能增大，嫡不變

8.下列哪一種說法不表示熱力學第一定律：...........................（D）

A.熱功可以互相轉(zhuǎn)換且比例一定；B.在孤立系統(tǒng)內(nèi)能量總數(shù)保持不變；

C.第一類永動機是造不成的；D.熱機熱效率不能等于1

9.工質(zhì)進行了一個吸熱，升溫，壓力下降的多變過程，則多變指數(shù)〃滿足：（A）

A.（）</?<1；B.l<〃<k；C.n>kD不能確定

10.在密閉門窗的房間內(nèi)，有一臺啟動的冰箱，將冰箱門打開，經(jīng)一段時間運行，則室

內(nèi)溫度將.....................................................（B）

A.降低；B.升高；C.不變；D.不定；

四、簡答題（每小題5分，共1。分）

1.空氣在氣缸內(nèi)經(jīng)歷一個不可逆過程，熱力學能減少12kL對外作功10kJ,試分析空

氣的燧變有哪幾種可能性？

解：Q=dU+W,則空氣吸收的熱量。=-2KJ,放出熱量。

根據(jù)熱力過程熠方向的判定，熱力過程中ASNJ：攀，由于SQ<0,則系統(tǒng)的燃變可

能大于、等于和小于0。

2.理想氣體進行定溫膨脹時，可從單一恒溫熱源吸入熱量并全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣ν廨敵?，?/p>

否與熱力學第二定律的開爾文敘述有矛盾？

解：熱力學第二定律的開爾文敘述強調(diào)的是循環(huán)的熱機，定溫膨脹時孤立系統(tǒng)婚變>0,

不違反。

五、計算題(共45分)

1.兩個質(zhì)量相等、比熱相同且為定值的物體，A物體初溫為7；,B物體初溫為7；,用

它們作可逆熱機的有限熱源和有限冷源，熱機工作到兩物體溫度相等為止。

1)證明兩物體熱平衡時刀尸瓦瓦；

2)求熱機輸出的最大功量；

3)如果兩物體直接接觸進行熱交換至溫度相等時，求平衡溫度及兩物體總焙變化量。

(15分)

解：1)取A、B物體及可逆熱機、功源為孤立系統(tǒng)，貝IJ：

△Siso=△5A+△5B+△Sw+△S可逆熱機二0

功源ASw=O;對于可逆熱機，有AS熱機二()；平衡時溫度為Tm,ASA=/Hdn(Tni/7\),A

SB=wcln(7V7B)o則：

△SA+△SB=mdn(Tm/TA)+mcln(Tm/TB)=0①

解式①可得：J"=舊工

2)A物體為有限熱源,過程中放出的熱量|0|,|Qi|二mc(7\-Tm);B物體為有限冷源，

過程中吸收熱量02,02Kze(Tm?TB),熱機為可逆熱機時，其做功量最大，可得：

Wnax=12i|-Q2=rnc(7\-rm)-/wc<Tm-TB)=/wc(7\+TB-2Tm)

3)如果兩物體直接接觸進行熱交換至熱平衡時，平衡溫度由能量平衡方程式求得，

即：

TA-Tn,K)=mc(72TB)........................②

解式②可得TIHX=(TA+TB)/2

兩物體組成系統(tǒng)的燧變化量為：

△S=△SA+△SB

A

=/Mdn(Tmx/7\)+mdn(7x/7'B)

=/ncln［尸儂/(7\g)］

二①。1譏(7\+g)2/(47\加］

2.一容積為0.1Om3的儲氣罐內(nèi)儲有某種理想氣體。初態(tài)溫度〃=27℃,壓力p/=0.5MPa,

罐上裝有壓力控制閥，壓力超過0.6MPa時，閥門打開維持罐內(nèi)壓力為0.6MPa。現(xiàn)對罐

內(nèi)氣體加熱，問：當罐中氣體溫度為327c時，對罐內(nèi)共加入多少熱量？氣體的氣體常

數(shù)&二260J/(kg?K),比熱容取定值,Cv=657J/(kg?K)。(15分)

解：取氣瓶為控制體積，令瓶內(nèi)壓力剛達0.6MPa,壓力控制閥即將開啟時的狀態(tài)為狀態(tài)

2,瓶內(nèi)氣體溫度為327℃時的狀態(tài)為狀態(tài)3o

PV_0.5*106*0.1

=0.641kg(2分)

作3—260*(273+

27)

py0.6*1O'*。.]cw,八、

m,=—:—=---------------------------=0.385kg(4分)

3火3260*(273+327)

從狀態(tài)1到狀態(tài)2的過程中系統(tǒng)的體積和氣體的質(zhì)量均不改變，則電=盯；有

*=上7；=360K(6分)

A

Qv=mjNTTx)=25.3kJ(9分)

從狀態(tài)2到狀態(tài)3系統(tǒng)的體積不變，但系統(tǒng)的質(zhì)量不斷減少，在微元時間段內(nèi)的加熱量

8QP-mCpdT

Q,,=QmcpdT="dr=CpPy歷Z=108.1kJ(12

41

Q=QV+QP=133.4kJ（15分）

3.1kg空氣在氣缸中被壓縮，由pi=0.1MPa,/尸30℃經(jīng)多變過程達到亥二242.5C,如消

耗

的軸功由=234.16kL在壓縮過程中放出的熱量全部為環(huán)境所吸收，環(huán)境溫度7b=290K,

如壓縮1kg空氣，求由環(huán)境與空氣所組成的孤立系統(tǒng)的嫡的變化。(15分)

解：根據(jù)多變過