热学试卷
襄樊学院期末考试试题
《热学》
考试范围 所有教学章节内容 命题人 王玲 院 系 物电学院
考试形式 自拟自解 课程类别 必修 学 期 10112
适用专业
物理学
一、选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。每小题3分，共15分。)
1.
理想气体经历如图中实线所示的循环过程，两条等体线分别和该循环
过程曲线相切于a 、c 点，两条等温线分别和该循环过程曲线相切于b 、d 点a 、b 、c 、d 将该循环过程分成了ab 、bc 、cd 、da 四个阶段，则
该四个阶段中从图上可肯定为放热的阶段为（ C
）
A ab ．
B bc ．
C cd ．
D da ．
2.一个绝热容器，用质量可忽略的绝热板分成体积相等的两部分．两边分别装入质量相等、温度相同的H 2气和O 2气．开始时绝热板P 固定．然后释放之，板P 将发生移动(绝热板与容器壁之间不漏气且摩擦可以忽略不计)，在达到新的平衡位置后，
若比较两边温度的高低，则结果是：（ B ）
A H 2气比O 2气温度高．
B O 2气比H 2气温度高．
C 两边温度相等且等于原来的温度．
D 两边温度相等但比原来的温度降低了．
3. 一定量的理想气体，经历某过程后，温度升高了．则根据热力学定律可以断定： (1) 该理想气体系统在此过程中吸了热． (2) 在此过程中外界对该理想气体系统作了正功． (3) 该理想气体系统的内能增加了． (4) 在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外作了正功． 以上正确的断言是：（ C ） A (1)、(3)． B (2)、(3)．
C (3)．
D (3)、(4)．
4.下列说法正确的是（ B ）
O
A. 分子碰撞截面是指分子的表面积
B. 温度不变时压强越大分子间碰撞越频繁
C. 平均自由程与n 成反比，而与分子平均速率无关
D. 温度一定时，平均自由程仅与温度有关
5. 热力学第一定律表明：（ C ） A 系统对外作的功不可能大于系统从外界吸收的热量． B 系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量． C 不可能存在这样的循环过程，在此循环过程中，外界对系统作的
功不等于系统传给外界的热量．
D 热机的效率不可能等于1．
二、简答题（回答要点，并简明扼要作解释。每小题6分，共24分。)
6.简述准静态平衡条件。
答：只有系统内部各部分之间及系统与外界之间始终同时满足力学，热学，化学平衡条件的过程才是准静态过程。而在实际过程中，往往具有一定的近似度，只要系统内部各部分之间的压强差，温度差，以及同一成分在各处的浓度差异分别与系统的平均压强，平均温度，平均浓度之比很小时，就可认为是系统分别已满足力学平衡，热学平衡，化学平衡条件了。
7.质量为M 的氦气(视为理想气体)，由同一初态经历下列两种过程(1) 等体过程；(2) 等压过程, 温
度升高了T ?．要比较这两种过程中气体内能的改变，有一种解答如下： (1) 等体过程 E ?V = (M /M mol )C V T ? （2） 等压过程 E ?P = (M /M mol )C P T ?
∵ C P >C V ∴ ΔE P >E ?V
以上解答是否正确？ 答案：错。（理想气体的内能是状态(温度)的单值函数，在准静态过程中，E ?只与系统的始、未温度有关，与过程无关．）
8.摩尔数相同的氦气和氮气(视为理想气体)，从相同的初状态(即p 、V 、T 相同)开始作等压膨胀到同
一末状态．则从外界吸收的热量相同，这种说法是否正确？
答案：错（等压过程Q P =C P ΔT ，而R i
i C P ?+=
2，与自由度有关，又由题设ΔT 相同，
故自由度大的气体，即氮气吸热较多．）
9.理想气体经等压压缩时，内能增加，同时吸热．这样的过程可能发生吗？
答案：不可能（因为 d p = 0，d W = p d V = (M /M mol )R d T <0，
d E = ( M /M mol )C V d T <0，即内能减少而不可能增加，且 d Q =d E +d W ，即气体放热而不可能吸热．）
三、计算题（要求写出主要计算步骤及结果,每小题12分，共36分。)
1mol 单原子理想气体从300K 加热到350K ，
（1）容积保持不变； （2）压强保持不变；
问在这两个过程中各吸收了多少热量？增加了多少内能？对外做了多少功？ 解答： （1）
)(6235031.82
323J T R T C E V =??=
?=
?=?
0=A
623()Q E J =?=
（2）
)(6235031.82
323J T R T C E V =??=
?=
?=?
)(4165031.8d d 2
1
2
1
J T R T R V p A T T V V =??=?==
=
?
?
)(1039J E A Q =?+=
11. 有一定量的理想气体，其压强按2
V
C p =
的规律变化，C 是个常量。求气体从容积1V 增加到2V 所
做的功，该理想气体的温度是升高还是降低？
解答：气体所做的功为
)11(
d d 1
2
2
2
1
2
1
V V C V V
C V p A V V V V -
-==
=
?
?
上式用V
C pV =
代入得
0)()()1
1(1211221
2
>--=--=-
-=T T R M
M V p V p V V C A mol
即 12T T <，可见理想气体温度是降低的。
12. 1mol 的氢，在压强为1.0×105Pa ，温度为20℃时，其体积为0V 。今使它经以下两种过程达到同
一状态：
（1）先保持体积不变，加热使其温度升高到80℃，然后令它作等温膨胀，体积变为原体积的2倍； （2）先使它作等温膨胀至原体积的2倍，然后保持体积不变，加热使其温度升到80℃。试分别计算以上两种过程中吸收的热量，气体对外作的功和内能的增量。 解答： （1）
)(5.12466031.82
525J T R T C E V =??=
?=
?=?
)(3.20332ln )80273(31.8ln
1
2J V V RT A =+?==
)(8.3279J E A Q =?+=
（2） )(7.16872ln )20273(31.8ln
1
2J V V RT A =+?==
)(5.12466031.82
52
5J T R T C E V =??=?=
?=?
)(2.2934J E A Q =?+=
、填空题（每空3，共12分。)
13. 热力学系统的状态发生变化时，其内能的改变量只决定于_________而与_________________无关．
答案：热力学状态，过程
14. 1mol 单原子分子理想气体在定压下温度增加T ?时，内能的增量为
答案：32
R T
15 .在如图所示的pV 图中，曲线abcda 所包围的面积表
示 ．
答案：“表示整个过程中系统对外所做的净功．”
16.地搅拌盛于绝热容器中的液体，液体温度在升高，若将液体看作系统，则外界传给系统的热量_________零（填大于、等于和小于）. 答案：等于
、证明题（要求写出简要的文字说明及主要步骤，共13分。)
17试证明2 mol 的氦气和3 mol 的氧气组成的混合气体在绝热过程中也有pV γ=C ，而γ＝31/21．(氧气、
氦气以及它们的混合气均看作理想气体).
证：氦氧混合气体的定体热容量
R R R C V 2
21253232=
?
+?
=
状态方程： pV = 5RT ∴ d T = (p d V + V d p ) / (5R )
p
O
V
a
b c
d
绝热过程中用热力学第一定律可得：
C V d T = -p d V
由上两式消去d T-p d V = (21/2)R (p d V + V d p) / (5R)
=(21/10) (p d V + V d p)
即：(31/10)p d V + (21/10)V d p = 0
积分得：pV31/21 = C
γ=，γ ＝31/21
上式可写作p V C
.
工程热力学期末考试试题
一、1.若已知工质的绝对压力P=，环境压力Pa=，则测得的压差为(B)A.真空pv= B.表压力pg=.真空pv= D.表压力p g= 2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则(A) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是(B)=0 =>W
最新建环期末考试工程热力学答案
当制冷机用，从冷源吸热800K ，能否可能向热源放热2000kJ ？欲使之从冷源 吸热800kJ,至少需耗多少功？ 解：利用孤立系统熵增原理来判断循环是否可行，孤立系由热源、冷源及热机组成，因此 iso H L E E 0S S S S S ?=?+?+??= （a ） 式中：和分别为热源及冷源的熵变；为循环的熵变，即工质的熵变。因为工质经循环恢复 到原来状态，所以 E 0S ?= （b ） 而热源放热，所以 1H 1||2000kJ 2.055kJ/K 973K Q S T ?=- =-=- （c ） 冷源吸热，则 2L 2||800kJ 2.640kJ/K 303K Q S T ?=== （d ） 将式（b ）、（c ）、（d ）代入式（a ），得 ( 2.055 2.6400)kJ/K 0sio S ?=-++> 所以此循环能实现。 若将此热机当制冷机用，使其逆行，显然不可能进行，因为根据上面的分析，此热机 循环是不可逆循环。（2分） 6、有一刚性绝热容器，用隔板分隔成两部分，两部分的体积相等。设容器一边 盛有1kg 的空气，另一边为真空。当隔板抽出去以后，空气会充满整个容器达 到平衡，求此过程中1kg 空气热力学能的变化、焓的变化和熵的变化。 解：取整个刚性绝热容器为研究对象，根据热力学第一定律，可得W U Q +?=。根据已 知条件，可知0,0==W Q ，因此0=?U 。空气是理想气体，热力学能是温度的单值函 数，过程中热力学能不变，因此初终状态温度不变，既12T T =。 根据已知条件，空气自由膨胀后体积2V 是初始体积1V 的2倍，既：21 2=v v 带入理想气体熵的计算式，可得1kg 空气经历自由膨胀过程后的熵变：
热力学期末考卷(A)
2007-2008第二学期 2006级《工程热力学》（课程）期末试卷（A） 试卷来源：自拟送卷人：刘万福刘圣春校对人：刘圣春打印：乔凤云 一、判断并说明原因（共30分，每小题3分） 1．系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下，宏观热力性质不随时间变化的状态。（） 2．没有容积变化的过程，就一定不对外作功。（） 3．孤立系统的熵与能量都是守恒的。（） 4．状态1和状态2之间的变化的任何过程中，不可逆过程熵的变化等于可逆过程熵的变化。（） 5．过冷度越大，蒸气压缩式制冷循环的制冷系数就越小。（） 6．热可以从低温物体传到高温物体。（）7．同温限间的可逆热机的效率一定大于不可逆热机的效率。（） 8．气体吸热一定膨胀作功。（） 9．流体在流道中作定熵流动时，各截面的滞止参数都相等。（） 10．饱和湿空气中的水蒸汽处于饱和状态，未饱和湿空气中的水蒸汽处于过热状态。（ ） 二、简答题（共25分，每小题5分） 1. 简述可逆过程与准静态过程之间的区别与联系。举例 说明自然界中哪些现象自发而不可逆。 2.压缩、升温、放热的过程，终态在p-v图和T-s图的哪个区域？
3.蒸汽压缩制冷循环装置主要由哪些设备组成？工质在各设备中进行的热力过程 是什么？有何特点？在T-s图上如何表示？ 4.渐缩喷管入口压力不变，当其背压降低时，喷管出口截面的流速及喷管流量是 如何变化的？并解释这种变化规律的原因。 5.湿空气相对湿度的意义是什么？它和湿空气的水蒸汽分压力有何关系？在其他 条件不变时，湿空气的干球温度改变对湿空气相对湿度有何影响？ 三、计算题（共45分） 1. 1kg空气由初态P1=5bar T1=340K，在开口系统中进行绝热膨胀，其容积变为原来的两倍(即：V2=2V1)，求（1）可逆绝热膨胀时终态压力P2和温度T2 ；轴功及熵、热力学能（内能）和焓的变化量。（2）绝热节流膨胀时终态压力、温度、轴功及熵、热力学能（内能）和焓的变化量。（3）将上述两过程表示在T-S图上（示意）。（已知空气的定压比热为1004 J/(kg·k)，绝热比k=1.4）（11分） 2. 某热机工作于T1=800K和T2=285K两个热源之间，q1=600kJ/kg，环境温度为285K，求：（11分） （1）热机为卡诺机时，循环的作功量及热效率 （2）若高温热源传热存在50K温差，绝热膨胀不可逆性引起熵增0.25kJ/kg.K，低温热源传热存在15K温差，这时循环作功量、热效率、孤立系熵增和作功能力损失。
工程热力学试卷终极版
工程热力学考试试卷 All rights reserved. 判断题 1.流动功是系统维持流动所花费的代价，所以流动功不能为0。（×） 2.质量保持不变的系统就是闭口系。（×） 3.处于稳定状态的系统一定处于平衡状态（×） 4.（×） 5.等温过程的膨胀功与与吸收的热量相等。（×） 线比等容线陡。（×） 7.绝热系可以是开口系。（√） 8.可以从单一热源中取热并使之完全转换为功。（√） 9.定容过程对湿蒸汽进行加热，干度一定增大。（×） 10.可逆循环的热效率一定大于不可逆循环的热效率。（×） 任何过程。（×） 分析、简答题 1.“系统经某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，则经不可逆途径系统的熵变必大于可逆途径的熵变。”，这种说法是否正确，为什么？答：不正确。因为熵是状态参数，不论过程是否可逆，只要初终态相同，其熵变均相同，故系统从某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，经不可逆途径系统的熵与可逆途径的熵变相等。 2.
答：通过2点作等温线，分别与过1点的等容线和等压线相交于2v 及2p 点；由于理想气体的热力学能和焓是温度的单值函数，p v T T T 222==，可以得到p v h h u u 2222,==。 等容过程的吸热量与相同温限下的热力学能的变化相等，可以得到 12u u q v v -=。 等压过程的吸热量与相同温度下的焓的变化相等，可以得到 12h h q p p -=。s T -图上过程线下方的面积表示热量，所以 11212s s q v v v 面积=；11212s s q p p p 面积=。从而可以得到，1121212s s q u u v v v 面积==-；1121212s s q h h p p p 面积==-。 3.某理想气体在v p -图上的两种过程如下图所示，试在s T -图上画出相应的两个过程，指出过程多变指数n 的围，并说明各过程中工质是膨胀还是压缩，吸热还是放热，升温还是降温，降压还是升压。
工程热力学期末考试试题
建筑环境与设备工程专业 一、选择题(每小题3分，共分) 1.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为( B ) A.真空pv=0.08Mpa B.表压力pg=0.08MPa C.真空pv=0.28Mpa D.表压力pg=0.28MPa 2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则( A ) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是( B ) A.q=0 B. Wt=W C. Wt>W D. Wt A.焓值增加 B.焓值减少 C.熵增加 D.熵减少 7.空气在渐缩喷管内可逆绝热稳定流动，其滞止压力为0.8MPa，喷管后的压力为0.2MPa，若喷管因出口磨损截去一段，则喷管出口空气的参数变化为( C ) A.流速不变，流量不变 B.流速降低，流量减小 C.流速不变，流量增大 D.流速降低，流量不变 8.把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压，经( A )过程气体终温最高。 A.绝热压缩 B.定温压缩 C.多变压缩 D.多级压缩 9._________过程是可逆过程。( C ) A.可以从终态回复到初态的 B.没有摩擦的 C.没有摩擦的准平衡 D.没有温差的 10.绝对压力p, 真空pv，环境压力Pa 间的关系为( D ) A.p+pv+pa=0 B.p+pa－pv=0 C.p－pa－pv=0 D.pa－pv－p=0 11 Q.闭口系能量方程为( D ) A. +△U+W=0 B.Q+△U－W=0 C.Q－△U+W=0 D.Q－△U－W=0 12.气体常量Rr( A ) 化学化工学院《化工热力学》课程考试试题（A 卷） 2013-2014学年 第一学期 班级 时量120分钟 总分100分 考试形式：闭卷 一、填空题（24分，每空1.5分） 1、写出热力学基本方程式dU= ；dA = 。 2、几个重要的定义公式： A= ； H= ；G=__________。 3、对理想溶液，ΔH=_______，ΔS=________。 4、热力学第一定律的公式表述（用微分形式）： 。 5、等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_________+0ln 11=γd x 。 6、化工热力学研究的主要方法包括： 、 、 。 7、以压缩因子表示的三参数对应态原理的关系式： 。 8、朗肯循环的改进的方法： 、 、 。 二、选择题（每个2分，共22分，每题只一个选择项是正确答案） 1、纯物质的第二virial 系数（ ） A 、仅是温度的函数 B 、是温度和压力的函数 C 、 是温度和体积的函数 D 、是任何两强度性质的函数 2、泡点的轨迹称为（ ） A 、饱和汽相线 B 、汽液共存线 C 、饱和液相线 3、等温等压下，在A 和B 组成的均相体系中，若A 的偏摩尔体积随A 浓度的减小而减小，则B 的偏摩尔体积将随A 浓度的减小而（ ） A 、增加 B 、减小 C 、不变 D 、不一定 4、关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 （ ） A 、活度是相对逸度，校正浓度，有效浓度； B 、理想溶液活度等于其浓度。 C 、活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。 D 、γi 是G E /RT 的偏摩尔量。 5、在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ ）。 为混合物的逸度）） （； ； ； Ｌ２Ｖ１Ｖ２Ｌ１Ｌ２ Ｌ１Ｖ２１２２f f f D f f f f C f f f f B f f f f A V L V L V L V (????).(????)(????).(=======11 6、关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ ） A 、纯物质无偏摩尔量。 B 、T 与P 一定，偏摩尔性质就一定。 1．可逆过程一定是准静态过程； 对，因为一个可逆过程，首先应该是准平衡过程。 2．工质经一不可逆循环后其熵一定增加； 错，工质经一不可逆循环后其熵是不变的。 3．第二类永动机违反了热力学第一和第二定律； 错，第二类永动机并不违背热力学第一定律。 4．节流过程是一个等焓过程； 错，节流过程中，流体在孔口附近产生严重的扰动及涡流，处于不稳定状态，因而不能确定各截面的焓值，所以，尽管节流前后焓不变，但不能把节流过程理解为等焓过程。 5．制冷系数是大于1的数； 错，制冷系数是指制冷循环中制冷量与消耗功的比值，可能大于1，也可能小于1。 6．压缩机的余隙容积对压缩机压缩每公斤工质的理论功没有影响； 对，有余隙容积后，如生产增压比相同、质量相同的同种压缩气体，理论上所消耗的功与无余隙容积时相同。 7．熵减少的过程是可以发生的； 对，只对于孤立系统，熵必定增加或不变，但是对于其他非孤立系统，不一定熵增。 8．孤立热力系熵减少的过程是无法实现的； 对，根据熵增原理，孤立系统熵必定增加或不变。 9．热量不可能从低温热源传向高温热源； 错，根据热力学第二定律，热不可能自发的从低温物体转向高温物体。 10．当蒸汽的温度高于饱和温度时，称该蒸汽为过热蒸汽； 错，当蒸汽温度高于对应压力下的饱和温度时，该蒸汽为过热蒸汽。二．名二、名词解释：（15分，每题3分） 1. 混合气体的分压力； 答：在与混合气体温度相同的情况下，每一种组成气体都独自占据体积V时，组成气体的压力成为分压力。 2. “焓”； 答：在有关热工计算中时常有U出现，为了简化公式和简化计算，把它定义为焓，用符号H表示。pV+ 3. 第二类永动机； 答：从环境大气或海水吸收热量不断转化为机械功，这种单一热源下做功的动力机械称为第二类永动机。 4. 孤立热力系； 答：任何一个热力系（闭口系、开口系、绝热系、非绝热系），总可以将它连同与其相互作用的一切物体组成一个复合系统，该复合系统不再与外界有任何形式的能量交换和质量交换，我们称该复合系统为孤立系统。 5. 理想气体； 答：理想气体是一种实际上不存在的假想气体，其分子是些弹性的、不具体积的质点，分子间相互没有作用力。 三．（15分） 空气由初态压力为0.1MPa，温度20℃，经2级压缩机压缩后，压力提高到2MPa。若空气进入各级气缸的温度相同，且各级压缩过程的多变指数均为1.2，求最佳的中间压力为多少？并求生产1kg质量的压缩空气所消耗的理论功？求各级气缸的排气温度为多少？ 解：最佳中间压力MPa p p p447 .0 2 1.0 2 1 2 = ? = =； 理论比功：() KJ p p p p T R n n w n n n n g c 21 . 286 2 1.0 447 .0 2 20 15 . 273 10 06 . 287 1 2.1 2.1 2 1 2.1 1 2.1 3 1 2 3 1 1 2 1 = ? ? ? ? ? ? ? ? - ? ? ? ? ? ? + ? ? ? - = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? - ?? ? ? ? ? + ?? ? ? ? ? - = - - - - 图 1 图2 2012工程热力学Ⅰ考题（A ） 一、简答题（共30分） 1、图1中循环1-2-3-a -1和循环1-b -3-4-1都是不可逆 循环。有人判断循环1-2-3-a -1的热效率高于循环1-b -3-4-1的热效率，你是否同意他的说法，为什么？（10分） 2、有一种热机，以水蒸气为工质，循环的高温热源温度为1200 K ，低温热源温度为300 K ，循环的热效率t η。现将循环工质改成理想气体，则循环的热效率t'η与原循环热效率比较将发生什么样的变化？为什么？ （10分） 3、“水蒸气的朗肯循环中乏汽在冷凝器中凝结释放出大量热量，有人提出将汽轮机排出的乏汽直接送回锅炉可提高水蒸气循环的热效率。”请据热力学基本定律出发评估这种观点。（10分） 二、计算题（共70分） 1、一种切割工具利用从喷嘴射出的高速水流切割材料，供水压力为200kPa 、温度20℃， 喷嘴内径为0.002m 时，射出水流温度20℃，压力100kPa ，流速1000m/s ，已知在200kPa 、20℃时，3 0.001002m /kg v =，假定可近似认为水的比体积不变，求水泵功率。（10分） 2、某太阳能供暖的房屋用5×8×0.3m 的大块混凝土板作为蓄热材料，该混凝土的密度为2300kg/m 3 ，比热容0.65kJ/(kg ·K)。若混凝土板在晚上从23℃冷却到18℃（室内温度），求此过程的熵产。（10分） 3、某活塞式内燃机定容加热理想循环（图2循环1-2-3-4-1），压缩比ε =10，压缩冲程的起点状态是t 1=35℃ 、p 1=100kPa 。加热过程中气体吸热650kJ/kg 。假定比热容为定值，且c p =1.004kJ/（kg·K），κ =1.4，求：（1）循环中各点的温度、压力和循环热效率；（2）若循环压缩过程和膨胀过程均不可逆，两过程的熵产分别为0.1kJ/(kg·K)和0.12 kJ/(kg·K)，求工质 经循环后的熵变； （3） 若膨胀过程持续到5（p 5 = p 1），画出循环T-s 图，并分析循环热效率提高还是下降。（10+5+5分） 4、空气在轴流压缩机中被绝热压缩，压力比为4.2，初终态温度分别为30℃和227℃。 页脚内容1 页脚内容2 1 n c n κ - = - R =，代入上式得 页脚内容3 页脚内容4 页脚内容 6 及内能的变化，并画出p-v 图，比较两种压缩过程功量的大小。（空气： p c =1.004kJ/(kgK)，R=0.287kJ/(kgK)）（20分） 2．某热机在T1=1800K 和T2=450K 的热源间进行卡诺循环，若工质从热源吸热1000KJ ，试计算：（A ）循环的最大功？（B ）如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K ，在过程中与低温热源的温差为50K ，则该热量中能转变为多少功？热效率是多少？（C ）如果循环过程中，不仅存在传热温差，并由于摩擦使循环功减小10KJ ，则热机的热效率是多少？（14分） 3．已知气体燃烧产物的cp=1.089kJ/kg ·K 和k=1.36，并以流量m=45kg/s 流经一喷管，进口p1=1bar 、T1=1100K 、c1=1800m/s 。喷管出口气体的压力p2=0.343bar ，喷管的流量系数cd=0.96；喷管效率为 =0.88。求合适的喉部截 面积、喷管出口的截面积和出口温度。（空气：p c =1.004kJ/(kgK)， R=0.287kJ/(kgK)）（20分） 一．是非题（10分） 1、√ 2、√ 3、× 4、× 5、√ 6、× 7、× 8、√ 9、×10、√ 二．选择题（10分） 1、B2、C3、B4、B5、A 三．填空题（10分） 1、功W;内能U 2、定温变化过程，定熵变化 3、小，大，0 4、对数曲线，对数曲线 5、 a kpv kRT ==， c M a = 四、名词解释（每题2分，共8分） 孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换的系统。 焓：为简化计算，将流动工质传递的总能量中，取决于工质的热力状态的那部分能量，写在一起，引入一新的物理量，称为焓。 热力学第二定律：克劳修斯(Clausius)说法：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。开尔文一浦朗克(Kelvin —Plank)说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。 相对湿度：湿空气的绝对湿度v ρ与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度s ρ的比值， 称为相对湿度?。 五简答题（8分） 热力学与统计物理 1. 下列关于状态函数的定义正确的是（ ）。 A ．系统的吉布斯函数是：pV TS U G +-= B ．系统的自由能是：TS U F += C ．系统的焓是：pV U H -= D ．系统的熵函数是：T Q S = 2. 以T 、p 为独立变量，特征函数为( )。 A .内能； B .焓； C .自由能； D .吉布斯函数。 3. 下列说法中正确的是（ ）。 A ．不可能把热量从高温物体传给低温物体而不引起其他变化； B ．功不可能全部转化为热而不引起其他变化； C ．不可能制造一部机器，在循环过程中把一重物升高而同时使一热库冷却； D ．可以从一热源吸收热量使它全部变成有用的功而不产生其他影响。 4. 要使一般气体满足经典极限条件，下面措施可行的是（ ）。 A .减小气体分子数密度； B .降低温度； C .选用分子质量小的气体分子； D .减小分子之间的距离。 5. 下列说法中正确的是（ ）。 A ．由费米子组成的费米系统，粒子分布不受泡利不相容原理约束； B ．由玻色子组成的玻色系统，粒子分布遵从泡利不相容原理； C ．系统宏观物理量是相应微观量的统计平均值； D ．系统各个可能的微观运动状态出现的概率是不相等的。 6. 正则分布是具有确定的（ ）的系统的分布函数。 A ．内能、体积、温度； B ．体积、粒子数、温度； C ．内能、体积、粒子数； D ．以上都不对。 二、填空题（共20分,每空2分） 1. 对于理想气体,在温度不变时,内能随体积的变化关系为=??? ????T V U 。 2. 在S 、V 不变的情形下，稳定平衡态的U 。 华东理工大学2010～2011学年第二学期 《热学》期末试卷A 2011年7月 开课学院：理学院 专业： 考试形式：闭卷 所需时间：120分钟 考生姓名： 学号： 班级： 任课教师 一、选择题（共28分，每小题4分） [01]1摩尔真实气体的范德瓦尔斯方程为2a p V b RT V ()()+ -=，那么1摩尔真实气体的实际活动空间是A V B V b C V b D V b 4()()()()/-++ （B ） [02]设某气体分子总数N ，分子速率分布函数f v ()，则速率处在速率间隔12v v ~间 的分子的平均速率为 （B ） 21 v v A vf v dv ()()? 2 2 11 v v v v B vf v dv f v dv ()()/()?? 21 v v C Nvf v dv ()()? 2 1 v v D v f v d v N ()()/? [03]两种不同的理想气体，若它们的方均根速率相等，则它们的 （A ） （A ）平均速率相等，最概然速率相等； （B ）平均速率相等，最概然速率不等； （C ）平均速率不等，最概然速率相等； （D ）平均速率不等，最概然速率不等； [04]压强为p ，体积为V 的水蒸气的内能为 （D ） 1 356 A pV B pV C pV D pV 2 2 2 2 () () () () [05]一定量理想气体的扩散情况与气体温度T ，压强p 的关系是 （C ） A T p (),,越高越大则扩散越快 B T p (),, 越低越大则扩散越快 C T p (),,越高越小则扩散越快 D T p (),, 越低越小则扩散越快 [06]卡诺定理指出，工作于两个一定温度的高、低热源之间的 （B ） （A ）一切热机效率相等 （B ）一切可逆机效率相等 （C ）一切不可逆机效率相等 （D ）一切不可逆机效率一定高于可逆机的效率 [07]真实气体经多孔塞节流膨胀后，其表现为 （C ） （A ）正节流效应（B ）负节流效应（C ）有可能正节流效应，也有可能负节流效应 一．是非题 1．两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。（） 2．闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少（） 3．容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（） 4．理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压 力的表达式为 k k p p T T 11212-??? ? ??=（） 5．对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其结果与所取系统的形式无关。（） 6．工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程，则工质熵的变化是一样的。（） 7．对于过热水蒸气，干度1>x （） 8．对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最多增大到临界流量。（） 9．膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量（） 10．已知露点温度d t 、含湿量d 即能确定湿空气的状态。（） 二．选择题（10分） 1．如果热机从热源吸热100kJ ，对外作功100kJ ，则（）。 （A ）违反热力学第一定律；（B ）违反热力学第二定律； （C ）不违反第一、第二定律；（D ）A 和B 。 2．压力为10bar 的气体通过渐缩喷管流入1bar 的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（）。 A 流速减小，流量不变（B ）流速不变，流量增加 C 流速不变，流量不变（D ）流速减小，流量增大 3．系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（）。 （A ）系统的初、终态；（B ）系统所经历的过程； （C ）（A ）和（B ）；（D ）系统的熵变。 4．不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（）。 （A ）全部水变成水蒸汽（B ）部分水变成水蒸汽 （C ）部分或全部水变成水蒸汽（D ）不能确定 5．（）过程是可逆过程。 （A ）.可以从终态回复到初态的（B ）.没有摩擦的 （C ）.没有摩擦的准静态过程（D ）.没有温差的 三．填空题（10分） 1．理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2．蒸汽的干度定义为_________。 3．水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________，在高温时较__________，在临界温度为__________。 4．理想气体的多变比热公式为_________ 5．采用Z 级冷却的压气机，其最佳压力比公式为_________ 四、名词解释（每题2分，共8分） 1．卡诺定理： 2．．理想气体 3．水蒸气的汽化潜热 5．含湿量 五简答题（8分） 1.证明绝热过程方程式 2.已知房间内湿空气的d t 、wet t 温度，试用H —d 图定性的确定湿空气状态。 六．计算题（共54分） 1．质量为2kg 的某理想气体，在可逆多变过程中，压力从0.5MPa 降至0.1MPa ，温度从162℃降至27℃，作出膨胀功267kJ ，从外 界吸收热量66.8kJ 。试求该理想气体的定值比热容p c 和V c [kJ/(kg ·K)]，并将此多变过程表示在v p -图和s T -图上（图上先画出4个基本热力过程线）。（14分） 2．某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p1=13.5bar ，t1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0.08bar 的干饱和蒸汽，设环境温度t0=20℃,试求：汽轮机的实际功量、理想功量、相对内效率（15分） 3．压气机产生压力为6bar ，流量为20kg/s 的压缩空气，已知压 气机进口状态1p =1bar ，1t =20℃，如为不可逆绝热压缩，实际 消耗功是理论轴功的1.15倍，求压气机出口温度2t 及实际消耗 功率P 。（已知：空气p c =1.004kJ/(kgK)，气体常数R=0.287kJ/(kgK)）。（15分） 4．一卡诺循环，已知两热源的温度t1=527℃、T2=27℃,循环吸热量Q1=2500KJ ，试求：（A ）循环的作功量。（B ）排放给冷源的热量及冷源熵的增加。(10分) 一．是非题（10分） 1、× 2、× 3、× 4、√ 5、√ 6、× 7、× 8、√ 9、×10、× 二．选择题（10分） 1、B 2、A3、A4、A5、C 三．填空题（10分） 1、大于0，小于; 2、湿蒸汽中含干蒸汽的质量/湿蒸汽的总质量 3、小，大，0 4、1 n v n c c n κ -= - 5、βi =（P Z+1/P 1）1/Z 四、名词解释（每题2分，共8分） 卡诺定理：1．所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环，其热效率都相等，与采用哪种工质无关。2．在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。 理想气体：气体分子本身所具有的体积与其所活动的空间相比非常小，分子本身的体积可以忽略，而分子间平均距离很大，分子间相互吸引力小到可以忽略不计时，这种状态的气体便基本符合理想气体模型。 水蒸气的汽化潜热：将1kg 饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需的热量。 相对湿度：湿空气的绝对湿度v ρ与同温度下饱和空气的饱和绝 对湿度s ρ的比值，称为相对湿度?。 五简答题（8分） 1、证明：据能量方程： 由于pv T R = ，代入上式得 即 或 工程热力学期末试卷 建筑环境与设备工程专业适用 （闭卷，150分钟） 班级 姓名 学号 成绩 一、简答题(每小题5分，共40分) 1. 什么是热力过程？可逆过程的主要特征是什么？ 答：热力系统从一个平衡态到另一个平衡态，称为热力过程。可逆过程的主要特征是驱动过程进行的势差无限小，即准静过程，且无耗散。 2. 温度为500°C 的热源向热机工质放出500 kJ 的热量，设环境温度为30°C ，试问这部分热量的火用（yong ）值（最大可用能）为多少？ 答： =??? ? ?++-?=15.27350015.273301500,q x E 3. 两个不同温度（T 1,T 2）的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T 1吸收热量Q 1向低温热源T 2放出热量Q 2，证明：由高温热源、低温热源、热机和功源四个子系统构成的孤立系统熵增 。假设功源的熵变△S W =0。 证明：四个子系统构成的孤立系统熵增为 （1分） 对热机循环子系统： 1分 1分 根据卡诺定理及推论： 1 则： 。1分 4. 刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空， 如右图所示。若将隔板抽去，试分析容器中空气的状态参数（T 、P 、u 、s 、v ） 如何变化，并简述为什么。 答：u 、T 不变，P 减小，v 增大，s 增大。 5. 试由开口系能量方程一般表达式出发，证明绝热节流过程中，节流前后工质的焓值不变。（绝热节流过程可看作稳态稳流过程，宏观动能和重力位能的变化可忽略不计） 答：开口系一般能量方程表达式为 绝热节流过程是稳态稳流过程，因此有如下简化条件 ， 则上式可以简化为： 根据质量守恒，有 代入能量方程，有 6. 什么是理想混合气体中某组元的分压力？试按分压力给出第i 组元的状态方程。 答：在混合气体的温度之下，当i 组元单独占有整个混合气体的容积（中容积）时对容器壁面所形成的压力，称为该组元的分压力；若表为P i ，则该组元的状态方程可写成：P i V = m i R i T 。 B 隔板 A 自由膨胀 12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W R 0S ?=22t t,C 1111Q T Q T ηη==-=-iso 0S ?=iso 0 S ?= 《热学》期末考试试题 一、选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代 号写在题干前面的括号内。每小题3分，共30分。) 则它们 A．温度相同，压强相同 B．温度、压强均不相同 C．温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强 D．温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强 解：①分子平均平动动能 3 2 tk kT ε-=，依题意，两种气体温度相同。 ②有理想气体状态方程pV=M RT μ ，得气体密度 p RT μ ρ =，依题意， 1 p μ ∞ [ A ]2、三个容器A、B、C中装有同种理想气体，其分子密度之比为:: A B C n n n=4:2:1，方 ，则其压强之比为:: A B C p p p 为 A.1:2:4 B.4:2:1 C.1:1:1 D.4:1:1/4 解：①p nkT =；②依题意，::1:4:16 A B C T T T= [ C ]3、按照麦克斯韦分子速率分布定律具有最概然速率的分子，其动能为 A．1/2kT B.3/2kT C.kT D.3/2RT 解：①最概然速率 p v= p v的分子的动能是：2 112 22 f p f f kT m v m kT m == [ A ]4、有A、B两容积不同的容器，A中装有单原子理想气体，B中装有双原子理想气体。 若两种气体的压强相同，则这两种气体的单位体积内的内能 A B E E V V ???? ? ? ???? 和的关系为 A． A B E E V V ???? < ? ? ???? B. A B E E V V ???? > ? ? ???? C. A B E E V V ???? = ? ? ???? D.无法判断 解：根据内能公式 2 M i E RT μ =与理想气体状态方程 M pV RT μ =求 E V [ D ]5、关于可逆过程和不可逆过程的判断： （1）可逆热力学过程一定是准静态过程 （2）准静态过程一定是可逆过程 （3）不可逆过程能就是不能向相反方向进行的过程 （4）凡有摩擦的过程，一定是不可逆过程 以上4种判断正确的是 一．是非题三．填空题（10 分） 1．两种湿空气的相对湿度相等，则吸收水蒸汽的能力也相等。（） 1．理想气体多变过程中，工质放热压缩升温的多变指数的范围_________ 2．闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少（）2．蒸汽的干度定义为_________。 3．容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。（）3．水蒸汽的汽化潜热在低温时较__________，在高温时较__________，在临界温度 为__________。 4．理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为 T 2 p 2 k 1 k （） 4．理想气体的多变比热公式为_________ 5．采用Z级冷却的压气机，其最佳压力比公式为_________ 四、名词解释（每题 2 分，共8 分） T 1 p 1 1．卡诺定理： 5．对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其结果与所取系统的形式无关。（） 6．工质在相同的初、终态之间进行可逆与不可逆过程，则工质熵的变化是一样的。 （） 7．对于过热水蒸气，干度x 1（） 8．对于渐缩喷管，若气流的初参数一定，那么随着背压的降低，流量将增大，但最 多增大到临界流量。（） 9．膨胀功、流动功和技术功都是与过程的路径有关的过程量（） 10．已知露点温度t d 、含湿量 d 即能确定湿空气的状态。（） 二．选择题（10 分） 1．如果热机从热源吸热100kJ，对外作功100kJ，则（）。 （A）违反热力学第一定律；（B）违反热力学第二定律； （C）不违反第一、第二定律；（D）A 和B。 2．压力为10bar 的气体通过渐缩喷管流入1bar 的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（）。 A 流速减小，流量不变（B）流速不变，流量增加 C流速不变，流量不变（D）流速减小，流量增大 3．系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（）。 （A）系统的初、终态；（B）系统所经历的过程； （C）（A）和（B）；（D）系统的熵变。 4．不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（）。 （A）全部水变成水蒸汽（B）部分水变成水蒸汽2．．理想气体 3．水蒸气的汽化潜热 5．含湿量 五简答题（8 分） t t wet 、温度，试用H d —图定性的 d 1.证明绝热过程方程式 2.已知房间内湿空气的 确定湿空气状态。 六．计算题（共54 分） 1．质量为2kg 的某理想气体，在可逆多变过程中，压力从0.5MPa 降至0.1MPa，温度从162℃降至27℃，作出膨胀功267kJ，从外界吸收热量66.8kJ。试求该理想气体的定值比热容c p 和c V p v 图和T s 图上 [kJ/(kg·K)]，并将此多变过程表示在 （图上先画出 4 个基本热力过程线）。（14 分） 2．某蒸汽动力循环。汽轮机进口蒸汽参数为p1=13.5bar，t1=370℃,汽轮机出口蒸汽参数为p2=0.08bar 的干饱和蒸汽，设环境温度t0=20℃,试求：汽轮机的实际功量、 理想功量、相对内效率（15 分） 3．压气机产生压力为6bar，流量为20kg/s 的压缩空气，已知压气机进口状态 p =1bar，t1 =20℃，如为不可逆绝热压缩，实际消耗功是理论轴功的 1.15 倍，求1 c 压气机出口温度t2 及实际消耗功率P。（已知：空气 p =1.004kJ/(kgK)，气体常数R=0.287kJ/(kgK)）。（15 分） 同济大学《工程热力学》期末模拟试卷 第一部分 选择题（共15分） 一、单项选择题（本大题共15小题，每题只有一个正确答案，答对一题得1分，共15分） 1、压力为10 bar 的气体通过渐缩喷管流入1 bar 的环境中，现将喷管尾部截去一段， 其流速、流量变化为。 【 】 A.流速减小，流量不变 B.流速不变，流量增加 C.流速不变，流量不变 D.流速减小，流量增大 2、某制冷机在热源T 1= 300K ，及冷源T 2= 250K 之间工作，其制冷量为1000 KJ ，消耗功为250 KJ ，此制冷机是 【 】 A.可逆的 B.不可逆的 C.不可能的 D.可逆或不可逆的 3、系统的总储存能为 【 】 A. U B. U pV + C. 2/2f U mc mgz ++ D. 2 /2f U pV mc mgz +++ 4、熵变计算式2121(/)(/)p g s c In T T R In p p ?=-只适用于 【 】 A.一切工质的可逆过程 B.一切工质的不可逆过程 C.理想气体的可逆过程 D.理想气体的一切过程 5、系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后，欲使系统回复到初态，系统需要进行一个【】过 程 。 【 】 A.可逆绝热压缩 B.不可逆绝热压缩 C.边压缩边吸热 D.边压缩边放热 6、混合气体的通用气体常数，【】。【】 A.与混合气体的成份有关 B.与混合气体的质量有关 C.与混合气体所处状态有关 D.与混合气体的成份、质量及状态均无关系 7、贮有空气的绝热刚性密闭容器中装有电热丝，通电后如取空气为系统，则【】 A.Q＞0，△U＞0，W＞0 B.Q=0，△U＞0，W＞0 C.Q＞0，△U＞0，W=0 D.Q=0，△U=0，W=0 8、未饱和空气具有下列关系【】 A.t＞t w＞t d B.t＞t d＞t w. C.t = t d = t w D.t = t w＞t d 9、绝热节流过程是【】过程。【】 A.定压 B.定温 C.定熵 D.节流前后焓相等 10、抽汽式热电循环的结果是【】 A.提高循环热效率，提高热能利用率 B.提高循环热效率，降低热能利用率 C.降低循环热效率，提高热能利用率 D.降低循环热效率，降低热能利用率 11、一个橡皮气球在太阳下被照晒，气球在吸热过程中膨胀，气球内的压力正比于气球的容积，则气球内的气球进行的是【】 A.定压过程 B.多变过程 C.定温过程 D.定容过程 12、气体的容积比热是指【】 一、1.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为( B ) A.真空pv=0.08Mpa B.表压力pg=0.08MPa C.真空pv=0.28Mpa D.表压力pg=0.28MPa 2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则( A ) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是( B ) A.q=0 B. Wt=W C. Wt>W D. Wt(A) 化工热力学期末试卷
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