工程热力学期末复习题1讲解
工程热力学期末复习1
如何确定根据初终状态的已知参数确定未知 参数
理想气体：理想气体状态方程p1v1k=p2v2k 蒸汽：查图表
第五章 热力学第二定律
热力学第二定律的表述 卡诺循环热效率表达式；卡诺定理。 热力学第二定律的数学表达式，155页式(513)(5-17) (5-18) 闭口系统熵方程，163页(5-25) 稳流开口系熵方程，164页(5-29)
2—湿蒸汽（汽轮机出 压力，熵 口状态点、冷凝器入 口状态点） 3—饱和液态（冷凝器 压力 出口状态点，加压水 泵入口状态点）
4—未饱和水（加压水 熵，压力 泵出口状态点、锅炉 入口状态点）
根据3点焓、比体积和4点压力近 似求得
实际朗肯循环的有关计算
计算目标
汽轮机产生的功（wT）
水泵功（wP） 循环热效率（ηt） 实际耗汽率（d0） 蒸汽流量
计算公式
wT=h1-h2act
wp=h3-h4=(p1-p2)v2’ =wnet/q1=(wT-wp)/(h1-h4) =1/(h1-h2act) =汽轮机功率*实际耗汽量
单位
J J
kg/J Kg/s
实际朗肯循环的有关计算
状态点
已知参数
待查参数
焓、熵 （未饱和水合过热蒸汽表） 焓 （查同压下饱和水和饱和蒸汽的 熵和焓，根据三点的熵计算干度， 然后根据饱和水的焓、饱和蒸汽 的焓、干度计算2点的焓） 根据h1、h2和汽轮机相对内效率 计算 焓、比体积 （查饱和水状态） 根据3点焓、比体积和4点压力近 似求得
蒸汽参数对热效率的影响 例10-2、10-3 在朗肯循环中加入再热的目的 在朗肯循环中加入回热的目的 进行热电合供循环的目的 习题10-1、10-2
大学工程热力学期末复习课件第一章+绪论
二、热力学研究对象和主要内容:
• 1）研究能量转换的客观规律，即热力学第 一与第二定律。
• 2）研究工质的基本热力性质。
• 3）研究各种热工设备中的工作过程。
• 4）研究与热工设备工作过程直接有关的一 些化学和物理化学问题。
三、状态方程、坐标图
平衡状态可用一组状态参数描述其状态
想确切描述某个热力系，是 否需要所有状态参数？
状态公理：对组元一定的闭口系， 独立程Equation of state
状态方程 基本状态参数（p,v,T)之间 的关系
简单可压缩系统：N = 2
v f ( p,T) f ( p,v,T) 0
工程热力学
绪论
工程热力学是重要的专业基础课；是一门 研究热能有效利用及热能和其它形式能量 转换规律的科学
一、能源及热能利用
1.能源
分为：一次能源，是自然界以自然形态存在的、 可以利用的能源；主要有风能、水利能、太阳能、 地热能、化学能和核能等，有些可直接利用，但 通常需要经过加工转换后才能利用。二次能源， 是由一次能源加工转换后的能源，主要是热能、 机械能和电能。在能量转换过程中，热能不仅是 最常见的形式，而且具有特殊重要的作用。
状态参数的特征：
1、状态确定，则状态参数也确定，反之亦然 2、状态参数的积分特征：状态参数的变化量
与路径无关，只与初终态有关 3、状态参数的微分特征：全微分
从数学上考虑，状态函数具有两个基本性质： （1）系统状态的微小变化所引起状态函数的变
化可以用全微分表示。 如：dp、dV、dT （2）状态函数的增量只与系统的始、末态有关， 与变化的具体历程无关。 (即线积分结果与积分途径无关，只取决始终 两点的坐标) NOTE：系统的状态应当是系统达平衡时的平 衡态。 基本状态参数：温度、压力、比容或密度。
工程热力学期末复习题(1)
1
s
2-3过程 ds
q
T
2
T
s不变
3-1过程 s
∴此循环气混合物，它们的 温度与压力分别相等，不随时间变化，试问汽水混合 物是否已处于平衡态？汽水混合物的各种参数是否到 处均匀？
答： 水和水蒸气压力相同，温度相等，均 不随时间变化，而且不受外界影响， 因此该汽水混合物已处于平衡态。
(1) 可逆过程或不可逆过程,取决于热源温度与水温 是否相等.若两者不等,则存在外部的传热不可逆 因素,便是不可逆过程. (2)对刚性容器的水作功,只可能是搅拌功,伴有摩擦 扰动,所以有内不可逆因素,为不可逆过程. (3)可逆过程或不可逆过程,取决于热源温度与空气 温度是否随时相等或随时保持无限小的温差.
29.不可逆过程可自发进行.
√
判断题
30. 孤立系的热力状态不能发生变化
×
31.湿空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的含量 × 就越大。 32.稳定流动能量方程不适用于有摩擦的情况。 33. 工质在变截面管道中流动，管道的最小截面 即为临界截面 × ×
选择题
1.
A B C D
根据水蒸气的性质判断下列各种说法哪几点是 对的 水蒸气在定压汽化过程中温度不变 闭口热力系中，水蒸气的定温吸热量等于膨胀功 理想气体经不可逆绝热过程熵增大，而水蒸汽不 一定 温度高于临界温度的过热水蒸汽，经等温压缩过 程可以液化。
( )之比。 A.滞胀容积 B.有效吸气容积 C.活塞排气量 D.气缸总容积
答案：C
问答题
2.开尔文说法：不可能制造出从单一热源吸热，使
之全部转化成功而不留下其他任何变化的热力发 动机，但是理想气体等温膨胀过程热力学能(内能) 不发生变化，所以可以将所吸收的热能全部转化 为机械能，岂不违反了热力学第二定律？请解释
工程热力学期末复习题1答案
一、判断题：1. 平衡状态一定稳定状态。
2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律； 3．公式du=cvdt 适用理想气体的任何过程。
4．容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。
5．在T —S 图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。
6．膨胀功与流动功都是过程的函数。
7．当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时，以可逆定温压缩过程最为省功。
8．可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行，并能恢复到初始状态的过程。
d qcc p 9.根据比热容的定义式d T ，可知理想气体的 为一过程量；10. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程；11．在管道内作定熵流动时，各点的滞止参数都相同。
12．孤立系统的熵与能量都是守恒的。
13．闭口绝热系的熵不可能减少。
14．闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。
15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。
16．实际气体绝热节流后温度一定下降。
17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。
18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率； 19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。
20．热力学恒等式du=Tds-pdv 与过程可逆与否无关。
21．当热源和冷源温度一定，热机内工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。
22．从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态， 因为气化过程温度未变，所以焓的变化量h=cp T=0。
23．定压过程的换热量qp=∫c pdT 仅适用于理想气体，不能用于实际气体。
24．在p －v 图上，通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率。
25.压缩过程耗功是体积膨胀功，压气机耗功是技术功；26．供热量一定，用电炉取暖与用热泵式空气取暖耗电量一样多。
27．渐缩喷管出口截面参数不变，背压提高，则喷管流量下降。
28．工质在变截面管道内流动，管道的最小截面即为临界截面。
工程热力学期末复习试题答案解析
⼯程热⼒学期末复习试题答案解析科技⼤学《⼯程热⼒学》练习题参考答案第⼀单元⼀、判断正误并说明理由：1.给理想⽓体加热，其热⼒学能总是增加的。
错。
理想⽓体的热⼒学能是温度的单值函数，如果理想⽓体是定温吸热，那么其热⼒学能不变。
1.测量容器中⽓体压⼒的压⼒表读数发⽣变化⼀定是⽓体热⼒状态发⽣了变化。
错。
压⼒表读数等于容器中⽓体的压⼒加上⼤⽓压⼒。
所以压⼒表读数发⽣变化可以是⽓体的发⽣了变化，也可以是⼤⽓压⼒发⽣了变化。
2.在开⼝系统中，当进、出⼝截⾯状态参数不变时，⽽单位时间流⼊与流出的质量相等，单位时间交换的热量与功量不变，则该系统处在平衡状态。
错。
系统处在稳定状态，⽽平衡状态要求在没有外界影响的前提下，系统在长时间不发⽣任何变化。
3.热⼒系统经过任意可逆过程后，终态B的⽐容为v B⼤于初态A的⽐容v A，外界⼀定获得了技术功。
错。
外界获得的技术功可以是正，、零或负。
4.在朗肯循环基础上实⾏再热，可以提⾼循环热效率。
错。
在郎肯循环基础上实⾏再热的主要好处是可以提⾼乏汽的⼲度，如果中间压⼒选的过低，会使热效率降低。
6．⽔蒸汽的定温过程中，加⼊的热量等于膨胀功。
错。
因为⽔蒸汽的热⼒学能不是温度的单值函数，所以⽔蒸汽的定温过程中，加⼊的热量并不是全部⽤与膨胀做功，还使⽔蒸汽的热⼒学能增加。
7．余隙容积是必需的但⼜是有害的，设计压⽓机的时候应尽可能降低余隙⽐。
对。
余隙容积的存在降低了容积效率，避免了活塞和⽓门缸头的碰撞，保证了设备正常运转，设计压⽓机的时候应尽可能降低余容⽐。
8．燃机定容加热理想循环热效率⽐混合加热理想循环热效率⾼。
错。
在循环增压⽐相同吸热量相同的情况下，定容加热理想循环热效率⽐混合加热理想循环热效率⾼；但是在循环最⾼压⼒和最⾼温度相同时，定容加热理想循环热效率⽐混合加热理想循环热效率低。
9．不可逆过程⼯质的熵总是增加的，⽽可逆过程⼯质的熵总是不变的。
错。
熵是状态参数，⼯质熵的变化量仅与初始和终了状态相关，⽽与过程可逆不可逆⽆关。
工程热力学期末复习题1答案
一、判断题：1. 平衡状态一定稳定状态。
2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律；3．公式d u = c d t适用理想气体的任何过程。
v4．容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。
5．在T—S图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。
6．膨胀功与流动功都是过程的函数。
7．当把一定量的从相同的初始状态压缩到相同的终状态时，以可逆定温压缩过程最为省功。
8．可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行，并能恢复到初始状态的过程。
d q c c d为一过程量；9. 根据比热容的定义式，可知理想气体的pT10. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程；11．在管道内作定熵流动时，各点的滞止参数都相同。
12．孤立系统的熵与能量都是守恒的。
13．闭口绝热系的熵不可能减少。
14．闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界吸收了热量。
15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决与温度。
16．实际气体绝热节流后温度一定下降。
17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质的熵总是不变的。
18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率；19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。
20．热力学恒等式du=Tds-pdv与过程可逆与否无关。
21．当热源和冷源温度一定，热机内工质能够做出的最大功就是在两热源间可逆热机对外输出的功。
22．从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态，因为气化过程温度未变，所以焓的变ΔT=0。
Δh=c化量p=∫cdT仅适用于理想气体，不能用于实际气体。
23．定压过程的换热量q pp图上，通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过程的斜率。
v－p．在24．25. 压缩过程耗功是体积膨胀功，压气机耗功是技术功；26．供热量一定，用电炉取暖与用热泵式空气取暖耗电量一样多。
27．渐缩喷管出口截面参数不变，背压提高，则喷管流量下降。
28．工质在变截面管道内流动，管道的最小截面即为临界截面。
工程热力学期末复习各章练习题汇总课件
绝热闭口系
Q0 W 0
U W 0
电 冰
T
箱
门窗紧闭房间用空调降温
以房间为系统 闭口系能量方程
Q U W Q0 W 0 U Q W
闭口系
空
Q
调
Q W
T
第二章 讨论课
思考题
工质膨胀是否一定对外作功？ 向真空膨胀
定容过程是否一定不作功？
开口系, 技术功 wt vdp 水轮机
定温过程是否一定不传热？ 相变过程（冰融化, 水汽化）
准静态下
w pdv wt vdp
闭口系过程 开口系过程
本章基本要求
深刻理解热量、功的概念, 深刻理解热 力学能、焓的物理意义 理解膨胀（压缩）功、内部功、技术功、 流动功的联系与区别
本章重点
熟练应用热力学第一定律解决具体问题
门窗紧闭房间用电冰箱降温
以房间为系统 闭口系能量方程
Q U W
均质等截面杆两端的温度由分别维持t1.t2的两热 源保持t1和t2不变，取此杆为系统，则系统处 于：
A 平衡状态，因其各截面温度不随时间而改变 B 非平衡状态，因其各截面温度不等 C 平衡状态，因其截面不随时间而改变，且流
入系统的热量等于流出系统的热量 D 非平衡状态，因其处于重力场中
答案: B
选择题
3.热力学第一定律表达式和适用条件
q u w 任何工质，任何过程
q u pdv 任何工质，准静态过程
q
h
1 2
c 2
gz
wi
任何工质，任 何稳流过程
q h wi 或 q h wt
忽略动、位 能变化
第二章 小结
4.准静态下两个热力学微分关系式
q du pdv dh vdp
工程热力学复习解析
Wi
系统吸 系统储存能量
热量
的增加量
进出口物质能量差
1kg工质稳定流动：
q
h2
h1
1 2
c22 c12
gz2 z1 ws
系统对外 做功量
流过开口系1kg流体的稳定流动的能量方程：
q
h
1 2
c2
gz
ws
动能 位能 轴功
∴稳流能量方程
q h wt
技术功wt
开口系方程解析式
第二章 热力学第一定律
闭口系方程解析式
开口系
随物质进出系统而传递的能量
(1)．流动工质本身携带的能量：u + c2/2 + g z (2)．推动功
微元体dm 的运动，需上游工质
的推动以克服系统内工质的反
力：外界对系统做了功。
p
设微元体在推力(p A)作用下移动
了dl ,则：
A p V
Wf = p A dl = pdV = pvdm
工程热力学 复习
工程热力学
热力学基本概念和基本理论 工质性质
第第 第 一二 三 章章 章
基第 理 本一 想 概定 气 念律 体
的 热 力 过 程
第
第
四
八
章
章
理
（
想
）
气
水
体
和
的
水
性
蒸
质
气
和
的
过
性
程
质
2 1
基本热力过程以及应用
第第第 六七八 章章章
气气（
体体）
的动水
压力蒸
缩循气
过环动
程
力
循
环
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? 5．热量与功有什么相同的特征，两者的区别是什 么？
? 6．为什么T-S 图上过同一点的气体的定容线要比 定压线陡一些？
? 7．工质在压力 p1下被吸入气缸，可逆压缩至 p2(p1 ＜p2)，然后排出气缸，试在 p－v图上表示出此工 作过程的膨胀功和技术功，并说明技术功和膨胀 功之间的关系。
? 8．对于闭口系统，引起系统熵变的因素有哪些？ 开口系统呢？
T-s图，并说明其耗功量的大小关系。
7、定性画出内燃机三种理想循环的p-v ，T-s图。
8、在T-s图上画出采用再热的郎肯循环循环图，并定性说明 再热循环对循环热效率的影响。
9、画出蒸汽压缩制冷系统的T-s 图，并说明各个过程是在哪 个设备中完成的。
三、简答题
? 1．绝热刚性容器用隔板分成 A、B相同的两部分， A侧充满空气， B侧为真空，分析突然抽掉隔板后 气体的状态参数（热力学能、焓、熵）如何变化？
工程热力学 期末复习题
Hale Waihona Puke 一、判断题1. 平衡状态一定是稳定状态×。 2. 热力学第一定律的实质是能量守恒定律。 √ 3．公式d u = cv d t适用于理想气体的任何过程。√ 4．容器中气体的压力不变则压力表的读数也绝对不会改变。 × 5．在T—S图上，任意二条可逆绝热过程线不能相交。√ 6．膨胀功与流动功都是过程量。√ 7．当把一定量的理想气体从相同的初始状态压缩到相同的终压 力时，以可逆定温压缩过程最为省功。 √ 8．可逆过程是指工质有可能沿原过程逆向进行，并能恢复到初 始状态的过程。 ×
4、在p-v 图及T-s图上画出空气的n=1.2的膨胀过程1-2和 n=1.6的压缩过程1-3，并确定过程1-2和1-3中功和热量的 正负号及初终态热力学能的大小。
5、在T-s图上画出下面两各热力过程： 1)k=1.4的空气，多变压缩过程n=1.325； 2)n= 0.92的吸热过程。
6、画出单级活塞式压缩机将空气由相同初态，分别经定温 压缩、定熵压缩和多变压缩过程达到相同的终态压力的 p-v ，
9. 根据比热容的定义式c=dq/dT，可知理想气体的Cp为一过程量.
×
10. 自发过程为不可逆过程，非自发过程必为可逆过程×. 11．在管道内作定熵流动时，各点的滞止参数都相同。 √ 12．孤立系统的熵与能量都是守恒的。× 13．闭口绝热系的熵不可能减少。 √ 14．闭口系统进行了一个过程，如果熵增加了，则一定是从外界 吸收了热量。 × 15．理想气体的比焓、比熵和比定压热容都仅仅取决于温度。 × 16．实际气体绝热节流后温度一定下降。 × 17．任何不可逆过程工质的熵总是增加的，而任何可逆过程工质 的熵总是不变的。×
二、图示题
1、试在T-S图上定性的表示出n=1.2的理想气体的压缩过程， 并在图上用面积表示所耗过程功 w 或技术功w t 。 2、试将满足以下要求的多变过程表示在 p-V 图和T-s 图上（先 标出四个典型过程）：
（1）工质膨胀、放热；
（2）工质压缩、放热且升温。
3、将满足下列要求的理想气体的多变过程表示在 p—v图、 T—s图上。 1）工质升温、升压、放热； 2）工质膨胀、降温、放热。
1
2
? 2．平衡状态与稳定状态有何区别和联系，平衡状 态与均匀状态有何区别和联系 ?
? 3．绝热过程是定熵过程吗？多变过程是任意过程 吗？
? 4．如下图所示的电加热装置，容器中盛有空气， 并设有电阻丝，试问取什么为系统，系统与外界 交换的是热量；取什么为c 系统 ,系统与外界交换的 是电功；取什么为系统，系统与外界没有任何能 量交换。
18. 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率；× 19．混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。 × 20．热力学恒等式du=Tds-pdv与过程可逆与否无关。 × 21．当热源和冷源温度一定，热机内工质能够做出的最大功就是 在两热源间可逆热机对外输出的功。 √ 22．从饱和液体状态汽化成饱和蒸汽状态，因为气化过程温度未 变，所以焓的变化量Δh=cpΔT=0。 × 23．定压过程的换热量Q=∫cpdT仅适用于理想气体，不能用于实 际气体。 × 24．在p－v图上，通过同一状态点的定熵过程的斜率大于定温过 程的斜率。 √ 25. 压缩过程耗功是体积膨胀功，压气机耗功是技术功； √
? 13．蒸汽动力装置采用再热的根本目的是提高循 环的热效率吗？
? 14.画图分析新蒸汽参数对基本朗肯循环的热效率有 和影响？
? 15. 压缩蒸汽制冷循环采用节流阀代替膨胀机，压缩 空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？
? 16. 当湿空气的相对湿度 ? 固定不变时，湿空气的温 度增高，湿空气的含湿量 d、露点温度、湿球温度如 何变化？
? 9．是否一切熵增过程都是自发过程？可逆过程的 熵增必须为零？
? 10．简述制冷循环和热泵循环的异同点。
? 11．气体在喷管中流动，欲使超音速气流加速， 应采用什么形式的喷管？为什么？
? 12．在内燃机混合加热理想循环、定容加热理想 循环及定压加热理想循环中，提高压缩比都可使 循环热效率提高，试从第二定律分析其原因。
26．供热量一定，用电炉取暖与用热泵式空气取暖耗电量一样多。×
27．渐缩喷管出口截面参数不变，背压提高，则喷管流量下降。× 28．工质在变截面管道内流动，管道的最小截面即为临界截面。 × 29．对于渐放型喷管，当进口流速为亚音速时，可是气流压力升高 ×。 30. 对于未饱和空气，干球温度≥湿球温度≥露点温度。 √ 31．湿空气的相对湿度愈大，则其水蒸气分压力愈大。 32. 相对湿度越大则空气的含湿量越高； × 33．已知湿蒸汽的压力与温度就可以确定湿蒸汽的状态。 × 34．滞止参数是工质经定熵滞止后得到的状态参数。 √ 35．露点温度等于空气中水蒸气分压力对应的饱和温度。 √
? 17．简述干球温度、湿球温度、露点之间的区别。
? 18．如果选取燃气轮机装置理想循环的最佳增压比， 是否意味着可获得最高的循环热效率，为什么？
? 2. 将一根即 m ? 0.36 kg的金属投入mw ? 9 kg 的水中，初始时金属棒的温度Tm,i ? 1060 K， 水的温度Tw ? 295K，比热容分别为