工程热力学试卷终极版

工程热力学考试试卷

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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.根据熵的定义T

q s rev δ=

d ，

热量是过程量，所以熵也是过程量。（×）

5.等温过程的膨胀功与与吸收的热量相等。（×）

6.v p -图上，理想气体的等熵线比等温线陡；s T -图上，理想气体的等压线比等容线陡。（×）

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。（×）

11.w du q δδ+=及pdv dT c q v +=δ二式均适用于任何工质，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.试在s T -图上把理想气体两状态间热力学能及焓的变化表示出来。 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 的范围，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。

答：1-2过程：0-<<∞n ，压缩、放热、降温、降压。 1-3过程：10<

MPa p b

1.0=。初始时刻b p p =1，C t ︒=271

，

对气缸缓缓加热，直至a 15.02MP p =，C t ︒=2072。若g 1.01K m =，空气比热力学能{}{}k T 0.72kg /k =J u 。求：从初态到终态过程的加热量Q 。

解：取气缸内的空气为系统——闭口系。 确定空气初终态体积：

3

6

11

10861.010

1.0)27327(2871.0m p T mR V g =⨯+⨯⨯=

= 3

6

2

2

209184.010

15.0)273207(2871.0m p T mR V g =⨯+⨯⨯==

弹簧初终态变形量：

()

m A V V x x 0457.02.00861

.009184.0,02

1221=⨯-=-==π

missed.........................................................................................

根据热力学第一定律：J W U Q k 844.1896.12884.5=+=+∆= 2.Kg 5的空气由初态K T 3001=，MPa p 25.01=，经可逆定温过程到达终态MPa p 15.02=。试求此过程的Q 、W 、U ∆、H ∆。

解：可逆等温过程：12T T =；12u u =；12h h = 0

1212=-=-=∆mu mu U U U ；

01212=-=-=∆mh mh H H H

kJ p p T mR W W U Q g 91.21910

15.01025.0ln 300287.05ln 6

6

211=⨯⨯⨯⨯⨯===+∆=missed……………………………..

3.推导理想气体定值比热容，多变过程初、终态熵变为：

()1

2ln 1p p

R k n k n s g --=

∆。

解：多变过程初终态温度关系：

n

n P P T T 11212-⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛= 比定压热容：g p R k k

c 1

-=

理想气体熵变：1

2

1121212ln ln 1ln ln p p R p p R k k

p p R T T c s g n

n g g p -⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=-=∆-

()()()1

21212ln 1ln ln 11p p R k n k n p p R p p R k n n k g g g --=---= 4.高温热源的温度为800K ，工质的温度为300K ，从高温热源向工质传递热量500KJ 。试求：1）温差传递引起的熵变；2）过程中不可逆性使热量的作功能力损失了多少？（环境温度为C ︒27）

解：1）取热源、工质为系统——孤立系。

热源的熵变化：K kJ T Q S r r /625.0800

500

-=-=-=∆ 工质的熵变化：K kJ T Q S /667.1300

500===

∆ K kJ S S S r iso /042.1667.1625.0=+-=∆+∆=∆

2）作功能力损失：kJ S T I iso 6.312042.13000=⨯=∆=

填空题

1、绝对压力高于大气压力时，绝对压力=大气压力+表压力；绝对压力低于大气压力时，绝对压力=大气压力—真空度。

2、热量与膨胀功都是过程量，热量通过温度差而传递热能，膨胀功通过体积差传递机械能。

3、可逆过程=准静态过程+无耗散效应。

4、外界对系统输入功80kJ ，同时系统向外界放热20kJ ，则系统热力学能的变化量为-60kJ 。

5、理想气体的热力学能和焓只是温度的函数。

判断题