工程热力学试题答案
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4、闭口系统功的计算式W = U1－U2(A)
(A)适用于可逆与不可逆的绝热过程。
(B)只适用于绝热自由膨胀过程。
(C)只适用于理想气体的绝热过程。
(D)只适用于可逆绝热过程。
5、下面那个过程是可逆过程。（C）
（A）.可以从终态回复到初态的（B）.没有摩擦的
（C）.没有摩擦的准静态过程（D）.没有温差的
[解]活塞式内燃机定容加热循环的图示见a)、b)图示
，理论热效率由(6-5)式得：
循环净功
最高温度 须先求出 ，因 过程是等熵过程，由(3-89)式得
因为
所以
最高压力 须先求出 和 过程是定容过程，因此
即
所以
则
1．采用孤立系统熵增原理证明
(1) ，可逆
(2) ，不可逆
(3) ，不可能
(4)
2．采用卡诺定理证明
(1) 可逆
(2) ，不可逆
(3) ，不可能
(4)
3．采用克劳修斯积分计算证明
(1) ，可逆
(2) ,不可逆
(3) ，不可能
(4)
（二）已知活塞式内燃机定容加热循环的进气参数为p1=0.1 MPa、t1=50℃，压缩比 ，加入的热量q1=750 kJ/kg。试求循环的最高温度、最高压力、压升比、循环的净功和理论热效率。认为工质是空气并按定比热容理想气体计算。
6、不可逆循环的熵产必然是（B）。
A、等于零B、大于零C、小于零
7、确定湿蒸汽状态的一组参数是C
(A)p、T;(B) , （C）T,X(D)上述三者之一
8、同一地点，普通锅中的开水与高压锅中的开水（D）
(A)温度相同，压力不同;（B）压力相同,温度不同
(C)压力相同,温度相同;（D）压力不同,温度不同
[证明] 可由计算熵增办法证明。将热源 、冷源 和热机考虑为一个孤立系，因整个过程是可逆的，因此
即
所以
五、综合应用题：（每题15分，共30分）
（一）某热机在每个循环中从T1=600K的高温热源吸收Q1=419kJ的热量和可逆地向T2=300K的低温热源假设分别排出(1)Q2=209.5kJ；(2) Q2=314.25kJ；(3) Q2=104.75kJ热量，请分别利用卡诺定理、孤立系统熵增原理、克劳休斯积分不等式计算证明，在这三种情况中，哪个是不可逆的、哪个是可逆的和哪个是不可能的？并对不可逆循环计算出其不可逆损失，大气环境温度T0=300K（20分）
12、理想气体的热力学能、焓和熵不仅仅是温度的单值函数。（√）
13、处于平衡状态的热力系，各处应具有均匀一致的温度和压力。（√）
14、水蒸气在定温过程中 。（×）
15、理想气体绝热节流后温度不变。（√）
二、选择题（将正确答案对应的字母填入括弧中，每题1分，共15分）
1、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）。
A、小B、二者相等C、大
14、制冷系数ε可以是（A、B、C）。
A、大于1 B、等于1 C、小于1
15、供热系数ζ可以是（A、B、C）。
A、大于1 B、等于1 C、小于1
三、简单计算：(每题10分，共30分)
（一）某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安装有压力表，如下图所示。压力表B上的读数为75kPa, 压力表C上的读数为0.11MPa。如果大气压力为97kPa，试确定压力表A上的读数及容器两部分内空气的绝对压力。(10分)
解：P1=Pc+Pb=0.11MPa+0.097MPa=0.207MPa
∵P1=PB+P2∴P2= P1-PB=0.207-0.075=0.132MPa
∵P2=PA+Pb∴PA= P2-Pb=0.132-0.097=0.035MPa
（二）系统经一热力过程，放热8kJ，对外作功26 kJ。为使其返回原状态，对系统加热6 kJ，问需对系统作功多少？
北京信息科技大学
2008~2009学年第1学期
《工程热力学》课程期末考试试卷答案
授课系别：机电工程学院适用班级：车0601-车0602考试形式：闭卷
班级： 姓名： 学号：
题号
一
二
三
四
五
六
七
总分
得分
一、判断题（正确√，错误×，每题1分，共15分）
1、闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少 （×）
2、容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。 （×）
7、工质经历一可逆循Leabharlann Baidu，其∮d s =0，而工质经历一不可逆循环，其∮d s＞0。（×）
8、任何动力循环，循环净功w0总等于循环净热量q0，即总有w0= q0。（√）
9、稳定流动系统进出口工质的状态相同。（×）
10、不可能从单一热源取热使之完全变为功。（×）
11、通用气体常数对实际气体和理想气体都是一个不变的常数。（×）
（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。
2、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）。
（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
3、工质熵减少的过程（B）
（A）不能进行（B）可以进行
（C）必须伴随自发过程才能进行
9、在所列的压力中哪个不是状态参数（B、C）。
A、绝对压力B、分压力C、表压力
10、功损来自于（C）。
A、不等温传热B、物质交换C、运动摩擦
11、不可逆损失来源于（A、B、C）。
A、运动摩擦B、不等温传热C、任何耗散效应
12、干度χ的取值可以是（A、C）。
A、χ=1 B、χ>1 C、χ<1
13、卡诺热机效率比实际热机效率（C）。
3、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。 （√）
4、工质经过不可逆过程的熵变必然等于经历可逆过程的熵变。 （×）
5、对于过热水蒸气，干度 。 （×）
6、系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下，不考虑外力场作用，宏观热力性质不随时间而变化的状态。（√）
解：根据能量方程有
(kJ)
（三）请画出朗肯循环的p-v图、T-s图和h-s图并推导朗肯循环的热效率。
解：p-v图、T-s图和h-s图如下：
泵功一般很小，占0.8~1%，忽略泵功
所以，朗肯循环的热效率为：
四、证明题：(10分)
有二物体质量相同，均为m；比热容相同，均为cp（比热容为定值，不随温度变化）。A物体初温为TA，B物体初温为TB（TA> TB）。用它们作为热源和冷源，使可逆热机工作于其间，直至二物体温度相等为止。试证明： 二物体最后达到的平衡温度为
(A)适用于可逆与不可逆的绝热过程。
(B)只适用于绝热自由膨胀过程。
(C)只适用于理想气体的绝热过程。
(D)只适用于可逆绝热过程。
5、下面那个过程是可逆过程。（C）
（A）.可以从终态回复到初态的（B）.没有摩擦的
（C）.没有摩擦的准静态过程（D）.没有温差的
[解]活塞式内燃机定容加热循环的图示见a)、b)图示
，理论热效率由(6-5)式得：
循环净功
最高温度 须先求出 ，因 过程是等熵过程，由(3-89)式得
因为
所以
最高压力 须先求出 和 过程是定容过程，因此
即
所以
则
1．采用孤立系统熵增原理证明
(1) ，可逆
(2) ，不可逆
(3) ，不可能
(4)
2．采用卡诺定理证明
(1) 可逆
(2) ，不可逆
(3) ，不可能
(4)
3．采用克劳修斯积分计算证明
(1) ，可逆
(2) ,不可逆
(3) ，不可能
(4)
（二）已知活塞式内燃机定容加热循环的进气参数为p1=0.1 MPa、t1=50℃，压缩比 ，加入的热量q1=750 kJ/kg。试求循环的最高温度、最高压力、压升比、循环的净功和理论热效率。认为工质是空气并按定比热容理想气体计算。
6、不可逆循环的熵产必然是（B）。
A、等于零B、大于零C、小于零
7、确定湿蒸汽状态的一组参数是C
(A)p、T;(B) , （C）T,X(D)上述三者之一
8、同一地点，普通锅中的开水与高压锅中的开水（D）
(A)温度相同，压力不同;（B）压力相同,温度不同
(C)压力相同,温度相同;（D）压力不同,温度不同
[证明] 可由计算熵增办法证明。将热源 、冷源 和热机考虑为一个孤立系，因整个过程是可逆的，因此
即
所以
五、综合应用题：（每题15分，共30分）
（一）某热机在每个循环中从T1=600K的高温热源吸收Q1=419kJ的热量和可逆地向T2=300K的低温热源假设分别排出(1)Q2=209.5kJ；(2) Q2=314.25kJ；(3) Q2=104.75kJ热量，请分别利用卡诺定理、孤立系统熵增原理、克劳休斯积分不等式计算证明，在这三种情况中，哪个是不可逆的、哪个是可逆的和哪个是不可能的？并对不可逆循环计算出其不可逆损失，大气环境温度T0=300K（20分）
12、理想气体的热力学能、焓和熵不仅仅是温度的单值函数。（√）
13、处于平衡状态的热力系，各处应具有均匀一致的温度和压力。（√）
14、水蒸气在定温过程中 。（×）
15、理想气体绝热节流后温度不变。（√）
二、选择题（将正确答案对应的字母填入括弧中，每题1分，共15分）
1、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）。
A、小B、二者相等C、大
14、制冷系数ε可以是（A、B、C）。
A、大于1 B、等于1 C、小于1
15、供热系数ζ可以是（A、B、C）。
A、大于1 B、等于1 C、小于1
三、简单计算：(每题10分，共30分)
（一）某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安装有压力表，如下图所示。压力表B上的读数为75kPa, 压力表C上的读数为0.11MPa。如果大气压力为97kPa，试确定压力表A上的读数及容器两部分内空气的绝对压力。(10分)
解：P1=Pc+Pb=0.11MPa+0.097MPa=0.207MPa
∵P1=PB+P2∴P2= P1-PB=0.207-0.075=0.132MPa
∵P2=PA+Pb∴PA= P2-Pb=0.132-0.097=0.035MPa
（二）系统经一热力过程，放热8kJ，对外作功26 kJ。为使其返回原状态，对系统加热6 kJ，问需对系统作功多少？
北京信息科技大学
2008~2009学年第1学期
《工程热力学》课程期末考试试卷答案
授课系别：机电工程学院适用班级：车0601-车0602考试形式：闭卷
班级： 姓名： 学号：
题号
一
二
三
四
五
六
七
总分
得分
一、判断题（正确√，错误×，每题1分，共15分）
1、闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少 （×）
2、容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。 （×）
7、工质经历一可逆循Leabharlann Baidu，其∮d s =0，而工质经历一不可逆循环，其∮d s＞0。（×）
8、任何动力循环，循环净功w0总等于循环净热量q0，即总有w0= q0。（√）
9、稳定流动系统进出口工质的状态相同。（×）
10、不可能从单一热源取热使之完全变为功。（×）
11、通用气体常数对实际气体和理想气体都是一个不变的常数。（×）
（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。
2、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）。
（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
3、工质熵减少的过程（B）
（A）不能进行（B）可以进行
（C）必须伴随自发过程才能进行
9、在所列的压力中哪个不是状态参数（B、C）。
A、绝对压力B、分压力C、表压力
10、功损来自于（C）。
A、不等温传热B、物质交换C、运动摩擦
11、不可逆损失来源于（A、B、C）。
A、运动摩擦B、不等温传热C、任何耗散效应
12、干度χ的取值可以是（A、C）。
A、χ=1 B、χ>1 C、χ<1
13、卡诺热机效率比实际热机效率（C）。
3、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。 （√）
4、工质经过不可逆过程的熵变必然等于经历可逆过程的熵变。 （×）
5、对于过热水蒸气，干度 。 （×）
6、系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下，不考虑外力场作用，宏观热力性质不随时间而变化的状态。（√）
解：根据能量方程有
(kJ)
（三）请画出朗肯循环的p-v图、T-s图和h-s图并推导朗肯循环的热效率。
解：p-v图、T-s图和h-s图如下：
泵功一般很小，占0.8~1%，忽略泵功
所以，朗肯循环的热效率为：
四、证明题：(10分)
有二物体质量相同，均为m；比热容相同，均为cp（比热容为定值，不随温度变化）。A物体初温为TA，B物体初温为TB（TA> TB）。用它们作为热源和冷源，使可逆热机工作于其间，直至二物体温度相等为止。试证明： 二物体最后达到的平衡温度为