工程热力学试卷与答案
一、是非判断：是在（）内画“＋”号，非在（）内画“—”号，每题1分，共10分
1、热力系是指所有参与热力过程的物体群（）。
2、绝热闭口系的熵增就是孤立系的熵增（）。
3、状态方程是描述状态参数之间关系的方程（）。
4、平衡状态是指在没有外界作用的条件下，热力系宏观性质不随时间变化
的状态（）。
5、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（）。
6、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（）。
7、理想气体的热力学能、焓和熵都仅仅是温度的单值函数（）。
8、理想气体绝热节流后温度不变（）。
9、在φ=1时，干球温度t湿球温度t
w 和露点温度t
d
不相等（）。
10、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（）。
二、选择填空：每题1分，共10分
1、绝热系与外界没有（）交换。
A、热量
B、物质
C、功
2、在所列的压力中哪个不是状态参数（）。
A、绝对压力
B、分压力
C、表压力
3、功损来自于（）。
A、不等温传热
B、物质交换
C、运动摩擦
4、不可逆损失来源于（）。
A、运动摩擦
B、不等温传热
C、任何耗散效应
5、干度χ的取值可以是（）。
A、χ=1
B、χ>1
C、χ<1
6、渐缩喷管出口气体的流速是（）。
A、M<1
B、M>1
C、M=1
7、不可逆循环的熵产必然是（）。
A、等于零
B、大于零
C、小于零
8、卡诺热机效率比实际热机效率（）。
A、小
B、二者相等
C、大
9、制冷系数ε可以是（）。
A、大于1
B、等于1
C、小于1
10、供热系数ζ可以是（）。
A、大于1
B、等于1
C、小于1
三、指出下列各对概念之间主要的区别每题2分，共10分
1、理想气体与实际气体
2、定容比热与容积比热
3、可逆过程与不可逆过程
4、熵流与熵产
5、饱和湿蒸气与饱和湿空气
四、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)
五、某热机在每个循环中从T
1=600K的高温热源吸收Q
1
=419kJ的热量和可逆地向
T 2=300K的低温热源假设分别排出(1)Q
2
=209.5kJ；(2) Q
2
=314.25kJ；(3)
Q
2
=104.75kJ热量，请用两种方法计算证明，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T
=300K（20分）
六、温度为300K天然气（甲烷）绝热节流后压力由4MPa降为2MPa，试求(1)节流造成天然气比熵的增加ΔS；(2)节流造成天然气熵产S
g
；(3)如果天然气由上述参数经过膨胀透平进行可逆绝热膨胀，压力也降为2MPa，那么每kg天然气将能作出多少功？(4)将节流过程和可逆绝热膨胀过程分别画在T-S图和P-V图上。
天然气（甲烷）视为定比热理想气体，κ
0=1.3，R
g
=518.3J / (kg ·K) (10分)
七、如图所示，一次抽汽回热循环，蒸汽初压力，初温，抽汽压力，，并已知各点值如下：，，
，，，
，锅炉总加热量试求：(1)锅炉内水的质量流量；
(2)两台水泵总耗功率；(3)汽轮机作功率；(4)冷凝器放热；(5)循环热效率。(25分)
八、蒸汽动力循环中，蒸汽轮机排气压力是否越低越好？降低有哪些限制？(5分
2007年秋季学期工程热力学答案（A卷）一、
1．（－）；2．（＋）；3．（－）；4．（＋）；5．（－）；6．（＋）；7．（－）；8．（＋）；
9．（－）；10．（＋）。
二、
1．A；2．B、C；3．C；4．A、B、C；5．A、C；6．A、C；7．B；8．A、B、C；9．A、B、C；10．A。
三、
1．可逆过程沿原路反向进行使系统恢复到原状态之后，给系统和外界均没有留下任何影响；不可逆过程沿原路反向进行使系统恢复到原状态之后将给外界留下某种不可消除的影响。
2．二者差异在体积和作用力上，理想气体分子本身无体积，分子间无作用力，而实际气体恰恰相反。
3．二者计量的基础单位相同，容积比热是以单位体积（容积m3）来计算；而定容比热是以单位质量（kg）来计算，而且比容是不变的。
4．二者差别在于起因不同。熵流来自热力系与外界间的相互作用（热量交换、质量交换）引起的熵的变化量；熵产来自热力系内部不可逆因素（内摩擦、内热流等）所造成的熵的产生量。
5．二者差别有二，其一，湿蒸气是一种化学成分H
2
O构成的，而饱和湿空气是空气和水蒸气多种化学成分构成的；其二，饱和湿蒸气是饱和液体（水）和干饱和蒸汽的混合物，其中水和蒸汽都是饱和的；饱和湿空气虽是干空气和水蒸气的混合物，其中水蒸气是饱和的，但空气远未达到饱和。
四、
解：P
1=P
c
+P
b
=0.11MPa+0.097MPa=0.207MPa
∵P
1=P
B
+P
2
∴P
2
= P
1
-P
B
=0.207-0.075=0.132MPa
∵P
2=P
A
+P
b
∴P
A
= P
2
-P
b
=0.132-0.097=0.035MPa
五、
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)
六、
(1)甲烷视为定比热理想气体，绝热节流过程温度不变，因而其比熵的增加为
(2)
(3)
(4)图七、
解：先求出抽气量α
4点焓值：
由回热器能量方程，可得
(1)锅炉内的水质流量
(2)水泵耗功
(3)汽轮机功率
(4)冷凝器放热量
(5)循环热效率
八、蒸汽动力循环中蒸汽轮机的排气压力P
2
并不是越低越好。从汽轮机自身膨
胀作功这个局部来看，在初态不变的前提下，P
2
越低，蒸汽在汽轮机中膨胀做功
越多，当然有利。但是从装置全局分析，并非P
2越低越好。因为，P
2
↓，必然要
求凝汽器真空度↑，→凝汽器换热面积↑，→冷却水量↑，→冷却管径↑，→冷却水泵耗功↑=〉导致制造成本、初投资和运行费用增加。综合考虑这些因素，P
2
↓未必带来整体装置经济性↑，这是一个经济性限制。还有蒸汽轮机排汽为饱
和湿蒸气，排汽压力P
2↓，取决于排气温度t
2
↓,这个t
2
总要比冷却水温高，才
能有效冷却放热，而冷却水温度只能维持在0-350C，必须在零度以上。综合这些
因素之后，排汽温度t
2大约为300C左右。所以P
2
大约为0.05MPa左右，这是P
2
↓
的传热学限制。还有个限制就是如果P
2太低了，则会造成y
2
↑，导致汽轮机低
压缸末级蒸汽湿度过大，不利于汽机安全运行。
－、单选题（40分，每题2分）
1．比热是过程量，定压比热 B 。
A. 表示比体积一定时比内能随温度的变化率
B. 是温度与压力的状态函数
C. 与系统质量成正比
D. 也是过程量 2．对闭口系任意微元过程, 若系统的熵变等于零, 则___ C ___。
A. 该过程可逆
B. 该过程不可逆
C. 无法判定过程的可逆与否
D. 必为吸热过程
3．概括性卡诺循环热机的效率可以表示为____ A_____。 A. 1net W Q η=
B. 122T T T η-=
C. 1net
Q
W η= D. 212T T T η=-
（下标“1”表示高温，“2”表示低温，“net ”表示循环） 4．理想气体多变过程的比热为 _ D __ 。 A. n p c n
=-v B. n p c n =v C. 1n n k c c n -=-p D. 1
n n k
c c n -=-V 5．在压缩比相同、吸热量相同时，定容加热循环（Otto ）、定压加热循环（Diesel ）和混合
加热循环的效率(tV tp tm ηηη、
、)大小依次为_____ B _____。 A. tp tm tV ηηη>> B. tV tm tp ηηη>> C. tp tV
tm ηηη>> D.
tV tp tm ηηη>>
6．对于闭口系绝热过程，错误的表述是 D 。
A. 熵变等于熵产
B. 过程功的大小等于内能差
C. 熵变必大于零
D. 必为等熵过程
7. 准平衡过程是指___ B ___的过程。
A. 弛豫时间很长
B. 不平衡势差无限小
C. 温差无限小
D. 压差无限小
8．理想气体的比内能和比焓_____ C ____。
A. 是温度与压力的函数
B. 是压力的函数
C. 在初终态压力不同,温度相同时的变化值相同
D. 在初终态压力相同,温度不相同时的变化值相同
9．q du pd δ=+v 适用于____ C ___。
A. 定压过程
B. 准平衡过程
C. 无耗散的准平衡过程
D. 理想气体的任意过程
10．湿空气 B 。
A. 可当作纯物质来处理
B. 中的干空气与水蒸汽均可视为理想气体
C. 中的干空气与水蒸汽的状态由分体积定律确定
D. 中的干空气必须视为混合物 11．在理想气体压容图上，等熵线____ C _____。 A. 的斜率为p k
v B. 比等温线平缓 C. 比等温线陡 D. 的斜率为 p v
12．闭系经历一不可逆循环，作循环功5KJ, 则___ D __。
A. 熵变小于零
B. 循环热小于5KJ
C. 熵变大于零
D. 循环热等于5KJ
13．空气的平均分子量为28.97, 定压比热 p c =1004 J/(kg.K), 其定容比热为___ A ____ J/(kg.K)。
A. 717
B. 0.717
C. 1006
D. 2006 14.、热量 (E x,Q ) A 。
A. 是过程量
B. 是状态量
C. 恒为正
D. 恒为负 15．相同初终态参数条件下，不可逆过程的 B 。
A. 熵变一定大于可逆过程的熵变
B. 焓差一定等于可逆过程的焓差
C. 熵变一定小于可逆过程的熵变
D. 焓差一定小于可逆过程的焓差
16．1kg 理想气体在一容器内作绝热自由膨胀, 体积扩大了两倍， 熵差为__ A _。 A. 2g R n B. 2R n C. 122V g c n
R n + D. 1
22
V g c n R n -
17．湿空气的相对湿度 ＝100％时，表明空气中 B 。
A. 只有水蒸气
B. 的水蒸气处于饱和状态
C. 的水蒸气的绝对含量很高
D. 的干空气处于饱和状态 18．湿空气的状态可以由 A 确定。
A. 3个强度参数
B. 总压与干球温度
C. 总压与相对湿度
D. 比焓和湿球温度
19．摄氏温标 B 。
A. 是经验温标
B. 是由热力学温标导出的温标
C. 有两个基准点
D. 在水的冰点与沸点无量测误差 20．与理想气体比较，实际气体的最大两个特点是 A 。
A. 分子占有体积和分子间有作用力
B. 分子占有体积和压缩因子等1
C. 压缩因子等于1和分子间有作用力
D. 以上选择都不对
二、作图题（10分, 每题5分）
1． 定性地画出具有回热的燃气轮机装置示意图。并在T -s 图上定性地画出各个不同的热
力过程，并说明这些过程各在哪个部件内完成的，其特点是什么？
气轮机
压气机
燃烧室
1
2
5
3
6
4
回热器
2．在T -s 图上表示每公斤理想气体由状态1等熵可逆膨胀到状态2时膨胀功的大小。并说
明为什么。
12121331u u u u q =-=-==w 阴影面积
三、简述题（20分，每题10分）
1． 简述热量的定义。在热力系统中有绝热闭口系的定义，在开口系统中，由于有流体的进
出，就不可能有绝热开口系，该说法对否？分析之。
1
2
6
4○
S s
T
3
5
回热器 （等压吸热）
回热器
（等压放热）
气轮机 （等熵膨胀）
压气机
（等熵压缩）
燃烧室 （等压燃烧）
1
3
s
○
V 2
○
T T
○S
偱环
T 2
T 1
2
Q 1
Q W
答：热量是过程量，是体系与体系之间或体系与环境之间通过温差传递的无序能量。开口系也可以是绝热的，因为流体进出带进和带出的是流体的焓与动势能。
2． 在循环最高温度与最低温度一定的条件下，说明Brayton 循环（布雷顿定压加热循环）
的循环功和增压比之间的关系，热效率和增压比之间的关系，并给出最佳热效率和极限热效率的定义。
答：Brayton 循环的热效率仅随增压比的升高而升高，当增温比一定时增压比存在一最大值，此时的热效率称为极限热效率。当增压比从最小（等于1）变到最大时，循环功并非单调增，而是在增压比最小与最大值间存在一最佳增压比，此时循环功最大。最佳增压比对应热效率称最佳热效率。
四、计算题（30分，每题15分）
1. 欲设计一热机，使之能从973K 的高温热源吸热2000kJ ，并向温度为303K 的冷源放热800kJ 。（1）此循环能否实现？（2）若把此热机当制冷机用，从冷源吸热800kJ ，能否向热源放热2000kJ ？若使之从冷源吸热800kJ ，至少消耗多少功，并向热源放热多少？。 解： （1）
121220008000.5848/0973303r Q Q Q
kJ k T T T δ=+=-=-
可实现 （2）
12122000800
0.5848/0973303
r
Q Q Q
kJ k T T T δ=
+=-+=>?
不可行
（3） 可逆循环耗功最少
121128000973303
r
Q Q Q Q
T T T δ=
+=+=?
12568.98Q kJ =- 122568.988001768.98W Q Q kJ =+=-+=-
2. 某燃气轮机装置循环为Brayton 循环，即定压加热循环。燃烧室出口温度为t 3=800℃，压气机进口为环境大气压p 1＝0.1MPa ，环境温度t 1=20℃，压气机出口压力p 2=0.8MPa 。循环功率为800KW ，取空气的c p =1004 J/(kg·K)，k =1.4，试求空气的最小质量流量。
1
2
3
4
○S v
p
○
S ○
P ○P
解：10.42 1.4
211293.158
531.03k k
p T T K p -??
==?= ?
??
1
432
293.15/531.031073.15592.43T T T K T =
=?= ()3421()10041073.15592.43531.03293.15243.82/net p c T T T T kJ Kg
=--+=?--+=w /800/243.82 3.28/s m i net q P kg ===w
工程热力学Ⅰ（A 卷）
（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 303.95kJ
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）
12iso T T R S S S S S ?=?+?+?+?W iso 0S ?=
对热机循环子系统：
1分
1分
根据卡诺定理及推论：
1分
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
B
隔板
A
自由膨胀
12
12
00
ISO
Q Q
S
T T
-
?=+++
R
S
?=
22
t t,C
11
11
Q T
Q T
ηη
==-=-
iso
S
?=
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 。
7. 高、低温热源的温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数是否就愈大，愈有利？试证明你的结论。
答：否，温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数愈小，耗功越大。（2分）
证明：T
T
w q T T T R ?==-=
22212ε，当2q 不变，T ?↑时，↑w 、↓R ε。即在同样2q 下
(说明得到的收益相同)，温差愈大，需耗费更多的外界有用功量，制冷系数下降。（3分）
8. 一个控制质量由初始状态A 分别经可逆与不可逆等温吸热过程到达状态B ，若两过程中热源温度均为r T 。试证明系统在可逆过程中吸收的热量多，对外做出的膨胀功也大。
答：经历可逆或不可逆定温过程后，按题给两种情况下过程的初、终状态相同，因而系统的熵变相同。由系统的熵方程g f s s s +=?，对于可逆过程其熵产为零，故热熵流将大于不可逆过程。可见，可逆过程的热量将大于不可逆过程；（3分）
由热力学第一定律，w u q +?=，因过程的初、终状态相同，热力学能变化?u 相同，故可逆与不可逆两种情况相比，可逆过程的过程功亦较大。（2分）
二、作图题：（每小题5分，共10分）
1. 试在所给参数坐标图上定性地画出理想气体过点1的下述过程，分别指出该过程的过程
指数n 应当在什么数值范围内 (图中请标明四个基本过程线)： 1）压缩、升温、吸热的过程 2）膨胀、降温、吸热的过程。
p v
T
s
1
1
p v
1
n=0
n=1n=k
±∞
=n (1)(2)T
s
1
n=0
n=1n=k
±∞
=n (1)
(2)
答： (1) k n >； (2) k n <<1
评分：四条基本线（2分）两条曲线（2分）n 取值（1分）
2. 如图所示T －s 图上理想气体任意可逆过程1－2的热量如何表示？热力学能变化量、焓变化量如何表示？若过程1－2是不可逆的，上述各量是否相同？(请写出简明的作图方法。)
答：对可逆过程，热量为面积1-m-k-2-1，热力学能变化量为面积1-m-n-2v -1，焓变化量为1-m-g-2p -1。
对不可逆过程，热量无法表示，热力学能和焓变化量相同
T
s
12
T
s
1
2
m n
k
2v
2p
g
T=const
三、计算题：（共50分）
1. 压气机在95 kPa 、25 ℃的状态下稳定地以340 m 3/min 的容积流率吸入空气，进口处的空气流速可以忽略不计；压气机排口处的截面积为0.025 m 2，排出的压缩空气的参数为200 kPa 、120 ℃。压气机的散热量为60 kJ/min 。已知空气的气体常数Rg=0.287 kJ/(kg.K)，比定热容c V =0.717 kJ/(kg.K)，求压气机所消耗的功率。（16分） 解：
以压气机中空气为研究对象，其稳定工况的能量方程为
0)2()2(22
2
212
11=++-+++-???
?
m gz c h m gz c h W Q sh
即
???
?
++-+++=m gz c h m gz c h Q W sh
)2()2(22
2
21211 （a ）
其中：)/(100060
10603
s J Q -=?-
=?
)/(2944.660
340
)25273(2871095311s kg T R V p m g =?+??==?
?
m
z s m c 0/01=?≈
)
/(0.95380)25120()717273()/(99.141025
.010200)120273(2872944.6123222222s J T c h h h s m A p T mR A m c p g =-?+=?=-=?=??+??===
?
?
ρ 将以上数据代入式（a ），可得压气机所消耗的功率为：
)/(10648.6)2
99.1410.95380(2944.6100052
s J W sh ?-=--?+-=?
2. 在高温环境中有一容器，A 侧装有2 kg 氮气，压力为0.07 MPa ，温度为67℃； B 侧装有8 kg 氮气，压力为0.1 MPa ，温度为17℃，。A 和B 的壁面均为透热壁面，它们之间用管道和阀门相连，见附
图。现打开阀门，氮气由B 流向A 。氮气可视为理想气体，已知气体常数R g,N 2 = 297 J/(kg·K)，过程中的平均定容比热容c v = 0.742 kJ/( kg·K)，若压力平衡时容器中气体温度为t 2 = 40℃，试求：⑴平衡时终压力P 2；⑵吸热量Q ；⑶气体的熵变。（18分） 解：⑴容器A 和B 的容积分别为
36
1A 1A g A A m 8851.21007.03402972=???==P T R m V 36
1B 1B g B B m 8904.6101.02902978=???==P T R m V （4分） 取A+B 中的气体为系统（CM ），
m = m A + m B = 2 +8 =10 kg
V = V A + V B = 2.8851 + 6.8904 = 9.7755 m 3（2分）
终态时的气体压力
MPa 0951.07755
.9313297102g 2=??==V T mR P （2分）
⑵按题给，系统不对外作功，有
kJ
46.96222646.2322)29083402(742.0313742.010)
(B1B A1A v 2v =-=?+??-??=+-=?=T m T m c T mc U Q （5分）
⑶原在A 中的氮气熵变（2分） kJ/K 3540.0)07
.00951.0297ln .06727340273039ln .1(2)P P ln R T T ln
c (m S A 2g A 2p A A -=-++?=-=? 原在B 中的氮气熵变（2分）
kJ/K 7538.0)1
.00951.0297ln .01727340273039ln .1(2)P P ln R T T ln
c (m S B 2g B 2p B B =-++?=-=? 全部氮气的熵变
kJ/K 3998.07538.03540.0S S S B A =+-=?+?=?（1分）
3. 将100 kg 温度为30 ℃的水与200 kg 温度为80 ℃的水在绝热容器中混合，假定容器内壁与水之间也是绝热的，且水的比热容为定值，取K)kJ/(kg 187.4?=c ，环境温度为17 ℃。求混合过程导致的可用能损失？（16分）
解：以绝热熔器内水为研究对象，由其能量方程可得
cT m m cT m cT m )(212211+=+
可得
N 2 8 kg 0.1 MPa 17 ℃
N 2
2 kg 0.07MPa
67℃
K
m m T m T m T 33.336200100353
200303100212211=+?+?=++=
水的混合过程的熵变为
g f S S S +=?
由于绝热0=f S
)
/(186.3353
33
.336ln 187.420030333.336ln 187.4100ln ln
2
211K kJ T T
c m T T c m S S g =?+?=+=?=
混合过程的做功能力的损失为
)(94.923186.32900kJ S T I g =?==
工程热力学（机械2005级）试题参考答案 2007 -- 2008 学年 上 学期 时间120分钟 工程热力学 课程 32 学时 2 学分 考试形式： 开 卷 专业年级： 机械05级 总分100分，占总评成绩 70 %
一、
填空（每空2分，总计20分）
1、基本热力学状态参数有：（压力）、（温度 ）、（体积）。
2、理想气体的热力学能是温度的（单值）函数。
3、热力平衡的充要条件是：（系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零）。
4、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（熵产）。
5、卡诺循环由（两个可逆定温和两个可逆绝热）热力学过程组成。
6、熵增原理指出了热力过程进行的（方向）、（限度）、（条件）。 二、
简答题（20分）
方法二
图2
1、（5分）如图1，某种理想气体有两任意过程a-b 和a-c ，已知b ，c 在同一可逆绝热线上，试问：Δu ab 和Δu ac 哪个大？
解：（方法一）
过b 、c 分别作等温线，因为c b T T >，故c b u u >
ab b a ac c a u u u u u u ?=->?=-即 （方法二）考虑过程b -c
c b q u w u u w =?+=-+
0c b
q v v w =>>
c b u u >，ac ab u u ?>?
2、（5分）某理想气体经历4个过程，如图2所示。 （1）将各过程画在p-v 图上，并说明作图过程； （2）指出过程加热或放热，膨胀或压缩。 解： 因为：w u q +?=
1-3：131n k -<<，且313S T T >1及
>0,<0u q ? 所以<0w
边压缩边放热
1-2：122121T 方法一 图1 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 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） 1．湿蒸汽的状态参数p,t,v,x 中，不相互独立的一对是（D ）D ．(p,t)2．在不可逆循环中（B ）A ． ??>?ds T q B ． ??t w >t C ．t DP =t w =t D ．t w > t DP >t 6．如果孤系内发生的过程都是可逆过程，则系统的熵（C ） A ．增大 B ．减小 C ．不变 D ．可能增大，也可能减小21．理想气体的可逆过程方程式=n pv 常数，当n ＝ ∞ 时，即为等体过程。 7．pdv dT c q v +=δ适用于（A ）A ．可逆过程，理想气体 B ．不可逆过程，理想气体 C ．可逆过程，实际气体 D ．不可逆过程，实际气体 8．电厂蒸汽动力循环回热是为了（C ）A ．提高循环初参数 B ．降低循环终参数C ．提高平均吸热温度 D ．提高汽轮机的相对内效率 9．活塞式压气机采取分级压缩（ C ）A ．能省功 B ．不能省功 C ．不一定省功 D ．增压比大时省功 10．理想情况下活塞式压气机余隙体积的增大，将使生产1kg 压缩空气的耗功量（C ）A 增大 B ．减小C ．不变 D ．的变化视具体压缩空气的耗功量 11．下列各项中，不影响燃烧过程热效应的是（C ）A ．反应物的种类 B ．反应温度C ．反应速度D ．反应压力 12．欲使亚声速气流加速到超声速气流应采用（C ）A ．渐缩喷管B ．渐扩喷管C ．缩放喷管D ．前后压差较大直管 13．水蒸汽h －s 图上定压线（C ．在湿蒸汽区是直线，在过热蒸汽区是曲线 14．为提高空气压缩制冷循环的制冷系数，可以采取的措施是（D ） A ．增大空气流量 B ．提高增压比C ．减小空气流量 D ．降低增压比 15．在范德瓦尔方程中，常数b 为考虑气体 而引入的修 正项。（C ）A 分子间内位能 B ．分子运动动能C ．分子本身体积D ．分子间相互作用力 二、多项选择题16．理想气体可逆等温过程的体积变化功w 等于（AC ）A ．2 1 p p RT ln B ．1 2p p RT ln C ．1 2v v RT ln D ．2 1v v RT ln E ．(p 2v 2－p 1v 1) 17．vdp dh q －=δ适用于 AC A ．可逆过程，理想气体 B ．不可逆过程，理想气体 C ．可逆过程，实际气体D ．不可逆过程，实际气体 E ．任意过程，任意气体 18．再热压力若选得合适，将使（BCDE ） A ．汽耗率提高 B ．热耗率提高 C ．循环热效率提高 D ．排汽干度提高 E ．平均吸热温度提高 19．马赫数小于1的气流可逆绝热地流过缩放管时，如果把喷管的渐扩段尾部切去一段，在其他条件不变的情况下，其（BDE ）A ．流量变小B ．流量不变 C ．流量变大 D ．出口压力变大E ．出口速度变大 20．不可逆循环的热效率（BE ） A ．低于可逆循环的热效率 B ．在相同的高温热源和低温热源间低于可逆循环的热效率 C ．高于可逆循环的热效率 D ．在相同的高温热源和低温热源间高于可逆循环的热效率 E ．可能高于，也可能低于可逆循环的热效率 三、填空题 22．在一定的压力下，当液体温度达到 饱和 时，继续加热，立即出现强烈的汽化现象。 23．湿空气的绝对温度是指lm 3湿空气中所含水蒸汽的 质 量 。 24．火电厂常用的加热器有表面式和 混合 式。 25．可逆绝热地压缩空气时，无论是活塞式压气机还是叶轮式压气机，气体在压气机内的 状态变化 规律是相同的。 26．理想气体的绝热节流效应是 零效应 。 27．利用平均比热表计算任意体积气体在定压过程中的吸热量时，应使用公式 Q ＝V 0 )t |c -t |(c 1t 0'p 2t 0'p 1 2?? 。 28．图示通用压缩子图上一状态点A ，其位置表明： 在该状态下气体分子之间的相互作用力 主要表现为 排斥 力。 浙江科技学院 2017- 2018 学年第 1 学期 B 试卷标准答案 考试科目 工程热力学 考试方式 闭 完成时限 120分钟 拟题人 许友生 审核人 批准人 2018 年1 月 9 日 命题： 一、 是非题（每小题2分，共20分） 1. 任何没有体积变化的过程就一定不对外做功。（错误） 2. 气体膨胀时一定对外做功，气体压缩时一定消耗外功。（错误） 3. 进行任何热力分析都要选取热力系统。（正确） 4. 水蒸气在等压汽化过程中温度不变。（正确） 5. 稳定状态不一定是平衡状态。（正确） 6. 热力学第二定律可以表述为“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能”。（错） 7. 理想气体定温膨胀过程中吸收的热量可以全部转换为功。（正确） 8. 若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的S ?必大于可逆过程途径的S ?。（错误） 9. 内燃机理论循环中压缩比愈大，其理论效率越高。（正确） 10. “循环功越大，则热效率越高”；“可逆循环热效率都相等”；“不可逆循环效率一定小于可逆循环效率”。（错误） 二、 选择题（每小题2分，共20分） 专 业班级 学号 姓名 ………… … … ……… … … ……… … … …… … … … ………………装订 1 当系统从热源吸收一定数量的热量时，工质绝对温度----，Array则系统熵的变化---- 热量转变为功的程度（ A ） A 越高/越小/越大 B 越高/越大/越大 C 越低/越小/越 小 D 越低/越小/越大 2由封闭表面包围的质量恒定的物质集合或空间的一部分称为（ C ） A 封闭系统 B 孤立系统 C 热力学系统 D 闭口系统 3与外界只发生功的交换的热力系统，不可能是（ C ） A 封闭系统 B 绝热系统 C开口系统 D B+C 4关于状态变化过程( C ) ①非静态过程在压容图上无法用一条连续曲线表示；②系统进行了 一个过程后，如能使系统沿着与原过程相反的方向恢复初态，则这样的过 程称为可逆过程；③内外平衡是可逆过程的充分和必要条件；④只有无 摩擦的准静态过程才是可逆过程。 A ①④对 B ②③对 C ①③④对 D ②对 5在T--s图上，某熵增加的理想气体可逆过程线下的面积表示该过程中系 统所( A )。 A 吸收的热量 B对外作的功量 C放出的热量 D 消耗的外界功 量 6不考虑化学反应和电磁效应的热力系统，过程的不可逆因素是( D ) A耗散效应 B有限温差下的热传递 C 自由膨胀D A+B+C 7卡诺循环包括( C )过程 A 定容加热，定容放热，绝热膨胀，绝热压缩 B 定温加热，定温放热，绝热膨胀，绝热压缩 C 可逆定温加热，可逆定温放热，可逆绝热膨胀，可逆绝热压缩 D 可逆定压加热，可逆定压放热，可逆绝热膨胀，可逆绝热压缩 8在P_V图上，某比容增加的理想气体可逆过程线下左侧的面积表示该过 程中系统所( C ) A作的膨胀功的大小B 消耗外界功的答案小 C作的技术工的大小D 消耗的热量 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 ?= 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．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） 工程热力学习题集 一、填空题 1．能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。 2．孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。 3．单位质量的广延量参数具有 参数的性质，称为比参数。 4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 。 5．只有 过程且过程中无任何 效应的过程是可逆过程。 6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 和 。 7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少） 8．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为可逆循环。 9．熵流是由 引起的。 10．多原子理想气体的定值比热容V c = 。 11．能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。 12．绝热系是与外界无 交换的热力系。 13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。 14．测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器内的绝对压力为 。 15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使 都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 16．卡诺循环是由两个 和两个 过程所构成。 17．相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。（填大、小） 18．克劳修斯积分 /Q T δ?? 为不可逆循环。 19．熵产是由 引起的。 20．双原子理想气体的定值比热容p c = 。 21、基本热力学状态参数有：（ ）、（ ）、（ ）。 22、理想气体的热力学能是温度的（ ）函数。 23、热力平衡的充要条件是：（ ）。 24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（ ）。 25、卡诺循环由（ ）热力学过程组成。 26、熵增原理指出了热力过程进行的（ ）、（ ）、（ ）。 31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。 32.在国际单位制中温度的单位是_______。 一.就是非题 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,则工质熵的变化就是一样的。() 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、流动功与技术功都就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 与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)与(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,其结果只能就是()。 (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.()过程就是可逆过程。 (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 与V c [kJ/(kg ·K)],并将此多变过程表示在v p -图与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 的干饱与蒸汽,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,实际消耗功就是理论轴功的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.就是非题(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) 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_________ 全国考研专业课高分资料 中北大学 《工程热力学》 期末题 笔记：目标院校目标专业本科生笔记或者辅导班笔记 讲义：目标院校目标专业本科教学课件 期末题：目标院校目标专业本科期末测试题2-3 套 模拟题：目标院校目标专业考研专业课模拟测试题 2 套 复习题：目标院校目标专业考研专业课导师复习题 真题：目标院校目标专业历年考试真题，本项为赠送项，未公布的不送！ 中北大学工程热力学试题（A）卷（闭卷） 2013--2014 学年第一学期 学号：姓名： 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. 2 、某制冷机在热源T1= 300K，及冷源消耗功为 250 KJ ，此制冷机是流速减小，流量增大 T2= 250K 之间工作，其制冷量为 【】 1000 KJ， 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. U mc2f / 2 mgz D. U pV mc2f / 2 mgz 4、熵变计算式s c p In (T2 / T1) R g In ( p2 / p1) 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。 一、判断命题是否正确，错误的加以改正 1、孤立系统的热力状态不能发生变化。 2、答：×，只要孤立系统发生热力过程，其热力状态就会发生变化。 2、工质从同一初态出发，经过一可逆过程和一不可逆过程到达相同的终态，则两种过程中 S g不可逆S g可逆、S f不可逆S f可逆、S不可逆S可逆。 答：×，S f 不可逆S f可逆 3、热力过程中，系统向外界放热，其温度必然降低。 4、答：×，热力过程中，系统向外界放热，其温度不一定降低。 5、一切不可逆循环的热效率答：×，一切循环的热效率t w net。 q1 t w net。 q1 6、系统吸热，其熵一定增加，系统放热，其熵一定减小。 7、答：×，系统吸热，其熵一定增加，系统放热，其熵不一定减小。 6、工质经过不可逆循环后，有 Q 0 ，根据 dS Q dS 0 。T r ，则有 T r 答：×，工质经过不可逆循环后，有Q 0 ，但dS 0 。 T r 二、选择题 1、刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，一部分为高压气体，一部分保持真空，抽去隔板 前后 D A、S 0 ， U 0 ； B 、S0，H 0 ； C、S 0 ， U 0 ； D 、S0，U 0。 2、q c p T w t适用于 C A、任意气体、闭口系统、可逆过程； B、实际气体、开口系统、可逆过程； C、理想气体、开口系统、稳流过程； D、任意气体、开口系统、可逆过程。 3、经过不等温传热后， B A、热量的可用能和废热均减少； B、热量的可用能减少，废热增加； C、热量的可用能不变，废热增加； D、热量的可用能不变，废热减少。 4、当孤立系统中进行了一不可逆过程后，则孤立系统的总能、总熵、总用的变化为 C A、E 0 ， S 0，E X 0； B、E 0 ， S 0，E X 0 C、E 0 ， S 0，E X 0； D、E 0 ， S 0，E X 0 5、在紧闭门窗的房间内，启动一台打开的冰箱，经过一段时间的运行，则室温将 B A、降低； B、升高； C、不变； D、不定。 6、工质不可逆稳态稳流经过某控制容积，则此控制容积内： B A、储存能不变，熵增加； B 、储存能不变，熵不变； C、储存能增加，熵增加； D 、储存能增加，熵不变。 三、简答题 1、什么是可逆过程实现可逆过程的基本条件是什么可逆过程与准静态过程的区别与联系是 什么 答：可逆过程是当系统完成某一过程后，如果令过程沿相同的路径逆行而能使过程中所涉及到 的一切（系统和外界）都回复到原来的状态，而不留下任何的痕迹的过程 实现可逆过程的基本条件是过程无限缓慢，即所有的不平衡势差无限小；没有耗散效应。 可逆过程与准静态过程的共同点：他们都是无限缓慢的、由连续的、无限接近平衡的状态所组成的过程，都可以在坐标图上用连续的实线来表示。 可逆过程与准静态过程的区别是准静态过程着眼与平衡，耗散效应对它无影响，而可逆过程不但强调平衡，而且强调能量传递效果。 2、理想气体从同一初态膨胀到同一终态比体积，定温膨胀与绝热膨胀相比，哪个过程做功 多若为压缩过程，结果又如何 答：对于膨胀过程而言，定温膨胀做功多，若为压缩过程，则定熵压缩耗功多。可以用示功 图来表示。 3、朗肯循环由哪几个过程组成这些热力过程分别在哪些热力设备中完成 答：朗肯循环由定压加热（ 2 分）、定熵膨胀、定压冷却和定熵压缩四个过程组成，这些热 力过程分别在锅炉和过热器、气轮机、冷凝器以及给水泵中完成的。 四、证明题 中国自考人——700门自考课程 永久免费、完整 在线学习 快快加入我们吧！ 全国2002年10月高等教育自学考试 工程热力学(一)试题 课程代码：02248 一、单项选择题(本大题共15小题，每小题1分，共15分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要 求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.简单可压缩热力系统的状态可由( ) A.两个状态参数决定 B.两个具有物理意义的状态参数决定 C.两个可测状态参数决定 D.两个相互独立的状态参数决定 2.热能转变为机械能的唯一途径是通过工质的( ) A.膨胀 B.压缩 C.凝结 D.加热 =△h+w t 适宜于( ) A.稳流开口系统 B.闭口系统 C.任意系统 D.非稳流开口系统 4.锅炉空气预热器中，烟气入口温度为1373K ，经定压放热后其出口温度为443K ，烟气的入口体积是出口体积的 ( ) A.3.1倍 倍 倍 倍 5.理想气体定压过程的势力学能变化量为( ) △t △T 6.理想气体等温过程的技术功=( ) (p 1-p 2) 2 1P P 7.在p —v 图上，经过同一状态点的理想气体等温过程线斜率的绝对值比绝热过程线斜率的绝对值( ) A.大 B.小 C.相等 D.可能大，也可能小 8.不可逆机与可逆机相比，其热效率( ) A.一定高 B.相等 C.一定低 D.可能高，可能低，也可能相等 9.若弧立系内发生的过程都是可逆过程，系统的熵( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.可能增大，也可能减小 10.水蒸汽热力过程热力学能变化量△u=( ) B.△h-△(pv) (T 2-T 1) D.2 1t t v c (T 2-T 1) 11.理想气体绝热流经节流阀，节流后稳定截面处的温度( ) A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定 12.热力计算时，回热加热器的出口水温取决于( ) A.回热抽气量 B.回热抽汽压力 C.加热器的给水量 D.加热器的进口温度 13.若再热压力选择适当，则朗肯循环采用再热后( ) A.汽耗率上升，热耗率下降 B.汽耗率下降，热耗率上升 C.汽耗率与热耗率都上升 D.汽耗率与热耗率都下降 14.在定压加热燃气轮机循环中，为达到提高循环热效率的目的，可采用回热技术来提高工质的( ) A.循环最高温度 B.循环最低温度 C.平均吸热温度 D.平均放热温度 15.湿空气中水蒸汽所处的状态( ) A.可以是饱和状态，也可以是过热蒸汽状态 B.只能是饱和状态 《工程热力学与传热学》 一、填空题（每题2分，计20分） 1.如果热力系统与外界之间没有任何形式能量互换，那么这个热力系统一定是( ） 2.抱负气体比热容只与( ）参数关于。 3.若构成热力系统各某些之间没有热量传递，热力系统将处在热平衡状态。此时热力系统内部一定不存在( ）。 4.若构成热力系统各某些之间没有相对位移，热力系统将处在力平衡状态。此时热力系统内部一定不存在( ）。 5.干饱和蒸汽被定熵压缩，将变为：( ）。 6.湿空气压力一定期，其中水蒸气分压力取决于( ）。 7. 再热循环目是( ）。 8. 回热循环重要目是( ）。 9.热辐射可以不依托( ），在真空中传播。 10. 流动功变化量仅取决于系统进出口状态，而与( ）过程无关。 二. 判断题（每题1分，计20分） 1.孤立系统热力状态不能发生变化；（） 2.孤立系统就是绝热闭口系统；（） 3.气体吸热后热力学能一定升高；（） 4.只有加热，才干使气体温度升高；（） 5.气体被压缩时一定消耗外功；（） 6.封闭热力系内发生可逆定容过程，系统一定不对外作容积变化功；（） 7.流动功变化量仅取决于系统进出口状态，而与工质经历过程无关；（） 8.在闭口热力系中，焓h是由热力学能u和推动功pv两某些构成。（） 9.抱负气体绝热自由膨胀过程是等热力学能过程。（） 10.对于拟定抱负气体，其定压比热容与定容比热容之比cp/cv大小与气体温度无关。（） 11.一切可逆热机热效率均相似；（） 12.不可逆热机热效率一定不大于可逆热机热效率；（） 13.如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程熵变等于可逆过程熵变；（） 14.如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程熵变不不大于可逆过程熵变；（） 15.不可逆过程熵变无法计算；（） 16.工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小；（） 17.封闭热力系统发生放热过程，系统熵必然减少。（） 18.由抱负气体构成封闭系统吸热后其温度必然增长；（） 19.懂得了温度和压力，就可拟定水蒸气状态；（） 20.水蒸气定温膨胀过程满足Q=W；（） 三. 问答题（每题5分，计20分） 1. 阐明什么是准平衡过程？什么是可逆过程？指出准平衡过程和可逆过程关系。 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℃。 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 1 1212-??? ? ??= （ √ ） 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（ B ）。 （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小段，其流速、流量变化为（ A ）。 （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 ）。 （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 ）。 （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．（ C ）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___大于0______ 2．蒸汽的干度定义为____湿蒸汽中含干蒸汽的质量/湿蒸汽的总质量_____。 3．水蒸汽的汽化潜热在低温时较______小____，在高温时较_____大_____，在临界温度为__0________。工程热力学期末考试试题
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