热工热力学试卷

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1、工程热力学试 题-热能与动力工程专业 工程热力学试 题-热能与动力工程专业 一.下列说法正确的在括号内划“” ，不正确划“” （20 分） 。 1. （ ）定质量系统一定是闭口系统。 2. （ ）闭口系统不作膨胀功的过程必是等容过程。 3. （ ）理想气体任何过程的内能改变量总以 = 2 1 dTcu v 进行计算。 4. （ ）dTcdh p =只适用于理想气体、任何过程。 5. （ ）闭口系统发生放热过程，系统的熵必减少。 6. （ ）知道了温度和压力两个参数值，就可以确定水蒸气的状态。 7. （ ）一切可逆机的热效率均相等。 8. （ ）对湿空气进行加热，可以提高其吸湿能力。 9. （

2、）对湿空气进行冷却，一定可以去湿。 10. （ ）饱和湿空气的干球温度、湿球温度和露点温度三者相等。 11. （ ）熵增可用来度量过程的不可逆性，所以熵增加的过程必是不可逆过程， 12. （ ）某理想气体经历了一个内能不变的热力过程，则该过程中工质的焓变也为零。 13. （ ）容器中气体的压力没有变化，则安装在容器上的压力表读数也不变。 14. （ ）水蒸气的定温过程中，能满足wq =的关系式。 15. （ ）在临界点上，饱和液体的焓一定等于干饱和蒸汽的焓。 16. （ ）只要存在不可逆性就有孤立系统熵增，故工质完成一个不可逆热力循环，其熵变必 大于零。 17. （ ）理想气体在sT 图上，其

3、定温线就是定焓线。 18. （ ）公式pdvTdsdu=只适用于可逆过程。 19. （ ）绝热过程必为定熵过程。 20. （ ）公式wuq+=仅适用于闭口热力系统。 二.简答题（26 分） 1.在绝热良好的房间内，有一台设备完好的冰箱在工作，在炎热的夏天打开冰箱，人会感 到凉爽，问室内温度是否会越来越低？请用热力学原理加以解释。 2.1kg理想气体，从同一初态经过绝热过程膨胀到达另一相同压力，如一个是可逆过程，另 一个是不可逆过程，试： （1）画出两过程的vp 图和sT 图； （2）比较两过程膨胀功的大 小。 3.理想气体的 p c和 v c 为温度的单值函数。 试问对确定的一种理想气体而言，

4、 （ vp cc） 及 vp cc 与温度的关系如何？用数学表达式说明。 4.有两个任意过程ab及ac，b及c点在同一条可逆绝热线上，如图所 示。设工质为理想气体，其比热为定值。试问 ab u与 ac u哪个大？为 什么？ 三、计算题（54 分） 1.（本题 12 分）绝热容器由隔板分成两部分，如图所示。左边 为压力 600 a KP ，温度为 27的空气；右边为真空，容积是左边 的 5 倍。现将隔板抽去，空气迅速膨胀，充满整个容器。已知空 气的KkgJR= 287。试求：该过程 1kg 空气的内能、焓和熵 的变化。 2.（本题 16 分）氨（ 3 NH ）在 0.3 a MP 时的汽化潜热为

5、 1294kgKJ，饱和温度为10。现 对氨饱和液体定压加热 628kgKJ，使其内能增加 418.7kgKJ。试求： （1）氨吸热后的终态的干度x； （2）该过程中比容的变化v； （3）熵的变化s； （4）画出该过程的sT图。 3. （本题 8 分） 1kg氧气在某一定温过程中自 T=500K 的恒温热源吸热 500KJ， 其压力由 p1=3bar 膨胀变化到 p2=1bar，计算说明此过程是否可能实现。已知氧气的 K=1.4，R=260)./(kkgJ。 4. （本题8分） 在恒温热源KTKT400700 21 =和之间进行循环。 当KJW1000 0 =，KJQ4000 2 = 时，试用

6、计算说明： （2）循环的方向性； （2）循环是可逆的，还是不可逆的？ 5. （本题 10 分） 两股流体都为 0.8MPa的蒸汽流： 一股流量为mkgs 1 40= ./，hkJkg 1 29510=./； 另一股流量为mkgs 2 60= ./，干度x209= .。二者混合成 0.8MPa的湿蒸汽，且混合过程绝热。 已知 0.8MPa时饱和水的焓h=721.0kJkg/，汽化潜热 r=2048.0kJkg/。求混合后湿蒸汽的 干度。 工程热力学试题答案-热能与动力工程专业 工程热力学试题答案-热能与动力工程专业 一. 下列说法正确的在括号内划“” ，不正确划“” （共计 20 分） 。 1.

7、（）定质量系统一定是闭口系统。 2.（）闭口系统不作膨胀功的过程必是等容过程。 3.（）理想气体任何过程的内能改变量总以 = 2 1 dTcu v 进行计算。 4.（）dTcdh p =只适用于理想气体、任何过程。 5.（）闭口系统发生放热过程，系统的熵必减少。 6.（）知道了温度和压力两个参数值，就可以确定水蒸气的状态。 7.（）一切可逆机的热效率均相等。 8.（）对湿空气进行加热，可以提高其吸湿能力。 9.（）对湿空气进行冷却，一定可以去湿。 10.（）饱和湿空气的干球温度、湿球温度和露点温度三者相等。 11.（）熵增可用来度量过程的不可逆性，所以熵增加的过程必是不可逆过程， 12.（）某

8、理想气体经历了一个内能不变的热力过程，则该过程中工质的焓变也为零。 13.（）容器中气体的压力没有变化，则安装在容器上的压力表读数也不变。 14.（）水蒸气的定温过程中，能满足wq =的关系式。 15.（）在临界点上，饱和液体的焓一定等于干饱和蒸汽的焓。 16.（）只要存在不可逆性就有熵产，故工质完成一个不可逆热力循环，其熵变必大于零。 17.（）理想气体在sT 图上，其定温线就是定焓线。 18.（）公式pdvTdsdu=只适用于可逆过程。 19.（）绝热过程必为定熵过程。 20.（）公式wuq+=仅适用于闭口热力系统。 二.简答题（26 分） 1.答：一开始，人会感到凉爽，这是由于房间内空气

9、中的内能传递到冰箱内，而此时冰箱输 入功率转化的热小于空气进入冰箱的内热能，故空气温度降低，人感到凉爽。 随着时间的进行，冰箱输入功率转化的热越来越多地进入房间空气中，空气的温度逐步 回升。这样，房间内的温度不会越来越低。 2.答： （1）vp 图及sT 图为 （2）wuq+=， 21 uuw= 可逆 ， 2 1 uuw= 不可逆 不可逆 w 可逆 w （3） 0= 可逆 s 0 不可逆 s 3.答： （1）Rcc vp = 对于确定的一种理想气体，R 为定值。 Rcc vp =与温度无关。 （2） () vvvvp cRcRccc+=+=1 v c 是温度的单值函数 vp cc是温度的单值函

10、数。 4.答：b及c点在同一条可逆绝热线上 k k c b c b p p T T 1 = 1k cb pp cb TT () abvab TTcu= () bcvac TTcu= acab uu 三、计算题（54 分） 1.解： 取空气为研究系统，可视之为理想气体。 （1）内能改变u： 满足 wuq+= 绝热，0=q 右边为真空，0=w 0=u 内能不变。 （2）温度改变T： 0=Tcu v 0=T 温度不变。 （3）熵的改变s： ()()KkgJKkgJ v v Rs=5140236ln287ln 1 2 2.解： （1）定压吸热，满足 kgKJhhq xp 628 = 即 ()kgKJh

11、hxxh6281 “ =+ 整理 ()kgKJhhx628 “ = kgKJxr628= 4583. 01294628=x （2） vpuwuqp+=+= ()()()()kgmpuqv p 36 6997. 0103 . 07 .418628= （3） ()() “ 1ssxssxxssss x =+= T r ss= “ KkgKJKkgKJ T r xs=3864. 2 15.263 1294 4583. 0 （4） 该过程的sT图 3.解： 解法一： 解法一： 氧气与恒温热源构成一孤立系统，且氧气可视为理想气体， 则有 2 OTiso SSS+= 其中，KKJKKJST1 500 50

12、0 = KKJKKJ p p mRSO2856. 0 1 3 ln260. 01ln 2 1 2 = = 07144. 02856. 01=+= iso S 违反孤立系统熵增原理，不可能实现！ 解法二： 解法二： 氧气可视为理想气体；若此过程能实现，必须满足： 1. 氧气的温度不能超过500K； 2. 氧气得W=Q-U=500KJ。 现假设氧气变化过程中的温度为500K，则 2 1 1 2 2 1 2 1 lnln p p mRT v v mRT v dv mpvpdvmW= KJKJKJW50082.1423ln50026. 01= 若氧气定温过程的温度小于500K，那么W将更小，因此该过程

13、不可能实现！ 4.解： 根据能量守恒得 Q1=1000+4000=5000（KJ） （1）判定循环的方向性： 假定为逆向循环，则 08571.2 2 2 1 1 21 =+= T Q T Q SSS TTiso 违反熵增原理，不能进行逆向循环。 当为正向循环时，有 08571. 2 2 2 1 1 =+= T Q T Q Siso 符合熵增原理，所以，进行的是正向循环。 （2）循环是不可逆的。 原因：循环所涉及到的孤立系统的熵增大，过程不可逆。 5.解： 流体的绝热混合过程满足 ()hmmhmhm 212211 +=+ 其中：kgKJh0 .2951 1 = ()()() 2 2 2 “ 222 11hxhrxhxhxh+=+= =2564.2kgKJ ()h0 . 60 . 42 .25640 . 60 .29510 . 4+=+ ()kkgKJh=92.2718 ()() 1hxhrxh+= 9755. 0 0 .2048 0 .72192.2718 = = = r hh x