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1、西南大学21秋工程力学基础在线作业三满分答案1. 辛烷(C8H18)在95%理论空气量下燃烧。假定燃烧产生物是CO2，CO，H2O，N2的混合物，确定这个燃烧方程，并计算其空气辛烷(C8H18)在95%理论空气量下燃烧。假定燃烧产生物是CO2，CO，H2O，N2的混合物，确定这个燃烧方程，并计算其空气燃料比。辛烷在空气量为理论值时，燃烧反应方程为 C3H18+12.5O2+12.53.76N28CO2+9H2O+47.0N2 则在95%理论空气量下的辛烷燃烧方程可写成 C3H18+0.9512.5O2+0.9512.53.76N2 aCO2+bCO+dH2O+eN2 (1) 代中a，b，d，e
2、为待定系数。 根据氢平衡 2d=18，则d=9 根据氮平衡 e=0.9512.53.76=44.65 根据碳平衡 a+b=8 (2) 根据氧平衡 2a+b+d=0.9512.52=23.75 (3) 联立解式(2)，(3)，得 a=6.75，b=1.25 将a，b，d，e代入燃烧方程(1)，可得辛烷在95%理论空气的方程，即 C8H18+11.875O2+44.65N26.75CO2+1.25CO+9H2O+44.65N2 用摩尔作单位时，空气燃料比为 用质量作单位时 2. 某柴油机压缩过程开始时，空气的压力为90kPa，温度为325K，压缩终了时空气的容积为原来的1/15。若采用定值比热，某
3、柴油机压缩过程开始时，空气的压力为90kPa，温度为325K，压缩终了时空气的容积为原来的1/15。若采用定值比热，并假定压缩过程是可逆绝热的，试计算：(1)压缩终了的温度及压力(2)过程中每千克空气热力学能的变化(3)压缩每千克空气所需的功量根据定熵过程的参数关系，有 根据理想气体热力学能的性质，有 u=cv(T2s-T1)=0.716(960.1-325)=454.7kJ/kg 根据热力学第一定律，对于闭口系统的定熵过程，有 w12s=u1-u2s=-454.7kJ/kg提示应分清一个压缩过程的耗功量与压气机一次压缩的耗功量的区别。 3. 何为对比态参数、对比状态及对比态定律?试判断下列论
4、断是否正确： 与理想气体具有相同的偏离程度，则必定是何为对比态参数、对比状态及对比态定律?试判断下列论断是否正确：与理想气体具有相同的偏离程度，则必定是处在相同的对比状态；处在相同的对比状态，则必定与理想气体具有相同的偏离程度；对于Zc相同的各种物质，如果处在相同的对比状态，则必定与理想气体具有相同的偏离程度。热力学相似状态；处在相同的对比状态；处在与理想气体偏离程度相同的状态，这三种状态的含义是否完全相同?每一种工质都有确定的临界参数(pc，Tc，vc)，因此，临界压缩因子也是一个定值，有 工质实际状态下的热力性质与临界状态时的热力性质的比值，统称为对比态参数。具有相同对比态参数的状态，称为
5、具有相同的对比状态。对比态方程可表示为 其中 这个对比态方程是相对于临界状态而言的对比态压缩因子表达式。根据对比态定律，即任意两个对比态参数确定之后，第三个对比态参数就完全确定。因此，对比态压缩因子仅是(Tr，pr)的函数，当(Tr，pr)一定时，vr及Z/Zc的值就完全确定。不论Zc的数值是多少，只要Z/Zc的数值相同，就表示这些工质所处的状态，与自身的临界状态的偏离程度是相同的，具有相似的热力性质。但这些工质所处的状态，并不是完全相似的热力学相似状态。例如，任何工质的Zc/Zc都等于1，说明任何工质的临界状态，都具有相似的热力学性质。但不同工质的Zc并不相等，说明临界点与理想气体的偏离程度
6、并不相同，并不处于完全相似的热力学状态。 对比态方程的另外一种形式是 上式是以Zc作为第三参变数的三变量的对比态方程，它是以假想理想气体状态作为对比的对象，Z的数值代表工质在该状态下的热力性质与理想气体的偏离程度。Z值相等的所有工质，都处在热力学相似的状态下。对于具有相同Zc值的工质而言，Z仅是(Tr，pr)的函数。 4. 试证：当0时，平面图形上两点的速度在此两点连线上的投影相等。试证：当0时，平面图形上两点的速度在此两点连线上的投影相等。令两点为A、B，如图9-6所示，由加速度的合成公式 aBaAaBAtaBAn 当0时 aBAnAB20 则 aBaAaBAt 又 aBAtAB 所以当0时
7、，平面图形上两点的加速度在此两点的连线上投影相等。 5. 下列哪一种敏感元件不属于弹性式压力敏感元件( )。A.波登管B.膜片C.波纹管D.电阻应变片正确答案：D6. 将单元刚度矩阵集合成整体刚度矩阵时，应引入结构的连续条件和四个选项中哪一个?( ) A物理关系； B平衡将单元刚度矩阵集合成整体刚度矩阵时，应引入结构的连续条件和四个选项中哪一个?()A物理关系；B平衡条件；C几何关系；D单元刚度性质B7. 试证明：在洛伦兹变换下， (1) dxdx是不变式； (2)是不变式。试证明：在洛伦兹变换下，(1) dxdx是不变式；(2)是不变式。由洛伦兹变换满足 x=avxv 而a满足aa= 由此得
8、 dxdx=adxadx=aadxdx=dxdx=dxdx=dxdx(求和符号可任意改变角标) 即dxdx是不变式。 (2) 令f为任意可微函数 令xy=ax，代入上式，得 与(1)中方法相同，利用可得 即是洛伦兹不变算符。 8. 将p1=0.1MPa、t1=250的空气冷却到t2=80。求单位质量空气放出热量中的有效能为多少?(设环境温度为27)将p1=0.1MPa、t1=250的空气冷却到t2=80。求单位质量空气放出热量中的有效能为多少?(设环境温度为27) 单位质量空气释放的热量中的有效能为52.26kJ/kg 9. 一台汽油机的压缩比为9，压缩前气体的参数为90kPa、290K，循环
9、的最高温度为1800K，假定循环按定容加热理想循环一台汽油机的压缩比为9，压缩前气体的参数为90kPa、290K，循环的最高温度为1800K，假定循环按定容加热理想循环进行，燃气性质近似与空气相同。利用气体的热力性质表，求气体膨胀后的压力和循环的热效率。由题意，如图所示，状态1:P1=90kPa、T1=290K，查由空气热力性质表，得 h1=292.25kJ/kg、Pr1=1.2531、r1=231.43。 u1=h1-P11=h1-RgT1 =292.25kJ/kg-0.287kJ/(kgK)290K =209.02kJ/kg 据理想气体状态方程式 = 状态2： = 由r2查表，T2介于68
10、0K和690K之间，所以 = 查表： u2=h2-p22=h2-RgT2 =695.43kJ/kg-0.287kJ/(kgK)681.48K=499.84kJ/kg 状态3：因2=3，所以 查表：h3=2004.34kJ/kg、r3=1.3544 u3=h3-P33=h3-RgT3 =2004.34kJ/kg-0.287kJ/(kgK)1800K=1487.74kJ/kg 状态4：4=1 由r4查表，T4介于880K和990K之间，所以 = u4=h4-p44=h4-p41 =922.33kJ/kg-275.8kPa0.9248m3/kg=667.27kJ/kg = 10. 当收缩喷管的出口截
11、面成为临界截面时，背压连续下降不能使喷管内的流量增加，造成“壅塞”现象，其物理原因可能当收缩喷管的出口截面成为临界截面时，背压连续下降不能使喷管内的流量增加，造成“壅塞”现象，其物理原因可能是A与超声速流流过收缩管道的原理一样；B喷管外为开放空间，降低背压对管内不起作用；C喷口处达到声速，形成马赫线，喷管内相当于寂静区。C喷口外为扰动区，扰动区的压强扰动传不到寂静区；故对喷管内流动没有影响。11. 水力学的基本原理也同样适用于气体的条件是 A气体不可压缩；B气体连续；C气体无黏性；D气体无表面张力。水力学的基本原理也同样适用于气体的条件是A气体不可压缩；B气体连续；C气体无黏性；D气体无表面张
12、力。A12. 合力投影定理建立了合力投影与分力投影的关系。( )A.对B.错参考答案：A13. 可变进气歧管系统式发动机在高速时采用 ( )的进气岐管，中、低速时采用( )的进气岐管，以充分利用可变进气歧管系统式发动机在高速时采用 ( )的进气岐管，中、低速时采用( )的进气岐管，以充分利用气流的惯性效应提高充气效率。参考答案：短而粗、 细而长14. 位移法能计算静定结构吗?位移法能计算静定结构吗?能。因为位移法的特点是在原结构上增加约束，因此可在静定结构上附加约束得到超静定基本体系，再取消约束列出平衡方程求解。下面举例说明： 下图(a)示一静定刚架，用位移法求解时，基本未知量为结点B的转角1
13、及水平线位移2。由基本体系中两个约束反力为零的条件列出基本方程，解得。最后画出弯矩图如图(b)所示。 静定结构不必用位移求解，但也可以用位移法求解内力，同时求出结点位移。力法则不可能求解静定结构。 15. t1=10，1=80%，qV1=150m3/min的湿空气流1进入绝热混合室与另一股t2=30，2=60%，qV2=100m3/min的湿空气流2混t1=10，1=80%，qV1=150m3/min的湿空气流1进入绝热混合室与另一股t2=30，2=60%，qV2=100m3/min的湿空气流2混合，总压力为0.1MPa。确定出口气流的温度t3、含湿量d3和相对湿度3。d3=0.009994kg/kg(干空气)，t3=17.68，3=77.39%16. 点作曲线运动时，出现速度和加速度同时等于零的瞬时( )。A.有可能B.没有可能参考答案：A17. 氧气进行一可逆过程1-2，T-s图上为水平线，过程3-1焓的变化h与过程3-2的热力学变化u的关系是_。氧气进行
