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1、西南大学22春工程力学基础综合作业二答案参考1. 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_。h31=u322. 斯特林循环和艾利克松循环各由哪几个基本热力过程所组成?将它们表示在T-s图上，并证明它们与相同温度范围内斯特林循环和艾利克松循环各由哪几个基本热力过程所组成?将它们表示在T-s图上，并证明它们与相同温度范围内的卡诺循环具有相同的热效率。先将理想回热循环表示在T-s图上。 采取定容回热措施的活塞式热气发动机的理想循环称为斯
2、特林循环，在图9-9(a)中，用abcda来表示。官包括下列四个可逆过程： ab为定温压缩过程，并向低温热库放热； bc为定容吸热过程(从回热器中吸热)； cd为定温膨胀过程，并从高温热库吸热； da为定容放热过程(向回热器放热)。 在这个理想的定容回热循环中，定容放热过程da所放出的热量，储存于回热器中；而在定容吸热过程bc中，这些热量又全部被工质所回收，因此，在这两个定容过程中，工质与外界并未交换热量。循环中工质从外热源吸收的热量为q1=qcd；循环中工质向外界放出热量为q2=qab。循环的净热为 q0=qab+qcd=w0 循环的热效率 上式说明，在相同的温度范围内，理想的定容回热循环(
3、斯特林循环)和卡诺循环，具有相同的热效率。 艾利克松提出了理想的定压回热循环，用定压回热代替了斯特林循环中的定容回热。如图9-9(b)所示，它由下列四个可逆过程所组成： ab为定压吸热过程(从回热器中吸热)； bc为定温膨胀过程，并从高温热库吸热； cd为定压放热过程(向回热器中放热)； da为定温压缩过程，并向低温热库放热。 同理有 理想回热循环(斯特林循环及艾利克松循环)通常称为概括性卡诺循环。实践证明，采用回热措施可以提高循环热效率，也是余热回收的一种重要的节能途径。 3. 15时空气和水的运动黏度为空气=14.5510-6m2s，水=1.14110-6m2s，这说明_。 A空气比水的黏
4、性大；B15时空气和水的运动黏度为空气=14.5510-6m2s，水=1.14110-6m2s，这说明_。A空气比水的黏性大；B空气比水的黏性小；C空气与水的黏性接近；D不能直接比较。D4. 什么是工业管道的当量粗糙高度?什么是工业管道的当量粗糙高度?所谓当量粗糙高度是指和工业管道粗糙区值相等的同尼古拉兹粗糙直径的管晌粗糙高度。5. 计算消力池池深的设计流量是建筑物下泄的最大流量。 ( )计算消力池池深的设计流量是建筑物下泄的最大流量。 ( )此题为判断题(对，错)。正确答案：6. 向容积为V=10m3的刚性绝热真空贮罐充入=0.7，温度为30，压力为0.1MPa的湿空气，到罐内压力达0.1M
5、Pa为止。求：向容积为V=10m3的刚性绝热真空贮罐充入=0.7，温度为30，压力为0.1MPa的湿空气，到罐内压力达0.1MPa为止。求：贮罐内空气的干球温度，含湿量和露点温度。已知：干空气Rg=0.287kJ/(kgK)，Cv=0.718kJ/(kgK)；水蒸气Rg=0.4615kJ/(kgK)，Cv=1.402kJ/(kgK)。由t1=30查饱和水和饱和水蒸气表或饱和空气表，得pa1=4241Pa。 Pv1=1Ps1=0.74241Pa=2968.7Pa Pa1=pb-pv1=0.1106Pa-2968.7Pa=97031.3Pa 因(证明见本章拓展题3)，故 wa1=1-wv1=1-0
6、.0186=0.9814 cp，a=cV，a+Rg，a=0.718kJ/(kgK)+0.287kJ/(kgK)=1.005kJ/(kgK) cp，v=cV，v+Rg，v=1.402kJ/(kgK)+0.462kJ/(kgK)=1.864kJ/(kgK) cp=wacp，a+wvcp，v =0.98141.005kJ/(kgK)+0.01861.864kJ/(kgK) =1.021J/(kgK) Cv=wacv，a+wvCVv =0.98140.718kJ/(kgK)+0.01861.402kJ/(kgK) =0.731J/(kgK) 据向真空罐充气过程的能量方程h1=u2，所以 d2=d1=0
7、.0190kg(水蒸气)/kg(干空气) 由于真空罐内压力等于充气压力，充气过程干空气和水蒸气质量不变，故 pv2=pv1=2968.7Pa查表，与之对应的饱和温度，即露点23.9。湿空气是干空气和水蒸气的混合物，在向真空罐充气过程中水蒸气和干空气的质量均不变，所以混合气体的质量成分不变，湿空气的含湿量不变。据干空气和水蒸气的质量分数求出混合气体的比定压热容和比定容热容再由充气能量方程可得干球温度。 7. 点作圆周运动，如果知道法向加速度越变越大，点运动的速度( )。A.越变越小B.越变越大还是越变越小不能确定C.越变越大参考答案：C8. 学习了热力学第一、第二定律，对于节能的认识应该是 A能
8、量守恒，节能就是少用能； B不但在数量上要节约用能学习了热力学第一、第二定律，对于节能的认识应该是A.能量守恒，节能就是少用能;B.不但在数量上要节约用能，而且要按“质”用能。B9. 动力学普遍方程中应包括内力的虚功吗?动力学普遍方程中应包括内力的虚功吗?动力学普遍方程不应计入内力的虚功。10. 直接水击是指有压管道末端阀门处的最大水击压强_。 ( )A不受来自上游水库反射波的直接水击是指有压管道末端阀门处的最大水击压强_。 ( )A不受来自上游水库反射波的影响B受来自上游水库反射波的影响C受阀门反射波的影响D不受管道长度的影响正确答案：A11. 试分析比较经典热力学中不同理论体系在逻辑结构上
9、的主要差别。试分析比较经典热力学中不同理论体系在逻辑结构上的主要差别。经典热力学可归纳为如表0-1所示的、有代表性的理论体系：建立在热力循环基础上的CJKCP体系；建立在绝热过程基础上的喀喇氏(Caratheodory)体系；以稳定平衡态定律(LSE, The Law of Stable Equilibrium)为基础的单一公理法体系(The Single-Axiom Approach)；从分析非耦合系统(The Uncoupled Systems)着手的MIT体系；“起点提高”、“重点后移”后的外界分析法(SAM, Surrounding Analysis Method)体系。 不同理论体系
10、在逻辑结构上的差别，主要体现在对热力学第一定律及热力学第二定律的表述上。前四种理论体系分别在不同的范畴内、按不同的逻辑结构、用不同的论证方法，论证了“内能”及“熵”的存在，并用它们的定义表达式作为基本定律的表述式。SAM体系是在承认“内能”及“熵”存在的基础上，把论证的重点后移，引出一系列SAM体系所特有的新概念以及基本定律的新的表述式。 12. 隔离体(或分离体)是指_。对某一隔离体作受力图时一般要画上两部分外力，一部分是_，另一部分是_隔离体(或分离体)是指_。对某一隔离体作受力图时一般要画上两部分外力，一部分是_，另一部分是_。从结构中选取合适的构件作为研究对象，卸去相邻构件对它的约束后
11、将它从结构中分离出来，以便分析它所受的全部外力。$作用力(或载荷)$支承反力(或约束力)13. 在分布载荷作用处，剪力图是斜直线。( )A.对B.错参考答案：A14. 在深水中进行炮弹模型试验，模型的大小为实物的115，若炮弹在空气中的速度为500kmh，问欲测定其在深水中进行炮弹模型试验，模型的大小为实物的115，若炮弹在空气中的速度为500kmh，问欲测定其黏性阻力时，模型在水中试验的速度应当为多少(设温度均为20)?正确答案：按雷诺准则设计：按雷诺准则设计：15. 水力最优断面是( )。A.造价最低的渠道断面B.壁面粗糙系数最小的断面C.对一定的流量具有最大断面水力最优断面是( )。A.
12、造价最低的渠道断面B.壁面粗糙系数最小的断面C.对一定的流量具有最大断面积的断面D.对一定的面积具有最小湿周的断面正确答案：D16. 钢屋架受与屋架平行的风荷载和屋面荷载作用，其力系为( )。A.空间力系B.平面平行力系C.平面一般力系D.平面汇交力系参考答案：C17. 秋季白天秋高气爽气温较高，此时的空气为_。 A干空气 B饱和空气 C未饱和空气 D过热空气秋季白天秋高气爽气温较高，此时的空气为_。A干空气B饱和空气C未饱和空气D过热空气C地球上的大气或多或少都含有水蒸气，湿空气本身并无过热之说，只有饱和与未饱和之分，空气中带有的水蒸气在过热状态(温度高于其饱和温度)，则为未饱和湿空气，水蒸
13、气达饱和状态(温度等于其饱和温度)，则为饱和湿空气。18. 矿井升降机的罐笼质量6000kg，以速度v=12ms下降。若吊起罐笼的钢绳突然断裂。试问欲使罐笼在s=10m矿井升降机的罐笼质量6000kg，以速度v=12ms下降。若吊起罐笼的钢绳突然断裂。试问欲使罐笼在s=10m的路程内停止，安全装置应在矿井壁与罐笼间产生多大的摩擦力?(摩擦力可视为常量)正确答案：钢绳突然断裂罐笼开始坠落时的初动能EKJ=v2罐笼停止下落时末动能Ek2=0坠落过程中重力作正功mgs摩擦力F作负功W12=mgsFs代入动能定理Ek2一Ek1=W12得0一mv2=mgs一Fs罐笼与矿井壁间的摩擦力钢绳突然断裂,罐笼开
14、始坠落时的初动能EKJ=v2,罐笼停止下落时,末动能Ek2=0,坠落过程中,重力作正功mgs,摩擦力F作负功W12=mgsFs,代入动能定理Ek2一Ek1=W12得0一mv2=mgs一Fs罐笼与矿井壁间的摩擦力19. 在一半径为a的小圆电流圈中馈入电流I=I0cost，该电流圈的磁偶极矩大小是_。在一半径为a的小圆电流圈中馈入电流I=I0cost，该电流圈的磁偶极矩大小是_。20. 拉格朗日积分要求流动为无旋，但可以是非恒定流动。 ( )拉格朗日积分要求流动为无旋，但可以是非恒定流动。 ( )此题为判断题(对，错)。正确答案：21. 角频率为的光子(能量h，动量hk)撞在静止的电子上，试证明角频率为的光子(能量h，动量hk)撞在静止的电子上，试证明在初态电子静止的参考系观察，该系统的能量和动量为 W1=m0c2+h， p1=hk=h(/c)k0
