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1、.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分钟班级学号成绩一、简答题(每题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展的势差无限小，即准静过程，且无耗散。2.温度为500C的热源向热机工质放出500 kJ的热量，设环境温度为30C，试问这局部热量的火用yong值最大可用能为多少.答：303.95kJ3.两个不同温度T1,T2的恒温热源间工作的可逆热机，从高温热源T1吸收热量Q1向低温热源T2放出热量Q2，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
2、功源的熵变SW =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分那么： 。1分B隔板A自由膨胀4. 刚性绝热容器中间用隔板分为两局部，A中存有高压空气，B中保持真空，如右图所示。假设将隔板抽去，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，那么上式可以简化为
3、：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；假设表为Pi，那么该组元的状态方程可写成：PiV = miRiT 。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：，当不变，时，、。即在同样下(说明得到的收益一样)，温差愈大，需消耗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
4、吸热过程到达状态B，假设两过程中热源温度均为。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、终状态一样，因而系统的熵变一样。由系统的熵方程，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，因过程的初、终状态一样，热力学能变化Du一样，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X围内 (图中请标明四个根本过程线)：1压缩、
5、升温、吸热的过程2膨胀、降温、吸热的过程。答： (1) ； (2) 评分：四条根本线2分两条曲线2分n取值1分2. 如下图Ts图上理想气体任意可逆过程12的热量如何表示.热力学能变化量、焓变化量如何表示.假设过程12是不可逆的，上述各量是否一样.(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一样三、计算题：共50分1. 压气机在95kPa、25的状态下稳定地以340m3/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
6、.025m2，排出的压缩空气的参数为200kPa、120。压气机的散热量为60kJ/min。空气的气体常数Rg=0.287kJ/(kg.K)，比定热容cV=0.717kJ/(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即 a其中：将以上数据代入式a，可得压气机所消耗的功率为：N28 kg0.1 MPa17 N22 kg0.07MPa672. 在高温环境中有一容器，A侧装有2 kg氮气，压力为0.07MPa，温度为67； B侧装有8 kg氮气，压力为0.1MPa，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。现翻开阀门，
7、氮气由B流向A。氮气可视为理想气体，气体常数Rg,N2 = 297 J/(kgK)，过程中的平均定容比热容cv=0.742 kJ/( kgK)，假设压力平衡时容器中气体温度为t2=40，试求：平衡时终压力P2；吸热量Q ；气体的熵变。18分解：容器A和B的容积分别为4分取A+B中的气体为系统CM，m = mA + mB = 2 +8 =10 kgV = VA + VB = 2.8851 + 6.8904 = 9.7755 m32分终态时的气体压力2分按题给，系统不对外作功，有5分原在A中的氮气熵变2分原在B中的氮气熵变2分全部氮气的熵变1分3. 将100kg温度为30的水与200kg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，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，由其能量方程可得可得水的混合过程的熵变为由于绝热混合过程的做功能力的损失为. v
