湖南大學(xué)工程熱力學(xué)試題及答案2.doc

考試中心填寫：_年_月_日考 試 用專業(yè)班級：學(xué)號：姓名：裝訂線（題目不得超過此線）湖南大學(xué)課程考試試卷湖南大學(xué)教務(wù)處考試中心 誠信應(yīng)考,考試作弊將帶來嚴重后果！湖南大學(xué)課程考試試卷課程名稱： 工程熱力學(xué)A ；課程編碼： 試卷編號： B ；考試時間：120分鐘題 號一二三四五六七八九十總分應(yīng)得分1510201540100實得分評卷人一、名詞解釋題（每題3分，共15分）1. 簡單可壓縮系統(tǒng)：與環(huán)境的功交換只有體積變化功的可壓縮系統(tǒng)。2. 平衡狀態(tài)：一個熱力系統(tǒng)在不受環(huán)境影響（重力場除外）的條件下，如果其狀態(tài)參數(shù)不隨時間變化，同時熱力系統(tǒng)內(nèi)外建立了熱和力的平衡，則該熱力系統(tǒng)處于熱和力的平衡狀態(tài)。3. 穩(wěn)定流動：若流動過程中開口系統(tǒng)內(nèi)部及其邊界上各點工質(zhì)的熱力參數(shù)及運動參數(shù)都不隨時間而發(fā)生變化。4. 熵增原理：孤立系統(tǒng)（定質(zhì)量系）的熵通常總是增大的，極限情況時不變，永不可能減小。5. 比熱容：單位質(zhì)量工質(zhì)吸熱使之溫度升高（或降低）1K所需的熱量。二、判斷題（下列各題，你認為正確的，請在題干的括號內(nèi)打“”，錯的打“”，每題1分，共10分）1. 理想氣體任意兩個狀態(tài)參數(shù)確定之后，氣體的狀態(tài)就確定了。（ ）2. 理想氣體只有取定值比熱容時，才能滿足邁耶公式。（ ）3. 不可逆過程不能T-s圖上表示，所以也不能計算過程的熵變量。 （ ）4. 卡諾循環(huán)的熱效率一定大于其它循環(huán)的熱效率。（ ）5. 穩(wěn)定流動能量方程適用于所用工質(zhì)的穩(wěn)定流動情況，不論過程是否可逆，有無耗散效應(yīng)。（ ）6. 自發(fā)過程都是不可逆過程，非自發(fā)過程都是可逆過程。（ ）7. 活塞式壓氣機應(yīng)采用隔熱措施，使壓縮過程接近絕熱過程。（ ）8. 經(jīng)不可逆循環(huán)，系統(tǒng)與環(huán)境無法完全恢復(fù)原態(tài)。（ ）9. 熵產(chǎn)大于0的過程必為不可逆過程。（ ）10. 實際氣體絕熱自由膨脹之后，其熱力學(xué)能不變。（ ）三、選擇題（每小題2分，共20分）1. 理想氣體可逆吸熱過程，下列哪個參數(shù)一定增加：（ B ）。A.熱力學(xué)能； B.熵； C.壓力； D.溫度2. 適用于 （ B）A理想氣體可逆過程B一切氣體可逆過程C理想氣體一切過程D理想氣體準靜態(tài)過程3. 下面參數(shù)中，量綱不相同的有（ B ）A. 比熱容 B. 比焓 C. 質(zhì)量氣體常數(shù) D. 比熵4. 若空氣進行可逆定壓加熱過程，則：（ C ）。A.空氣作功量大于其熱力學(xué)能增量； B.空氣作功量等于其熱力學(xué)能增量；C.空氣作功量小于其熱力學(xué)能增量； D.無法確定5. 下列三種狀態(tài)的空氣，哪種狀態(tài)的熵最大？（ A ）。A. 100C，20bar； B. 200C，10bar； C. 100C，10bar； D. 150C，15bar6. 某制冷機在熱源=300K及冷源=250K之間工作，其輸入功W為25kJ，從冷源吸熱量Q,2為110kJ，此制冷機是（ C ）。A.可逆的； B.不可逆的； C.不可能的； D.可逆或不可逆的7.工質(zhì)不可逆穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流經(jīng)某控制容積，則此控制容積內(nèi)，則：（ B ）。A.儲能不變，熵增大 B.儲能不變，熵不變C.儲能增大，熵增大 D.儲能增大，熵不變8. 理想氣體進行了一個降溫，升壓的多變過程，則多變指數(shù)n滿足：( B )A. nk； B.nk； C.n=k D不能確定 裝訂線（題目不得超過此線）湖南大學(xué)課程考試試卷湖南大學(xué)教務(wù)處考試中心9. 系統(tǒng)經(jīng)過不可逆循環(huán)過程后，其熵變 ( B )A.大于0； B.等于0； C.小于0； D.不定10. 在密閉門窗的房間內(nèi)，有一臺啟動的冰箱，將冰箱門打開，經(jīng)一段時間運行，則室內(nèi)溫度將（ B ）A.降低； B.升高； C.不變； D.不定四、簡答題（共15分）1. 某理想氣體經(jīng)歷了下述循環(huán)：某理想氣體經(jīng)歷了下述循環(huán)：（I）等容吸熱，壓強從P1升高到P2；（II）可逆絕熱膨脹，壓強從P2又回到P1；（III）等壓壓縮，體積又回到循環(huán)的初始值，分別在p-v圖及T-s圖上畫出這個循環(huán)。（5分）答： 2. 熱力學(xué)第一定律和第二定律的實質(zhì)分別是什么？寫出各自的數(shù)學(xué)表達式。（5分）答：熱力學(xué)第一定律實質(zhì)上就是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律，即熱力過程中參與轉(zhuǎn)換和傳遞的能量在數(shù)量上是守恒的。其表達式為dEiso=0。對于常用的閉口系和穩(wěn)定流動開口系其表達式為q=u+w和q=h+1/2cf2+gz+ws=h+wt。 熱力學(xué)第二定律實質(zhì)上揭示了熱力過程的方向、條件和限度，揭示了能量品質(zhì)的高低。只有同時滿足熱力學(xué)第一定律和第二定律的過程才能實現(xiàn)。其表達式為dSiso0、或。 3. 壓氣機高壓縮比時為什么采用多級壓縮中間冷卻方式？（畫p-v圖說明）答：采用多級壓縮、中間冷卻，有如下一些好處：1）可降低排氣溫度 2）可減少壓氣機耗功量 3）對于活塞式壓氣機可提高壓氣機的容積效率五、計算題（共40分）1. 設(shè)氣缸中1kg空氣（可作理想氣體處理）經(jīng)歷一可逆多變過程從初態(tài)t1=27、p1=0.1Mpa壓縮到終態(tài)p2=1MPa，其多變指數(shù)n=1.3。設(shè)空氣的比熱容為定值。求過程的膨脹功、技術(shù)功、熱量和內(nèi)能變化量、熵變、焓變。在p-v圖上畫出該過程，并表示出膨脹功、技術(shù)功。（該氣體的氣體常數(shù)Rg=0.287kJ/(kgK)、絕熱指數(shù)k=1.4)（10分）解： 裝訂線（題目不得超過此線）湖南大學(xué)課程考試試卷湖南大學(xué)教務(wù)處考試中心2. 一個儲氣罐從壓縮空氣總管充氣，總管內(nèi)壓縮空氣參數(shù)恒定，壓力為1000kPa，溫度為27。充氣開始時，儲氣罐內(nèi)為真空，求充氣終了時罐內(nèi)空氣的溫度。設(shè)充氣過程是在絕熱條件下進行的。（10分）解：根據(jù)開口系統(tǒng)的能量方程，有：Q=d(mu)+(hout+c2fout+gzout)mout-(hin+c2fin+gzin) min +Ws由于儲氣罐充氣過程為絕熱過程，沒有氣體和功的輸出，且宏觀能差值和重力位能差值，則Q=0，mout=0，(c2fin+gzin)min=0，Ws=0，min=dm，故有： d(mu)=hindm 經(jīng)積分可得：mu= hinmu= hinT2= hin /cv= cp Tin /cv=1.4300=420K 3. 一活塞氣缸裝置中的氣體經(jīng)歷了2個過程。從狀態(tài)1到狀態(tài)2，氣體吸熱500kJ，活塞對外做功800kJ。從狀態(tài)2到狀態(tài)3是一個定壓的壓縮過程，壓力為p=400kPa，氣體向外散熱450kJ。并且已知U1=2000kJ，U3=3500kJ，試計算2-3過程中氣體體積的變化。（10分）解：W23=p2(V3-V2) 求出W23，則可求出V3-V2對于過程1-2， U12=U2-U1=Q12-W12所以U2 =Q12-W12+U1=500-800+2000=1700kJ對于過程2-3，有W23= Q23-U23= Q23-（U3- U2）=-450-（3500-1700）=-2250kJ所以 V23=V3-V2= W23/ p2=-2250kJ/400kPa= -5.6