工程熱力學試卷終極版

工程熱力學考試試卷推斷題

Allrightsreserved.流淌功是系統(tǒng)維持流淌所花費的代價，所以流淌功不能為0〔×〕質(zhì)量保持不變的系統(tǒng)就是閉口系〔×〕處于穩(wěn)定狀態(tài)的系統(tǒng)肯定處于平衡狀態(tài)〔×〕 依據(jù)熵的定義ds T

，熱量是過程量，所以熵也是過程量〔×〕等溫過程的膨脹功與與吸取的熱量相等〔×〕〔×〕〔√〕可以從單一熱源中取熱并使之完全轉(zhuǎn)換為功〔√〕定容過程對濕蒸汽進展加熱，干度肯定增大〔×〕可逆循環(huán)的熱效率肯定大于不行逆循環(huán)的熱效率〔×〕qduw及qcdTpdv〔×〕v分析、簡答題，這種說法是否正確，為什么答：不正確。由于熵是狀態(tài)參數(shù)，不管過程是否可逆，只要初終態(tài)一樣，其熵變均一樣，故系統(tǒng)從某一初態(tài)經(jīng)不行逆與可逆兩條途徑到達同一終態(tài)，經(jīng)不行逆途徑系統(tǒng)的熵與可逆途徑的熵變相等。試在Ts圖上把抱負氣體兩狀態(tài)間熱力學能及焓的變化表示出來。點作等溫線，分別與過12v2p點；由于抱負氣體的熱力學能和焓是溫T T22v2p到u u2,h h2。2v2p等容過程的吸熱量與一樣溫限下quv 2v

u。1等壓過程的吸熱量與一樣溫度下的焓的變化相等，可以得到qh hp 2p 1

Tsq面積12v

ss1 ；q2v 1

12p

s s1 。從而可以得到，2p 1q

s1；h

hq

12s

s1。2 1

v 2v 1

2 1

p 2p 1pvTs圖上畫出相應的兩個過程，指出過程多變指數(shù)n的范圍，并說明各過程中工質(zhì)是膨脹還是壓縮，吸熱還是放熱，升溫還是降溫，降壓還是升壓。答：12過程：-n0，壓縮、放熱、降溫、降壓。1-30n1，膨脹、吸熱、升溫、降壓。１.如右圖所示的氣缸，其內(nèi)充以空氣?；钊c氣缸壁之間無摩擦，活塞右側有一彈簧，氣缸直徑，當?shù)卮髿鈮簆0.1MPa。初始時１.如右圖所示的氣缸，其內(nèi)充以空氣?；钊c氣缸壁之間無摩擦，活塞右側有一彈簧，氣缸直徑，當?shù)卮髿鈮簆0.1MPa。初始時bppt27C，對氣缸緩緩加熱，直1 b 12

207Cm1

/kg。求：從初態(tài)到終態(tài)過程的加熱量Q。解：取氣缸內(nèi)的空氣為系統(tǒng)——閉口系。確定空氣初終態(tài)體積：mRTV g 11 p1mRT

0.1287(27273)0.0861m3110630.1287(207273)V g2 p2

2 0918m315106彈簧初終態(tài)變形量：VV 0.091840.0861x0,x 2 1

0.0457m1 2 A

0.22missed.........................................................................................依據(jù)熱力學第肯定律：QUW5.88412.9618.844kJ25Kg的空氣由初態(tài)T1

300K，p1

0.25MPa，經(jīng)可逆定溫過程到p2

0.15MPa。試求此過程的Q、W、U、H。解：可逆等溫過程：T2

T；u1

u；hh1 2 1UUU2 1

mu2

mu1

0；HHH2 1

mh2

mh011QUWWmRTlnp1g 1 p2

50.287300ln0.25106219.9kJ0.15106missed……………..s

nk R

lnp。2nk1 g p21

T P

n1解：多變過程初終態(tài)溫度關系：

n2 2cp

k Rk1 T

T P1 1p

pn1 pscp

ln T1

Rln g p1

Rk1

ln

n Rln22p g p221 1

lnp

Rlnp

Rlnp

2 2nk1 g p1

g p nk1 g p1 1300K，從高溫熱源向工質(zhì)傳遞熱量500KJ。試求：1〕溫差傳遞引起的熵變；2〕過程中不行逆性使熱量的作功力量損失了多少〔環(huán)境溫度為27C〕解：1〕取熱源、工質(zhì)為系統(tǒng)——孤立系。Sr

QTr

500800

0.625kJ/KSQ

500

1.667kJ/KSiso

Sr

T 300S0.6251.6671.042kJ/K2〕IT0

Siso

3001.042312.6kJ填空題=大氣壓力+表壓力；確定壓力低于大氣壓力時，確定壓力=大氣壓力—真空度。2、熱量與膨脹功都是過程量，熱量通過溫度差而傳遞熱能，膨脹功通過體積差傳遞機械能。3、可逆過程=準靜態(tài)過程+無耗散效應。480kJ，同時系統(tǒng)向外界放熱20kJ，則系統(tǒng)熱力學能的變化量為60kJ。5、抱負氣體的熱力學能和焓只是溫度的函數(shù)。推斷題1、容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)也確定不會變〔×〕2、由于自發(fā)過程都有方向性，所以自發(fā)過程的反方向過程肯定不行進展。〔×〕3、由于不行逆過程不能再Ts圖上表示，所以也不能計算過程的熵變量?！病痢?、流淌功是系統(tǒng)維持流淌所花費的代價，所以流淌功肯定是負值〔×〕5、熱力系統(tǒng)放熱后，系統(tǒng)的熵肯定削減〔×〕6、閉口系經(jīng)受可逆與不行逆兩個過程，從同一點動身，到達一樣的終點，〔√〕7〔×〕8、實際氣體絕熱自由膨脹后，其熱力學能不變〔√〕9、穩(wěn)定流淌系統(tǒng)進出口工質(zhì)的狀態(tài)一樣〔×〕10、任何可逆循環(huán)的熱效率都相等〔×〕分析、簡答題g抱負氣體分別經(jīng)受三個可逆過程，c-a等壓過程，c-b等溫過b-aT-s圖上表示出hha b答：抱負氣體的焓只是溫度的函數(shù)，溫TTc

，可以得到hc

h。b由于等壓過程的熱量與一樣溫度下的焓的變化相等，可以得到missed............從而可以得到，h h qa c ca

面積amnca。中工質(zhì)的熵變?yōu)?KJ/K，分析此過程是否可行，假設可行是否可逆。答：依據(jù)閉口系熵變方程：ss sf gs5KJ/K，sf

qTr

750300

2.5KJ/Ksg

ssf

52.52.5KJ/K0因此，此過程可行，但不行逆。試推導抱負氣體比定壓熱容與比定容熱容的差為氣體常數(shù)，即c cRp v g答：抱負氣體的c和cp

都只是溫度的函數(shù)，cv

dh/dT，cv

du/dT。ccp v

dT dTpvRTgd

c c g Rp v dT g多變指數(shù)的值分別是多少答：定壓過程：n=0；定溫過程：n=1；定熵過程：n=k；定容過程：n=∞。計算題面積A面積A100cm2H10cm。活塞及其上重物的總重量G195kgp771mmHg，s 0環(huán)境溫度t27C。假設當氣缸內(nèi)氣體與外界0充分換熱試求活塞上升的距離和氣體的換熱量。missed………..WpVpV2 2

V195984.720.00150.00197.99J12

u0kJ12、煤氣表上讀得煤氣的消耗量是70,使用期間煤氣表的表壓力是依據(jù)熱力學第肯定律QUW97.9902、煤氣表上讀得煤氣的消耗量是70,使用期間煤氣表的表壓力是45mm 少標準m3的煤氣；245mm 少標準m3的煤氣；2〕其他條件不變，煤氣表的表壓力降低到30mmO，解：由于壓力較低，故煤氣可作抱負氣體0 V1 mpVpV ，VpT0 V1 RT g

Tg

0 pT0 1 pT 750133.32459.81

273.15V 1 0V0 pT0 1

101325

7065.32m32〕V

2

750133.32309.81V

273.15

7065.22m3pT0 pTpT0 2

101325

17273.153=8M =1300℃，經(jīng)可逆多變膨脹過程變化到終態(tài)=M 3=8M =1300℃，經(jīng)可逆多變膨脹過程變化到終態(tài)=M ，=400℃。該氣體常數(shù)=解：依據(jù)抱負氣體狀態(tài)方程，可得RTV g 1RT

28710313002715

/kg1 p 810631 3RT 2871034002715V g 22 p

m4106

/kg2 ln

/p ln8106/0.4106)p多變指數(shù)nln1p

1.395v/v2 1多變過程的熱量

ln0.48299/0.05644missed…………..碳鋼和水的比熱容分別為：=KJ/(kg·K),KJ/(kg·K)。碳鋼和水的比熱容分別為：=KJ/(kg·K),KJ/(kg·K)。解：熱平衡時水和碳鋼的溫度:mct

tmct

tc c c mT mcT c c c

w w m wmcTw w wm mcmcc c w w 0.50.47

1200273.1544.187

20273.15

309.48K0.50.4744.187mT水的熵變：STQmT

mcdTTw wT

mc

lnTmT T w wmw ww44.187ln

309.48TT20273.15TT

0.908KJ/KT碳鋼熵變：ST

QT

mcdTTc cT

mc

lnTmmT T c cmmc cc0.50.47ln

309.481200273.15

0.367KJ/K水和碳鋼組成孤立系統(tǒng)，孤立系統(tǒng)的熵變即為熵產(chǎn):SSg

iso

Sw

Sc

0.9080.3670.541KJ/K填空題2、某蒸汽經(jīng)受不行逆放熱過程后，過程的熵變〔小于0；過程1、 熱量與膨脹功都〔過程量熱〔溫度2、某蒸汽經(jīng)受不行逆放熱過程后，過程的熵變〔小于0；過程的熵產(chǎn)(0。3、 卡諾循環(huán)是由兩〔可逆定溫和兩〔可逆絕的熵產(chǎn)(0。推斷題1、 熱力系統(tǒng)的邊界可以是固定的，也可以是移動的；可以是實際存在的，也可以是假想的?！病獭?、 開口系不行能是絕熱系。(×)3、 閉口絕熱系的熵不行能削減。(×)4、 熱力系從1狀態(tài)經(jīng)受不行逆過程到狀態(tài)2，則熱力學能的變化△=cv(-) (×=cv(-) (×)6、 由于不行逆過程不行能在T---s圖上表示，所以也不能計算過程的熵變量。(×)7、 抱負氣體熱力學能僅僅是溫度的函數(shù)。〔√〕8、 實際氣體絕熱自由膨脹后，其熱力學能不變。〔√〕9、 循環(huán)的熱效率越高，所得到的循環(huán)凈功也越大。 (×)10、任何可逆循環(huán)的熱效率都相等。 (×)分析、簡答題和a-ba-c及、。從點a和a-ba-c及、。missed……………11kmol的抱負氣體從初態(tài)=500M 11kmol的抱負氣體從初態(tài)=500M 、=340k，可逆絕熱膨脹到原來p

KJ/(kg·K)，c

=KJ/(kg·K)，試確定氣體的終v態(tài)溫度，對外所做的功及熵的變化量。pkcpc

33.425.121.33vvk1 133TT1 340

135.24K2 2

2QUW 可逆絕熱Q=0v 1

T25.12340135.245143.57KJ2由于是可逆絕熱膨脹過程，是一個定熵過程，所以熵的變化量為0.填空題1、抱負氣體多變過程中，工質(zhì)放熱壓縮升溫過程的多變指數(shù)是〔k ，工質(zhì)吸熱壓縮過程n的范圍是〔k。熱力學能的變化量為〔60KJ 。3、600℃30℃率為〔％。推斷題1、由于自發(fā)過程都有方向性，所以自發(fā)過程的反方向過程肯定不行進展。(×)2、穩(wěn)定流淌系統(tǒng)與外界交換的功和熱量相等，并且不隨時間而變。(×)3、閉口系進展一放熱過程，其熵肯定削減。 (×)4、膨脹功、流淌功和技術功都是與過程的路徑有關的過程量。 (×)5、流淌功是系統(tǒng)維持流淌所花費的代價，流淌功可以為0. 〔√〕6、qduw及qcdTpdv二式均適用于任何工質(zhì)、任何過程。v(×)1、1、如右圖所示，剛性絕熱容器中用隔板分成兩局部，A中有肯定量的抱負氣體，B為真空。將隔板抽掉，分析容器中氣體的狀態(tài)參數(shù)〔T、p、u、h、s、v〕如何變化，并分析為什么。答：熱力學第肯定律: QUW不變。抱負氣體熱力系能和焓只與溫度有關，故T和h不變。vpv= T，T不變，v增大，故pv= T，T不變，v增大，故p降低。立系統(tǒng)熵增原理，s只能增大。1．如右圖所示，容器1．如右圖所示，容器A剛性絕熱，容積為1,容器與管道用閥門相連，管道內(nèi)空氣的壓力位4Mpa、溫度為30℃、比焓為kg。容器初始狀態(tài)為真空，翻開閥門為其充氣，使壓力到達4Mpa時截止，假設空氣u=；求容器A內(nèi)到達平衡后的m。答：取A為系統(tǒng) 非穩(wěn)定開口系統(tǒng)。Q=0，=0;無視進出口的動能差及位能差。流入系統(tǒng)的能量：mh Q=0，=0;無視進出口的動能差及位能差。i iU ；依據(jù)能量守恒，可得:

0Ui imh

mu

mu

；由于初態(tài)為真空m

0

m，故hui 2

i i 2 2 1 1

1 i 2代入數(shù)據(jù)：T2

充入氣體的質(zhì)量：m pV

4106

32.87kgRT 287424.032=8M 2=8M =1300℃，經(jīng)可逆多變膨脹過程變化到終態(tài)=M 化到終態(tài)=M ，=400℃。該氣體常數(shù)=(kg·K),試確定氣體在該過程中吸取的熱量及過程功。氣體比熱容為常數(shù)，KJ/(kg·K)。RTV g 1RT

28710313002715

/kg1 p 810631 3RT 2871034002715V g 2 p

m4106

/kg2 ln

/p ln8106/0.4106p多變指數(shù): nln1p

1.395v/v2 1

ln(0.48299/0.05644)missed…………………..碳鋼和水的比熱容分別為：=KJ/(kg·K),KJ/(kg·K)。碳鋼和水的比熱容分別為：=KJ/(kg·K),KJ/(kg·K)。解：熱平衡時水和碳鋼的溫度:mct

tmct

tc c cmcT

m w w m wmcTT c c

w w wm mcmcc c w wm0.50.471200273.1544.18720273.15309.48K0.50.4744.187m

S

QT

mcdTTw wT

mc

lnTT TW W309.48

w w TwmT44.187lnmT碳鋼熵變：

20273.15

0.908KJ/K水和碳鋼組成孤立系統(tǒng)，孤立系統(tǒng)的熵變即為熵產(chǎn):填空題1、閉口系統(tǒng)經(jīng)過某一熱力過程1a2，吸取量50J的熱量，熱力學能增加了，此過程對外做功；假設系統(tǒng)又經(jīng)另一路徑1過程中熱力學能的變化為〔-84J。2、工質(zhì)是實現(xiàn)〔熱能〕和〔機械能〕相互轉(zhuǎn)換的媒介物質(zhì)。3、 可逆過程=〔準靜態(tài)過程+無耗散效應。推斷題10〔×〕2、質(zhì)量保持不變的系統(tǒng)就是閉口系〔×〕3〔×〕4、等溫過程的膨脹功與吸取的熱量相等〔×〕5、容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)可能會變〔√〕6、由于自發(fā)過程都有方向性，所以自發(fā)過程的反方向過程肯定不行進展?！病痢?、不違反熱力學第肯定律的過程均可進展〔×〕8〔√〕9、循環(huán)的熱效率越高，所得到的循環(huán)凈功也越大〔×〕10〔×〕計算、證明題120℃的空氣經(jīng)壓氣機絕熱壓縮后，導入換熱器中排走局部熱量，再進20℃120℃的空氣經(jīng)壓氣機絕熱壓縮后，導入換熱器中排走局部熱量，再進20℃A=，氣體流速系統(tǒng)流量：pq Pc

A11063000324q v f2 2

11.56kg/sm RT Rg g

T

27320missed…..2、某種單原子抱負氣體，有25℃，經(jīng)過程2m3可逆絕熱膨脹到1atm，計QW及熱力學能變化△U。p解：kcpcv初終態(tài)狀態(tài)參數(shù)：