過程基礎試題答案

過程基礎

[填空題]

1熱力學系統(tǒng)是如何分類的？

參考答案：（1）按其與外界進行質(zhì)量交換的情況分為：閉口系，開口系，簡單熱力系，絕熱系，孤立系。

（2）按物質(zhì)均勻性不同分為：均勻系，非均勻系。

（3）按相態(tài)分為：單相系，復相系。

（4）按物質(zhì)的成分分為：單元系，多元系。

[填空題]

2狀態(tài)參數(shù)的基本性質(zhì)有哪些？

參考答案：

[填空題]

3如何理解引入可逆過程的意義？

參考答案：（1）提供了一個系統(tǒng)可經(jīng)歷的理想的過程

（2）使許多熱力學的計算得以解決

（3）提供了一個分析問題的途徑

[填空題]

4為什么說是熱力學第一定律的基本表達式？它適用于閉系所進行的—切準平衡過程和非平衡過程嗎？

參考答案：

[填空題]

5有人說：自發(fā)過程是不可逆過程而非自發(fā)過程是可逆過程。這種說法對嗎？為什么？

參考答案：說法錯誤。違背了可逆過程的定義，自發(fā)過程與可逆過程的做功不等，對環(huán)境的影響也不等。

[填空題]

6用克勞修斯—克拉貝龍方程，解釋一般物質(zhì)的汽化線、升華線和熔解線的斜率為正，而冰—水熔解線的斜率卻為負。

參考答案：

[填空題]

7試述表壓與絕對壓力在性質(zhì)上的差別。

參考答案：

[填空題]

8建立流體動力學方程的基本方法有哪兩種？其差別何在？

參考答案：拉格朗日法和歐拉法。

拉格朗日法：選定一個流體質(zhì)點，并在整個過程中追隨這一質(zhì)點，觀察它的運動特性的變化。

歐拉法：把流體所占據(jù)的空間中的任一點挑選出來，觀察通過這一點的流體運動特性的變化。

[填空題]

9質(zhì)量守恒定律應用于管道內(nèi)流體，其表達式如何推導？

參考答案：

[填空題]

10引入流動邊界層的意義是什么？

參考答案：（1）反映客觀存在；

（2）利用其性質(zhì)，有利于求解N-S方程。

[填空題]

11實際流體產(chǎn)生流動阻力的根本原因是什么？

參考答案：實際流體具有粘性是產(chǎn)生流動阻力的根本原因。

[填空題]

12歐拉運動微分方程在什么條件下適用？

參考答案：流體為理想流體。

[填空題]

13為什么要引入簡單管路的概念？

參考答案：簡單管路管道截面不變，輸送的質(zhì)量流量始終保持為常數(shù)，計算起來簡單方便。

[填空題]

14試述各種介質(zhì)導熱的機理。

參考答案：氣體：導熱是氣體分子不規(guī)則運動時的相互碰撞的結(jié)果。溫度越高，分子的運動動能越大。

導電固體：自由電子的運動起主要作用。

非導電固體：通過晶格結(jié)構(gòu)的振動，即原子、分子在其平衡位置附近的振動實現(xiàn)。

液體：一種為：類似于氣體，分子間的相互碰撞；另一種為：類似于非導電固體，主要靠彈性波的作用。

[填空題]

15為什么求解導熱問題的首要工作一般應是分析導熱體的溫度分布？

參考答案：傳熱的動力是由于溫度差的存在，導熱熱量與溫度梯度有關(guān)。單位時間內(nèi)通過給定截面的熱量，正比于垂直于該截面方向上的溫度變化率和截面面積。

[填空題]

16試寫出導熱傅里葉定律的一般形式，并說明其中各個符號的意義。

參考答案：

[填空題]

17用一只手握住盛水的杯字子，另—只手用筷子快速攪拌熱水，握杯子的手會顯著地感到熱，試分析其原因。

參考答案：用筷子快速攪拌時，增加了水與杯面的接觸面積，水與杯子之間的傳熱增加，所以會顯著感覺到熱。

[填空題]

18試說明得出導熱微分方程所依據(jù)的基本定律是什么？

參考答案：傅里葉定律和能量守恒定律。

[填空題]

19為什么在解決對流換熱問題中需要推導原則性準則方程？有哪些方法？

參考答案：原因在于描述物理現(xiàn)象的因素眾多，規(guī)律復雜，參數(shù)之間的關(guān)系難以求解，需要使復雜的參數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬唵蔚年P(guān)系。

方法：整理分析解、相似原理、量綱分析法。

[填空題]

20什么叫兩個現(xiàn)象相似？它們有什么共性？描述現(xiàn)象的方程是否必須是微分方程？

參考答案：兩個物理現(xiàn)象相似時，其有關(guān)的物理量場分別相似。各物理量的相似倍數(shù)之間存在著由描寫現(xiàn)象的微分方程規(guī)定東風相互制約關(guān)系。

[填空題]

21陳述角系數(shù)的性質(zhì)并簡單歸納求解的方法。

參考答案：角系數(shù)與表面的熱力狀況、輻射能特性無關(guān)；只與表面的尺寸大小、幾何形狀、相對位置有關(guān)。具有互換性和完整性。

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[填空題]

22用相似原理從一個微分方程是否只能推得一個準則數(shù)？說明什么？

參考答案：是。一個物理方程反映的是一個物理性質(zhì)，所以從該方程推出的物理量之間的關(guān)系只能是用一個準則數(shù)來表示。

[填空題]

23對管道上的絕熱，外覆的絕熱層是否越厚效果越好？

參考答案：不是越厚越好。管道的導熱與半徑成一定的函數(shù)關(guān)系，存在極大值。

[填空題]

24熱水瓶瓶膽的兩層玻璃之間抽成真空，內(nèi)膽外壁及外膽內(nèi)壁涂了發(fā)射率很低（約0.05）的銀。試分析熱水瓶具有保溫作用的原因。如果不小心破壞了瓶膽上抽氣口處的密封性，這會影響保溫效果嗎？

參考答案：抽真空使對流與導熱幾乎都不會發(fā)生，很低的發(fā)射率大大削弱了內(nèi)外壁之間的輻射換熱。抽氣口密封破壞使氣體進入夾層，保溫性能下降。

[填空題]

25流速為500m/s的高速空氣流突然受阻，停止流動。若此滯止過程進行迅速，氣體在受阻過程中與外界的熱交換可以忽略不計?？諝獾亩▔罕葻釣?kJ/（kg·K）。求在滯止過程中空氣的焓變化？溫度變化？

參考答案：

[填空題]

26理想氣體狀態(tài)方程式為pv=RT試導出：（1）定溫下氣體p、v間的關(guān)系；（2）定壓下氣體v、T間的關(guān)系；（3）定容下氣體p、T間的關(guān)系。

參考答案：

[填空題]

27某于管內(nèi)氣體的參數(shù)為該氣體為理想氣體體積為1m3的真空容器與干管間通過閥門相聯(lián)?，F(xiàn)打開閥門對容器充氣，直至其壓力為4MPa時為止。若該氣體的內(nèi)能與溫度的關(guān)系為u=0.72T，求充入的氣體為多少千克？

參考答案：

[填空題]

28如圖所示某封閉系統(tǒng)沿a-c-b途徑由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b時，吸人熱量84kJ，對外作功32kJ。（1）若沿途徑a-d-b變化時對外作功10kJ，求此時進入系統(tǒng)的熱量。（2）當系統(tǒng)沿曲線途徑從b返回到初始狀態(tài)a時，外界對系統(tǒng)作功20kJ。求此時系統(tǒng)與外界交換熱量的大小和方向。（3）時，過程a-d和d-b中交換的熱量又是多少？

參考答案：

[填空題]

292kg空氣分別經(jīng)過定溫膨脹和絕熱膨脹的可逆過程，如圖所示。從初態(tài)膨脹到終態(tài)容積為初態(tài)容積的5倍。試計算不同過程中空氣的終態(tài)參數(shù)、對外界所作的功和交換的熱量以及過程中內(nèi)能、焓、熵的變化量。設空氣

參考答案：

[填空題]

30如圖所示，a-b為可逆定容過程；a-c為可逆定壓過程。試比較：（1）b點及c點在同一條絕熱線上時，qab和qac的大??；（2）b點及c點在同一條定溫線上時，qab和qac的大小。

參考答案：

[填空題]

31試證明定比熱理想氣體在T-s圖上任意兩條定壓線（或定容線）之間；線

參考答案：

[填空題]

321kg的某理想氣體從初態(tài)可逆絕熱膨脹到p2=1bar，接著又可逆定容加熱到最后再可逆定溫壓縮到初態(tài)。求：（1）絕熱指數(shù)κ；（2）絕熱膨脹過程中氣體的內(nèi)能變化量及氣體所作的膨脹功；（3）定容過程中氣體吸收的熱量；（4）定溫過程中外界對氣體所作的壓縮功。設氣體定壓比熱

參考答案：

[填空題]

33如圖所示絕熱系由熱源、冷源和熱機組成。在第一種情況下，熱機從高溫熱源T1取得熱量Q1，并在熱源T1及冷源T2間完成可逆循環(huán)。在第二種情況下，高溫熱源T1將熱量Q1在有限溫差下傳向中間熱源熱機從中間熱源T1′取得熱量Q1，并在熱源T1′及冷源間T2完成可逆循環(huán)。求系統(tǒng)在完成上述可逆及不可逆過程中的熵變化。

參考答案：

[填空題]

34試計算下述各過程中系統(tǒng)的總熵變化量。（1）將0.4kg溫度為100°C、熱容量為的銅塊投入溫度為10°C的湖水中；（2）同樣大小，但溫度為10°C的銅塊由100m高處投入湖水中；（3）將溫度分別為100°C和10°C的同樣大小的銅塊連在一起。

參考答案：

[填空題]

35有A和B兩個卡諾熱機串聯(lián)工作，若A機從溫度為650°C的高溫熱源吸熱，對溫度為T中間熱源放熱，B機從溫度為T中間熱源吸入A機排出的熱量并向溫度為20°C的低溫熱源排熱，求在下列情況下中間熱源的溫度T是多少？（1）兩熱機的輸出功相等；（2）兩熱機的熱效率相等。

參考答案：

[填空題]

36封閉容器中盛有比重Δ=0.8的油，h1=300mm，下面為水，h2=500mm，測壓管中汞液面讀數(shù)h=400mm，求封閉容器中的油面壓強p值。

參考答案：

[填空題]

37判斷下列不可壓縮流體的流動是否連續(xù)：

參考答案：

[填空題]

38水箱下部開口面積為A0，箱中恒定水位高度為h，水箱斷面甚大，其中流速可以忽略，如圖，求孔口流出的水流斷面A與其位置x的關(guān)系。

參考答案：

[填空題]

39用汞比壓計測定水管中的點流速u，當讀數(shù)Δh=60mm時，流速為多少？若管中通過的是ρ=800kg/m3的油，Δh值相同時，油的流速又為多大？

參考答案：

[填空題]

40某房間通過天花板用大量小孔口分布送風，孔口直徑d=20mm，風道的靜壓p=200N/m2空氣溫度t=20°C，要求總風量Q=1m3/s，問應布置多少個孔口？

參考答案：

[填空題]

41兩水箱用一直徑d1=40mm的薄壁孔口連通，下水箱底部又接一直徑d2=30mm的圓柱形管嘴，長l=100mm，若上游水深H1=3m保持恒定，求流動恒定后的流量Q和下游水深H2。

參考答案：

[填空題]

42某建筑物的模型，在風速為8m/s時，迎風面壓強為+40N/m2，背風面壓強為-40N/m2。若溫度不變，風速增至10m/s，則迎風面和背風面的壓強差將為多少？

參考答案：

[填空題]

43試推導通過平壁導熱的溫度分布，熱流密度，熱阻。

參考答案：

[填空題]

44試推導通過球殼導熱的溫度分布，熱流量，熱阻。

參考答案：

[填空題]

45一個內(nèi)部發(fā)熱的圓球懸掛于室內(nèi)，對于附圖所示的三種情況，試分析：（1）圓球表面熱量散失的方式；（2）圓球表面與空氣之間的熱交換方式。

參考答案：

[填空題]

46夏天，陽光照耀在一厚為40mm的用層壓板制成的木門外表面，用熱流計測得木門內(nèi)表面的熱流密度為15W/m2，外表面溫度為40°C內(nèi)表面溫度為30°C試估算此木門在厚度方向上的導熱系數(shù)。

參考答案：

[填空題]

47半徑為0.5m的球狀航天器在太空中飛行．其表面發(fā)射率為0.8。航天器內(nèi)電子元件的散熱量總共為175W。假設航天器沒有從宇宙空間接受到任何輻射能，試估算其外表面的平均溫度。

參考答案：

[填空題]

48—雙層玻璃系由兩層厚為6mm的玻璃及其間的空氣隙所組成、空氣隙厚度為8mm。假設面向室內(nèi)的玻璃表面溫度與面向室外的玻璃表面溫度各為20°C及-20°C，試確定該雙層玻璃窗的熱損失。如果采用單層玻璃窗、其他條件不變，其熱損失是雙層坡璃的多少倍？不考慮空氣間隙中的自然對流，玻璃的導熱系數(shù)為

參考答案：

[填空題]

49兩塊不同材料的平板組成如附圖所示厚為δ的大平板。兩板的面積分別為A1、A2，導熱系數(shù)分別為λ1及λ2。如果該大平板的兩個表面分別維持在均勻的溫度t1及t2，試導出通過該大平板的導熱熱量計算式。

參考答案：

[填空題]

50在一臺縮小成為實物的1/8的模型中，用20℃的空氣來模擬實物中平均溫度為200℃的空氣的加熱過程。實物中空氣的平均流速為10m/s，求模型中氣體流速應為多少？若模型中的平均換熱系數(shù)為200W/m，實物的對應值應為多少？Pr的不同對該?；囼炗袩o價值？

參考答案：

[填空題]

51水以1.2m/s的平均流速流過內(nèi)徑20mm的長直管。如果（1）管壁溫為75℃，水從20℃加熱到70℃，（2）管壁溫為15℃，水從70℃冷卻到20℃，分別求兩種情況下的換熱系數(shù)，并說明為什么有差別。

參考答案：

[填空題]

52相距很近的兩塊無限大平行平板，漫射灰表面發(fā)射率均為0.8。為使兩表面間的輻射熱流減少到原來的1/10，則在兩平板之間所放置的薄輻射遮熱板的發(fā)射率應為多少？其放置位置對兩極間的輻射換熱有何影響？這一結(jié)論對兩同心圓球面是否依然成立？

參考答案：

[填空題]

53一電爐的電功率為1KW，爐絲溫度為847°C，直徑為1mm。電爐的效率（輻射功率與電功率之比）為0.96，試確定所需爐絲的最短長度。

參考答案：

[填空題]

54—黑體表面置于室溫為27°C大廠房中，試求在熱平衡條件下黑體表面的輻射力，如將黑體加熱到327°C，它的輻射力又是多少？

參考答案：

[填空題]

55兩塊平行放置的平板表面發(fā)射率均為0.6，其板間距遠小于板的寬度和高度，且兩表面溫度分別為試確定：（1）板1的自身輻射；（2）對板1的投入輻射；（3）板1的反射輻射；（4）板1的有效輻射；（5）板2的有效輻射；（6）板1、2間的輻射換熱量。

參考答案：

[填空題]

56在兩塊平行平板之間，加上一塊極薄的ε=1的平板，這樣就沒有反射輻射，試問能否起到遮熱作用？為什么？又，在該兩塊平行平板之間加上一塊發(fā)射率ε=0的平板，其遮熱效果將怎樣？

參考答案：

[填空題]

57試分別計算溫度為2000K和5800K的黑體的最大光譜輻射力所對應的波長λm。

參考答案：

[填空題]

58拖運一座長1