工程热力学复习题集.docx

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1、工程热力学复习题集二、1.提高新蒸汽的温度、压力和降低乏汽压力理论上都能够提高郎肯循环热效率。正确2.已知饱和湿蒸汽的温度和压力不能确定它的其他状态参数。错误3.只要气体的比热容是常数,Cp-Cv=Rg.错误4.准静态经过一定是可逆经过错误5.喷管内稳定流动的气体在各截面上的流速不同，但各截面的流量一样正确6.理想气体只要取定比热容时，才能知足迈耶公式Cp-Cv=R错误7.稳定状态不一定是平衡状态正确8.绝热闭口系的熵增就是孤立系的熵增错误9.绝热节流后气体的温度可能升高。错误10.饱和湿蒸汽的干球温度等于湿球温度等于露点温度正确11.容器中气体的压力不变，则压力表的读数绝对不变错误12.已知

2、饱和湿蒸汽的温度和压力不能确定其他状态参数正确13.水蒸气在等压汽化经过中温度不变正确14.第二永动机违背了热力学第一和第二定律错误15.处于平衡状态势力系统应具有均匀一致的温度和压力正确16.郎肯循环基础上实现再热可提高循环热效率正确17.理想气体的比热容随气体种类不同各异，但对某种理想气体而言，比热容为常数。错误18.热力经过中，工质向外界放热，其温度不一定降低正确19.不存在400的液态水。正确20.余隙容积是必需的但又是有害的，所以我们在设计气机的时候应尽量降低余隙容积。正确21.热量只适用于定温定熵经过。错22.节流经过是一个等焓经过。错误23.熵减的经过是能够发生的错误24.工质的

3、经一不可逆循环其熵一定增加错误25.第一永动机违背了热力学第一定律正确26.热力经过中，工质对外放热温度一定降低错误27.工质绝热节流后焓不变，压力不变，温度不定，熵增大错误28.某绝热蒸汽轮机相对内效率为0.91，蒸汽在该汽轮机中做功熵不变错误29.理想气体的音速C=正确30.不可逆经过可自发进行正确31.内燃机理论循环中压缩比愈大，其理论效率越高正确闭口系与外界无物质交换，系统内质量将保持恒定，那么，系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?答：否。当一个控制质量的质量入流率与质量出流率相等时如稳态稳流系统，系统内的质量将保持恒定不变。开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分

4、割，所以开口系不可能是绝热系。这种观点对不对，为什么?答：不对。“绝热系指的是经过中与外界无热量交换的系统。热量是指经过中系统与外界间以热的方式交换的能量，是经过量，经过一旦结束就无所谓“热量。物质并不“拥有热量。一个系统能否绝热与其边界能否对物质流开放无关。试判定下列各种讲法能否正确：(1)定容经过即无膨胀(或压缩)功的经过；(2)绝热经过即定熵经过；(3)多变经过即任意经过。答：膨胀功压缩功都是容积变化功，定容经过是一种系统比体积不变，对控制质量或讲系统容积不变的经过，因而讲定容经过即无膨胀(或压缩)功的经过是正确的；绝热经过指的是系统不与外界交换热量的经过。系统在经过中不与外界交换热量，

5、这仅表明经过中系统与外界间无伴随热流的熵流存在，但若为不可逆经过，由于经过中存在熵产，则系统经历该经过后会因有熵的产生而发生熵的额外增加，实际上只是可逆的绝热经过才是定熵经过，而不可逆的绝热经过则为熵增大的经过，故此讲法不正确；多边经过是指遵循方程Pvn=常数n为某一确定的实数的那一类热力经过，这种变化规律虽较具普遍性，但并不包括一切经过，因而讲多变经过即任意经过是不正确的。下述讲法能否有错误：循环净功Wnet愈大则循环热效率愈高；不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率；可逆循环的热效率都相等，12t1TT-=。答：讲法不对。循环热效率的基本定义为：1nettQW=，循环的热效率除与循环净

6、功有关外，尚与循环吸热量Q1的大小有关；讲法不对。根据卡诺定理，只是在“工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间的条件下才能肯定不可逆循环的热效率一定小于可逆循环，离开了这一条件结论就不正确；讲法也不正确。根据卡诺定理也应当是在“工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间的条件下才能肯定所有可逆循环的热效率都相等，12t1TT-=，而且与工质的性质与关，与循环的种类无关。假如式中的温度分别采用各自的放热平均温度和吸热平均温度则公式就是正确的，即12t1TT-=，不过这种情况下也不能讲是“所有可逆循环的热效率都相等，只能讲所有可逆循环的热效率表达方式一样。下述讲法能否正确:.熵增大的经

7、过必定为吸热经过：熵减小的经过必为放热经过；定熵经过必为可逆绝热经过。答：讲法不对。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分，不可逆绝热经过中工质并未从外界吸热，但由于存在熵产工质的熵也会因此增大；讲法是对的。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分，其中熵产必定是正值，因此仅当系统放热，热熵流为负值时，系统的熵值才可能减小；这种讲法原则上是不对的。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分，其中熵产必定是正值，对于不可逆的放热经过，其热熵流为负值，当热熵流在绝对数值上恰好与熵产一样时，经过将成为定熵的。因而：可逆的绝热经过为定熵经过，而定熵经过却不一定是绝热经过。下述讲法能否有错误：熵增大的经过必为不可逆

8、经过；使系统熵增大的经过必为不可逆经过；熵产Sg0的经过必为不可逆经过；不可逆经过的熵变S无法计算；假如从同一初始态到同一终态有两条途径，一为可逆，另一为不可逆，则可逆不可逆SS?、f,f,可逆不可逆SS、g,g,可逆不可逆SS；不可逆绝热膨胀的终态熵大于初态熵，S2S1，不可逆绝热压缩的终态熵小于初态熵S20ds；0dr答：讲法不正确。系统的熵变来源于熵产和热熵流两个部分，其中熵产必定是正值含零，热熵流则可为正值，亦可为负值。当系统吸热时热熵流为正值，即使是可逆经过熵产为零系统的熵也增大；此讲法与是一样的。假如所讲的“系统指的是孤立系统则讲法是正确的。不过实在不应该这样含糊“系统这一概念！根

9、据熵产原理，这一讲法是正确的。此讲法完全错误。熵是状态参数，只要经过的初、终状态确定了，系统的熵变就完全确定，与经过无关。因而，不可逆经过熵变的计算方法之一便是借助同样初、终状态的可逆经过来进行计算。至于利用熵的一般关系式进行熵变计算，它们根本就与经过无关。根据熵为状态参数知，两种经过的端点状态一样时应有一样的熵变，以为可逆不可逆SS?是错误的；不可逆经过将有熵产生，而可逆经过则不会产生熵，因而讲g,g,可逆不可逆SS是正确的；熵是状态参数，经过端点状态一样时应有一样熵变，由系统熵方程gfSSS+=?，经过可逆时可逆f,SS=?；不可逆时不可逆不可逆g,f,SSS-?=，式中g,不可逆S，可见

10、应有f,f,不可逆可逆SS，而不是f,f,可逆不可逆SS。此讲法不对。根据熵产原理，系统经历不可逆绝热经过后，无论是膨胀或受压缩，其熵都将增大。由熵为状态参数知，工质经过循环经过后其熵应不变，所以以为?0ds是不正确的；根据克劳修斯不等式知，0dr3、可用能与不可用能：能够转变为机械功的那部分热能称为可用能，不能转变为机械功的那部分热能称为不可用能。4、熵流：热力系和外界交换热量而导致的熵的流动量5、熵产：由热力系内部的热产引起的熵的产生。6、卡诺定理:工作再两个恒温热源1T和2T之间的循环，不管采用什么工质，假如是可逆的，其热效率均为121TT-，假如不是可逆的，其热效率恒小于121TT-。

11、7、工质火用：的对一定的环境而言，工质在某一状态下所具有的热力学能中理论上能够转化为可用能的部分。8、孤立系统的熵增原理：在孤立系内，一切实际经过不可逆经过都朝着使系统熵增加的方向进行，或者在极限情况下可逆经过维持系统的熵不变。41、理想气体：分子本身不具有体积、分子间没有作用力的气体称为理想气体。2、定压比热：单位质量的物质，在压力不变的条件下，作单位温度变化时相应的焓的变化。3、定容比热：单位质量的物质，在比体积不变的条件下，作单位温度变化时相应的热力学能的变化。4、迈耶公式及使用条件：gvpRCC+=00，适用于理想气体。5、比热的定义和单位:单位质量的物质在无摩擦内平衡的特定经过中，做

12、单位温度变化时所吸收或放出的热量。6、气体常数与通用气体常数：气体常数：等于波尔滋蔓常数与每千克气体所包含的分子数的乘积。通用气体常数：1mol气体的气体常数。7、实际气体的临界状态：纯物质的气、液两相平衡共存的极限热力状态。一、简答题(每题5分，共40分)1.什么是热力经过？可逆经过的主要特征是什么？答：热力系统从一个平衡态到另一个平衡态，称为热力经过。可逆经过的主要特征是驱动经过进行的势差无限小，即准静经过，且无耗散。2.温度为500C的热源向热机工质放出500kJ的热量，设环境温度为30C，试问这部分热量的火用yong值最大可用能为多少？答：=?+-?=15.27350015.27330

13、1500,qxE303.95kJ3.两个不同温度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，证实：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。假设功源的熵变SW=0。证实：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分则：4.B中保持真空，如右图所示。若将隔板抽去，试分析容器中空气的状态参数T、P、u、s、v怎样变化，并简述为什么。答：u、T不变，P减小，v增大，s增大。自由膨胀12isoTTRSSSSS?=?+?+?+?W121200ISOQQSTT-?=+R0S?=isoS?=5.试由开

14、口系能量方程一般表达式出发，证实绝热节流经过中，节流前后工质的焓值不变。绝热节流经过可看作稳态稳流经过，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经过是稳态稳流经过，因而有如下简化条件，则上式能够简化为：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构成的压力，称为该组元的分压力；若表为Pi，则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能否就愈大，愈有利？试证实你的结论。答：否

15、，温差愈大，卡诺制冷机的制冷系数愈小，耗功越大。2分证实：TTwqTTTR?=-=22212，当2q不变，T?时，w、R。即在同样2q下(讲明得到的收益一样)，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吸热经过到达状态B，若两经过中热源温度均为rT。试证实系统在可逆经过中吸收的热量多，对外做出的膨胀功也大。答：经历可逆或不可逆定温经过后，按题给两种情况下经过的初、终状态一样，因此系统的熵变一样。由系统的熵方程gfsss+=?，对于可逆经过其熵产为零，故热熵流将大于不可逆经过。可见，可逆经过的热量将大于不可逆经过；3分由热力学第一定律

16、，wuq+?=，因经过的初、终状态一样，热力学能变化u一样，故可逆与不可逆两种情况相比，可逆经过的经过功亦较大。2分三、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，进口处的空气流速能够忽略不计；压气机排口处的截面积为0.025m2，排出的压缩空气的参数为200kPa、120。压气机的散热量为60kJ/min。已知空气的气体常数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0)2()2(22221211=+-+-?mgzchmgz

17、chWQsh即?+-+=mgzchmgzchQWsh)2()2(22221211a其中：)/(10006010603sJQ-=?-=?)/(2944.660340)25273(2871095311skgTRVpmg=?+?=?mzsmc0/01=?)/(0.95380)25120()717273()/(99.141025.010200)120273(2872944.6123222222sJTchhhsmApTmRAmcpg=-?+=?=-=?=?+?=?将以上数据代入式a，可得压气机所消耗的功率为：)/(10648.6)299.1410.95380(2944.6100052sJWsh?-=-?

18、+-=?2.在高温环境中有一容器，A侧装有2kg氮气，压力为0.07MPa，温度为67；B侧装有8kg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。现打开阀门，氮气由B流向A。氮气可视为理想气体，已知气体常数Rg,N2=297J/(kgK)，经过中的平均定容比热容cv=0.742kJ/(kgK)，若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361A1AgAAm8851.21007.03402972=?=PTRmV361B1BgBBm8904.6101.02902978

19、=?=PTRmV4分取A+B中的气体为系统CM，m=mA+mB=2+8=10kgN28kg0.1MPa17N22kg0.07MPa67V=VA+VB=2.8851+6.8904=9.7755m32分终态时的气体压力MPa0951.07755.9313297102g2=?=VTmRP2分按题给，系统不对外作功，有kJ46.96222646.2322)29083402(742.0313742.010)(B1BA1Av2v=-=?+?-?=+-=?=TmTmcTmcUQ5分原在A中的氮气熵变2分kJ/K3540.0)07.00951.0297ln.06727340273039ln.1(2)PPlnR

20、TTlnc(mSA2gA2pAA-=-+?=-=?原在B中的氮气熵变2分kJ/K7538.0)1.00951.0297ln.01727340273039ln.1(2)PPlnRTTlnc(mSB2gB2pBB=-+?=-=?全部氮气的熵变kJ/K3998.07538.03540.0SSSBA=+-=?+?=?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K)kJ/(kg187.4?=c，环境温度为17。求混合经过导致的可用能损失？16分解：以绝热熔器内水为研究对象，由其能量方程可得cTmmcTmcTm)(212211+=+可得KmmTmTmT33.336200100353200303100212211=+?+?=+=水的混合经过的熵变为gfSSS+=?由于绝热0=fS)/(186.335333.336ln187.420030333.336ln187.4100lnln2211KkJTTcmTTcmSSg=?+?=+=?=混合经过的做功能力的损失为)(94.923186.32900kJSTIg=?=