《工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)》試題及答案VIP

1、共享知識分享快樂工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)、填空題（每題2分，計(jì)20分）1 .如果熱力系統(tǒng)與外界之間沒有任何形式的能量交換，那么這個熱力系統(tǒng)一定是（）2 .理想氣體的比熱容只與（）參數(shù)有關(guān)。3 .若組成熱力系統(tǒng)的各部分之間沒有熱量傳遞，熱力系統(tǒng)將處于熱平衡狀態(tài)。此時熱力系統(tǒng)內(nèi)部一定不存在（）。4 .若組成熱力系統(tǒng)的各部分之間沒有相對位移，熱力系統(tǒng)將處于力平衡狀態(tài)°此時熱力系統(tǒng)內(nèi)部一定不存在（）。 f-* j j y - f 、-x- -I r r-r-，-x-r-<* r/6 .濕空氣壓力一定時，其中水蒸氣的分壓力取決于（）。7 .再熱循環(huán)的目的是（）。8 .回?zé)嵫h(huán)的主要目的是（）。

2、9 .熱輻射可以不依靠（），在真空中傳播。10 .流動功的改變量僅取決于系統(tǒng)進(jìn)出口狀態(tài)，而與（）的過程無關(guān)。2 .判斷題（每題1分，計(jì)20分）1 .孤立系統(tǒng)的熱力狀態(tài)不能發(fā)生變化；（）2 .孤立系統(tǒng)就是絕熱閉口系統(tǒng)；（）3 .氣體吸熱后熱力學(xué)能一定升高；（）4 .只有加熱，才能使氣體的溫度升高；（）5 .氣體被壓縮時一定消耗外功；（）6 .封閉熱力系內(nèi)發(fā)生可逆定容過程，系統(tǒng)一定不對外作容積變化功；（）7 .流動功的改變量僅取決于系統(tǒng)進(jìn)出口狀態(tài)，而與工質(zhì)經(jīng)歷的過程無關(guān)；（）8 .在閉口熱力系中，焰h是由熱力學(xué)能u和推動功pv兩部分組成。（）9 .理想氣體絕熱自由膨脹過程是等熱力學(xué)能的過程。（）1

3、0 .對于確定的理想氣體，其定壓比熱容與定容比熱容之比cp/cv的大小與氣體的溫度無關(guān)。（）11 . 一切可逆熱機(jī)的熱效率均相同；（）12 .不可逆熱機(jī)的熱效率一定小于可逆熱機(jī)的熱效率；（）13 .如果從同一狀態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑：一為可逆過程，一為不可逆過程，則不可逆過程的嫡變等于可逆過程的焙變；（）14 .如果從同一狀態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑：一為可逆過程，一為不可逆過程，則不可逆過程的熠變 大于可逆過程的嫡變；（）15 .不可逆過程的炳變無法計(jì)算；（）16 .工質(zhì)被加熱燃一定增大，工質(zhì)放熱燃一定減??；（）17 .封閉熱力系統(tǒng)發(fā)生放熱過程，系統(tǒng)的炳必然減少。（）18 .由理想氣體組成的封閉

4、系統(tǒng)吸熱后其溫度必然增加；（）19 .知道了溫度和壓力，就可確定水蒸氣的狀態(tài)；（）20 .水蒸氣的定溫膨脹過程滿足Q=W；（）3 .問答題（每題5分，計(jì)20分）1 .說明什么是準(zhǔn)平衡過程？什么是可逆過程？指出準(zhǔn)平衡過程和可逆過程的關(guān)系。2 .試指出膨脹功，軸功，技術(shù)功，流動功的區(qū)別和聯(lián)系，寫出可逆過程中膨脹功，技術(shù)功的計(jì)算 公式。3 .寫出開口系統(tǒng)穩(wěn)定流動能量方程式的表達(dá)式，說明式中各量的含義。4 .什么是飽和濕空氣？什么是未飽和濕空氣？如何將未飽和濕空氣轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜐窨?氣？4 .計(jì)算題（每題1。分，計(jì)40分）1.2 kg空氣經(jīng)過定溫膨脹的可逆過程，從初態(tài)壓力為P 1=9.807 bar ,

5、11=300 oC膨脹到終態(tài)容積為初態(tài)容積的5倍。試計(jì)算：（1 ）空氣的終態(tài)參數(shù)；（2）對外界所作的膨脹功和交換 的熱量；（3）熱力學(xué)能，的和量的變化量。設(shè)空氣的CP=1.004 kJ/ （kg -K） ,R=0.287 kJ/ （kg -K）, K=1.4。2.兩質(zhì)量相同，比熱容相同（為常數(shù)）的物體 AB,初溫各為Ta與Tb,用它們作高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩矗箍赡鏅C(jī)在其間工作，直至兩物體溫度相等為止。試求：(1)平衡時的溫度Tm ；(2)可逆機(jī)的總功量；(3 )如果兩物體直接進(jìn)行熱交換至溫度相等，求此平衡溫度Tm及兩物體的總嫌變。3.1 Kmol的理想氣體，從初態(tài)p=0.5 MPa Ti=340

6、 K絕熱膨脹到原來體積的2倍。已知?dú)怏w的 Cp.m=33.44kJ/ (mol - K) , Cv,m= 25.12 kJ/ (mol K)，試確定在下述情況下氣體 的終溫，對外所作的功及嫡的變化量。(1 )可逆絕熱過程；(2 )氣體向真空自由膨脹。4.欲設(shè)計(jì)一熱機(jī)，使之能從溫度為973 K的高溫?zé)嵩次鼰? 000 kJ，并向溫度為303 K的冷源放熱800 kJ。試確定(1 )此循環(huán)能否實(shí)現(xiàn)？ ( 2)若把此熱機(jī)當(dāng)作制冷機(jī)用，從冷源吸 熱800 kJ，是否可能向熱源放熱2 000 kJ ?此時，至少需耗多少功？頁眉內(nèi)容一、填空題1孤立系統(tǒng)2溫度3溫度差4壓力差5過熱蒸汽6含濕量7增加蒸汽干度

7、8提高進(jìn)入鍋爐的給水溫度9中間介質(zhì)10工質(zhì)經(jīng)歷二、判斷題1 - 5錯錯錯錯對6- 10對對錯錯錯11 - 15錯錯對錯錯16- 20錯錯錯錯錯三問答題1、答：（1 ）準(zhǔn)平衡過程：是假設(shè)過程中系統(tǒng)所經(jīng)歷的每一個狀態(tài)都無限接近平衡態(tài)的過 程，（2）可逆過程：是指如果系統(tǒng)完成了某一過程之后，再沿著原路逆行，恢復(fù)到原來的狀態(tài)，外 界也隨之回復(fù)到原來的狀態(tài)的過程。（3）準(zhǔn)平衡過程和可逆過程的關(guān)系： 準(zhǔn)平衡過程著眼于系統(tǒng)內(nèi)的平衡，可逆過程著眼于系統(tǒng)和外界的總平衡。一個準(zhǔn)平衡過程不一 定是可逆過程，但一個可逆過程一定是一個準(zhǔn)平衡過程?？赡孢^程是無耗散的準(zhǔn)平衡過程。2.答：（1 ）膨脹功：是由于工質(zhì)體積的變化

8、對外所做的功；技術(shù)功：是指工程技術(shù)上可以直接利用 的功，包括宏觀動能，宏觀位能，軸功；流動功：推動工質(zhì)流動而做的功稱為流動功。1膨脹功，技術(shù)功，流動功的聯(lián)系為：w=Wt> （P2V2-PM）=Ws -cP-g.lz ： /. rpv）。22（2）可逆過程中膨脹功的計(jì)算公式：皿=1 pdv ；技術(shù)功的計(jì)算公式：Wt = - ,dp 0（1）開口系統(tǒng)穩(wěn)7E流動的能量方程式為：q =Ah+Ac f + gAz + Ws。（2）式中各量q為工質(zhì)與外界交換的熱量，h為工質(zhì)進(jìn)出口烙的變 化，光2為工質(zhì)宏觀動能的 2fgz為工質(zhì)宏觀位能的變化，Ws系統(tǒng)對外所作軸功。4.答：（1 ）飽和濕空氣：是由干空

9、氣和干飽和水蒸氣組成的空氣。（2）不飽和濕空氣：是由干空氣和過熱水蒸氣組成的空氣。（3 ）將未飽和濕空氣轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜐窨諝獾姆椒ㄓ袃煞N：方法1 ：濕空氣溫度T 一定時，增加水蒸氣分壓力Pv = Pvmax = Ps（T）,方法2：保持水蒸氣含量pv不變，降低濕空氣溫度T-Ts （Pv）。四計(jì)算題1 .解：（1 ）取空氣為熱力系統(tǒng)，對可逆定溫過程1-2，由參數(shù)間的相互關(guān)系得:PA P1=9.807 1 =1.961 bar.V15由理想氣體狀態(tài)方程式得;330.287 10(273300) n l /”商 9.807 漢 1。5=。.1677 kg/m3V2 =5v<| = 0.8385 m

10、 /kg定溫過程：T2=573K(2)氣體對外所作的功及交換的熱量：Wt 二 Qt=PiViI 門導(dǎo)=9.807 1 05 (2 0.1677) In 5 = 529.4 kJ(3 )過程中熱力學(xué)能，爛，蠟的變化為：.Ui 2 =0, H 1 2 =0A： Si 2 二 m& In 冷=0.9238kJ/K- Vi2.解：(i )取A，B物體及熱機(jī)為孤立系統(tǒng)，則有:A Sis 0 二乙 Sa*Sb*Se =0，其中： ：SA0，LdT T 小因此：A Sis ° 二Za Sa Za Sb 二 me me0ti T-TbTTTT2即：me In -mcln m =0, In=0

11、 Ta Tb TaTb或亙=1 ,所以Tm =£TaTbTaTb(2) A物體為有限熱源，過程中放出熱量Qi ,B物體為有限冷源，過程中要吸收熱量Q2并且：Qi=mc(TA-Tm), Q2=mc(Tm-TB)，熱機(jī)為可逆熱機(jī)時，由能量守恒：W = Qi - Q2- mc(Ti- Tm) - mc(Tm-TB) = itic(Ta Ta - 2Tm)。(3)兩物體直接進(jìn)行能量交換直至溫度相等時，可列出能量守恒方程： iime Ti -T m)二 mc(TTa),Ta +Tb因此：Tm= B23.解：首先計(jì)算比熱容比：Y =Cp_二雙4 = 33Cv,m25.i2對可逆絕熱過程：Vi終溫

12、：T2 二(一八4 = 340K(±)k334 =270K。V22對外所作的 功：W = mcv( r 'T2) = nCv,m( r T2)3=1 10 mol 25.12 J/(moi K) (340 -270) K = 1 758 J嫡的變化量：=S = 0(2)氣體向真空自由膨脹，有 W =0，又過程絕熱，則 Q = 0，因此由閉口系能量方程 Q = W = U，得 U =0。即終溫：TATA340 K炳的變化量：T2V2V2V2.S = m(cv In Rg In ) = mRg In nRin -Ti寸,ViVi-0.585 kJ/K : 0=1 103 mol 8.314 J/(mol K) In 2=5.77kJ/K4.解：(1)方法1:利用克勞修斯積分式來判斷循環(huán)是否可行,Q Qi Q 22 000 kJ 800 kJT2 973 K 303 K所以此循環(huán)能實(shí)現(xiàn)，且為不可逆循環(huán)?；蚍椒?：利用孤立系統(tǒng)牖增原理來判斷循環(huán)是否可行，孤立系統(tǒng)由高溫?zé)嵩?，低溫?zé)嵩矗瑹釞C(jī)及功源組 成，因此：»»»»» Qi Q2- 2 000 kJ 800 kJ Siso M Sh Sl Sr ： sw-000.585 kJ/K 0T1 T2973 K 303