工程熱力學(xué)習(xí)題集答案

1、WORD格式工程熱力學(xué)習(xí)題集答案一、填空題1常規(guī)新2能量物質(zhì)3強(qiáng)度量4 54 KPa5準(zhǔn)平衡耗散6干飽和蒸汽過熱蒸汽7高多8等于零9與外界熱交換7102Rg11一次二次12熱量13兩14 173 KPa15系統(tǒng)和外界16定溫絕熱可逆17小大18小于零19不可逆因素7202Rg21、壓力、溫度、體積。22、單值。23、系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界之間各種不平衡的熱力勢差為零。24、熵產(chǎn)。25、兩個可逆定溫和兩個可逆絕熱26、方向、限度、條件。31.孤立系；32.開爾文 (K) ；33. ws=h2 h1或 wt=h2h134.小于t 2t 235.CCt1036.i/ M ini/ M ii 1專業(yè)資料

2、整理WORD格式37.熱量38.65.29%專業(yè)資料整理WORD格式39.環(huán)境40.增壓比41.孤立42 熱力學(xué)能、宏觀動能、重力位能43.65044.cv(T 2T 1)專業(yè)資料整理WORD格式lnT2T1專業(yè)資料整理WORD格式46.22.1247.當(dāng)?shù)匾羲?8.環(huán)境溫度49.多級壓縮、中間冷卻50.0 與 151.物質(zhì)52.絕對壓力。2253. q=(h 2-h1)+(C 2 -C1 )/2+g(Z 2 -Z1)+w S。54.溫度55. (0.657)kJ/kgK 。56. (定熵線 )57.逆向循環(huán)。58.兩個可逆定溫過程和兩個可逆絕熱過程59.預(yù)熱階段、汽化階段、過熱階段。60.增

3、大二、單項(xiàng)選擇題1.C2.D3.D4.A5.C6.B7.A8.A9.C10.B11.A12.B13.B14.B15.D16.B17.A18.B19.B20.C21.C22.C23.A三、判斷題1234567 8910111213141516 17 18 19 20 21.×22. 23.× 24.× 25. 26.× 27. 28. 29.×30.專業(yè)資料整理WORD格式四、簡答題專業(yè)資料整理WORD格式1.它們共同處都是在無限小勢差作用下，非常緩慢地進(jìn)展，由無限接近平衡狀態(tài)的狀態(tài)組成的過程。它們的區(qū)別在于準(zhǔn)平衡過程不排斥摩擦能量損耗現(xiàn)象的存在

4、，可逆過程不會產(chǎn)生任何能量的損耗。一個可逆過程一定是一個準(zhǔn)平衡過程，沒有摩擦的準(zhǔn)平衡過程就是可逆過程。2.1kg 氣體 :pv=R rTmkg 氣體 :pV=mR rT1kmol 氣體： pV m=RTnkmol 氣體： pV=nRTRr是氣體常數(shù)與物性有關(guān)，R 是摩爾氣體常數(shù)與物性無關(guān)。3.干飽和蒸汽：x=1,p=p st=t sv=v ,h=hs=s濕飽和蒸汽： 0<x<1,p=p st=t sv<v<v , h <h<h , s <s<s4.流速為當(dāng)?shù)匾羲?Ma=1) 時的狀態(tài)稱為流體的臨界狀態(tài)。流體臨界狀態(tài)的壓力(臨界壓力 )與其滯止壓力

5、的比值，稱為臨界壓力比。理想氣體的臨界壓力比只與氣體的物性有關(guān)(或比熱比k 有關(guān) )5.汽耗率是每作1kw ·h 功 (每發(fā) 1 度電 )的新蒸汽耗量(汽耗量 )。熱耗率是每作1kw · h 功 (每發(fā) 1 度電 )的耗熱量。熱耗率與熱效率是直接關(guān)聯(lián)的，熱耗率越高，熱效率就越低；而汽耗率與熱效率就沒有這種對應(yīng)關(guān)系，汽耗率低不一定熱效率高，汽耗率高也不一定熱效率低。6.平衡態(tài)是指熱力系的宏觀性質(zhì)不隨時間變化的狀態(tài)。穩(wěn)定態(tài)是指熱力系的狀態(tài)不隨時間而變化的狀態(tài)。平衡必然穩(wěn)定，穩(wěn)定未必平衡。7.前者：閉口系、任意工質(zhì)、任意過程后者：閉口系、理想氣體、可逆過程8.輪胎內(nèi)氣體壓力為P=

6、 MRrT,MRr為常數(shù)， 當(dāng) T 升高時 P 隨之升高， 容易引起爆破。VV9.可以選擇一樣初、終狀態(tài)間可逆過程熵的變化來計算。10.在工程實(shí)際中，常引用“速度系數(shù) 、“噴管效率 和“能量損失系數(shù) 來表示因摩擦對噴管流動的影響。三者之間的關(guān)系為： =12=1 11. 略12. 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是什么？并寫出熱力學(xué)第一定律的兩個根本表達(dá)式。答：熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)換與守恒原理。熱力學(xué)第一定律的兩個根本表達(dá)式為：q=u+w； q=h+wt13. 熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是什么？并寫出熵增原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式。答：熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)是能量貶值原理。熵增原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：dS 0 。iso1

7、4. 什么是可逆過程？實(shí)施可逆過程的條件是什么？答：可逆過程為系統(tǒng)與外界能夠同時恢復(fù)到原態(tài)的熱力過程。實(shí)施可逆過程的條件是推動過程進(jìn)展的勢差為無窮小，而且無功的耗散。五、名詞解釋專業(yè)資料整理WORD格式1.熱力系儲存能包括：熱力學(xué)能、宏觀動能和重力位能。2.對于 ct 圖上曲邊梯形面積，由微積分中值定理知，必然存在值使得曲邊梯形面專業(yè)資料整理WORD格式積與一矩形面積相等，這個值在 ct 圖上就是平均質(zhì)量熱容的概念。3.不可逆過程中，不可逆因素引起的熵的變化稱為熵產(chǎn)。4.所謂穩(wěn)定流動， 是指流體流經(jīng)管道中任意點(diǎn)的熱力狀態(tài)參數(shù)及流速等均不隨時間而變化的流動過程。5.濕空氣的焓值等于干空氣的焓值與

8、水蒸氣的焓值之和。六、分析題1、解：方法一過 b、c 分別作等溫線，因?yàn)門bTc，故 ubuc即 uabubuauacucua方法二考慮過程b-cquwucubwq0vcvbw0ubuc，uabuac2、解： 因?yàn)椋?quw1-3 ：1n13k ，且 T3T1及S3< S1那么有：u >0,q<0 所 以w<0邊壓縮邊放熱1-2 ：kn12且T2 <T1及S2 <S1，那么u<0, q<02RgT1p2n 1Rgnwpdv1TT1n1p1n112所以有 w>0邊膨脹邊放熱1-4 ：0 n1 4且 T4T1及 S4S1u>0, q>

9、;0wRgT1T4>0邊膨脹邊吸熱n 11-5 ：1 n1 5k且T5 < T1及 S5> S1u<0,q>0, w>0邊膨脹邊吸熱邊降溫3、請問一下幾種說法正確嗎？為什么？1熵增大的過程必為不可逆過程；答：不正確。熵增大的過程不一定為不可逆過程，因?yàn)殪卦龃蟀亓骱挽禺a(chǎn)兩局部，如果熵流大于0，而熵產(chǎn)為0 的可逆過程，上仍然是增大的。2熵產(chǎn)Sg0 的過程必為不可逆過程。答：正確。熵產(chǎn)是由于熱力過程中的不可逆因素導(dǎo)致的，因此當(dāng)熵產(chǎn)Sg0 ，那么此過程必定專業(yè)資料整理WORD格式為不可逆過程。專業(yè)資料整理WORD格式4、某循環(huán)在700K 的熱源及 400K 的冷

10、源之間工作，如圖3 所示。1用克勞修斯積分不等式判別循環(huán)是熱機(jī)循環(huán)還是制冷循環(huán)，可逆還是不可逆"2用卡諾定理判別循環(huán)是熱機(jī)循環(huán)還是制冷循環(huán)，可逆還是不可逆"解：WnetQ1Q2Q1WnetQ2 10000kJ 4000kJ14000kJ方法 1：設(shè)為熱機(jī)循環(huán)Q1Q214000kJ4000kJQ10kJ/K0 不可能T rTr1Tr 2700K400K設(shè)為制冷循環(huán)：圖 3QQ1Q214000kJ 4000kJTrTr 1Tr 2700K10kJ/K400K符合克氏不等式，所以是不可逆制冷循環(huán)方法 2：設(shè)為熱機(jī)循環(huán)1TL400K0.4286Wnet10000kJCTh1tQ10

11、.7126700K14000kJtC不可能設(shè)為制冷循環(huán)Tc400KQ24000kJcT0Tc700K1.33wnet0.4400K10000kJc 可能但不可逆 ，所以是不可逆制冷循環(huán)七、計算題1解：1p1900098.669098.66kPap29 8. 6 69 5. 0 6 k P3.a62取汽輪機(jī)汽缸內(nèi)壁和蒸汽進(jìn)、出口為系統(tǒng)，那么系統(tǒng)為穩(wěn)定流動系統(tǒng)，能量方程為qh1c 2g zwsh2q6.3103 / 400000.1575 kJ / kg進(jìn)、出口的動能差和位能差忽略不計，那么wsh qh0.1575 (22403440) 1200(kJ/kg)3汽輪機(jī)功率Pqm wsh401031

12、2001.33 104(kW)36004wsh1c21(1402602 ) 1038kJ / kg22專業(yè)資料整理WORD格式wsh8kwsh0. 67%12002解：Qcmccc (tct m )Qwmw cw (tmtw )QcQwmccc (tctm )mwcw (tmtw )代入數(shù)據(jù)解得：tm32.48 專業(yè)資料整理WORD格式TmSwTwQTm mwcwdTmwcw ln Tm6 4.187 ln 32.482731.23kJ / KTTwTTw18273專業(yè)資料整理WORD格式TmScTcQTm mcccdTmccc ln Tm0.8 0.47 ln 32.482730.54kJ

13、/ KTTcTTc1000273專業(yè)資料整理WORD格式SgSwSc1.230.540.69kJ / K3、解：1畫出各過程的p-v 圖及 T-s 圖 2先求各狀態(tài)參數(shù)nRT1 500mol8.314J/(mol K) 273 25 Kp12m 3V16.19393105 Pa 6.11atm專業(yè)資料整理WORD格式1T2T1p21MPap1298K6.11MPa1.67 11.67144.26K專業(yè)資料整理WORD格式1VVp12m36.11MPa21p1MPa211.675.906m3專業(yè)資料整理WORD格式T3T2144.26KV3V12m 3p3500mol8.314J/(mol K)

14、144.26K2m3299855Pa等溫過程 ：熱量 =膨脹功 =技術(shù)功QQ12Q23Q2 3WT 23nRT ln V3V2500mol8.314J/(molK)144.26K ln2m 35.906m 3649.4kJ所以，放熱W W12 W23U1 U2WT2 3nCVmT1T2nRT ln V3V2500mol34.1868J/(mol K)298144.26 K649.4 kJ316.12kJU 1 3Q1 3W1 3649.4kJ316.62kJ965.52kJH 1 3nC pm T3T1UpV965.52kJ299.855619.393 kPa2m31604.6kJS1 3n

15、CVm ln T3R ln V3T1V1500mol34.1868J/(molK)144.26Kln298K4.56kJ/K4解：根據(jù)能量方程有Q1U 1W1Q2U 2W2U 1U 2Q1W1W2Q2W2Q1 Q2W1W2Q1Q2 W1862628 (kJ)5解： 1c1TL12027372.7%TH800273專業(yè)資料整理WORD格式2P0W0c QH0.727 100060606012.12(kW )3QLQH (1 c )1000(10.727)273kJ6解vRg T10.287103(35273)32v0.442m / kg1p10.2106p2p1T20.2(180273)0.29

16、4 MPaT1(35273)qcV (t 2t1 )0.717(18035)103.97 kJ / kgw0wtv1( p1p2 )0.442 (0.20.294) 10610 341.5 kJ / kghcp (t2t1 )1.004(18035)145.6kJ / kg7、解：缸內(nèi)氣體為熱力系 - 閉口系。突然取走 90kg 負(fù)載，氣體失去平衡， 振蕩后最終建立新的平衡。雖不計摩擦，但由于非準(zhǔn)靜態(tài)， 故過程不可逆。但可以應(yīng)用第一定律解析式。由于缸壁充分導(dǎo)熱，所以缸內(nèi)的氣體在熱力變化過程中的溫度是不變的。首先計算狀態(tài)1 和狀態(tài) 2 的根本參數(shù)，專業(yè)資料整理WORD格式PPF11bAV1AhT

17、2T1V2A(hP2PbF2A771133.32205981000.3039MPa100100 10 10 610 3 m3h)(h h)10010 6(10h) 10 4 m3771133.3220590981000.2156MPa100專業(yè)資料整理WORD格式(1) 求活塞上升的高度：過程中質(zhì)量不變，且等于PV11PV2 2m1m2RgT1RgT2V2P1V10.303910 3(10 h)10 4P20.2156h 4.1 cm（ 2氣體在過程中作的功根據(jù)熱力學(xué)第一定律， QUW，以及UU 1U 2 m2 u2 m1u1由于m2m1, uKJ / KgT12k且 T =T ，u 0由于不

18、計摩擦氣體所做的功，W 分為兩局部：W1位抑制大氣所做的功；W2位活塞位能的增加量那么 WEpmgh (20590)9.81 4.110 246.25J2W1Pb Ah 771133.32100 10 44.110 242.14 JWW1W246.2542.1488.4 J專業(yè)資料整理WORD格式或者， W p2 A H 0.2156 106 Pa 100 10 4 m24.1 10 2 m 88.4 J8. 解：1 1 到 2 是可逆多變過程，對初，終態(tài)用理想氣體狀態(tài)方程式有v1Rg T1287J/(kg K)1300273 Kp18 106 Pa0.05643m3 / kgv2Rg T22

19、87J/(kg K)400273 Kp20.4106 Pa0.48288m3 / kg所以多變指數(shù)nln( p1 / p2 )ln(8106 Pa/0.4106 MPa)1.395ln( v2 / v1 )ln(0.48288m3 / kg / 0.05643m3/ kg)2多變過程的膨脹功wRgT1T2287J/(kg K)1573 673 K653.92kJ/kgn 11.39513多變過程的熱量quwcVT2T1w0.716kJ/(kgK)6731573K653.92kJ/kg9.52kJ/kg0故該可逆多變膨脹過程是吸熱過程1R r=4309.cv= k11.35 1=1229J/(k

20、g · k)W=0 U=mc v(T 2 T1)=2.26 × 1.229× (591 477)=317kJ Q= U=317kJ S=mcvln T2 =2.26× 1.229× ln 591 =0.595kJ/KT14771000100010. Sg=5002731500273=0.73kJ/KEx1=T0· Sg=(273+25) × 0.73=217.5kJ11. p2 = 0.15 =0.214<0.528為縮放型噴管。p10.7T2=T1 ( p2k10.151 .41) k=1073×() 1.

21、4=691Kp10.722cp (T1T2) =21004(1073 691) =876m/sc =專業(yè)資料整理WORD格式c 2=876M 2=1.41.66a2287 69112.Q=mR rTlnP0.2510672.1KJ1=1.5×0.287× 328× ln106P20.15W=mR rTln P1 =Q=72.1KJP2 U=mC v(T 2 T1)=0 H=mC p(T 2 T1)=013.(1)P° =P1=1.5×106Pa,V° =V 1 =0.065m3/kg那么T°=PV1.51060.065339.7KR r287110.0651.51061.4V2=V°(P)K0.102m 3 / kgP20.8106P2V20.81060.102284.3KT 2=287R r(2)V C2 =2KT2 )21.4KR r (T1.4287 (339.7 284.3) 333.6m / s1114.每小時排氣的放熱量Qp:Qp =mCp (T0T 1)=3600 ×1.2× 1.021× ( 5