工程熱力學期中考試

1、12004秋季工程熱力學期中考試工程熱力學期中考試習題講解習題講解2簡答題簡答題、 兩個質(zhì)量和比熱（cm）相同，溫度分別為ta和tb的固體進行熱交換，請推導說明達到熱平衡的過程是一個不可逆過程。3簡答題簡答題1、解：ta, mtb, m傳熱傳熱如果此系統(tǒng)熵增大于零，則過程不可逆。如果此系統(tǒng)熵增大于零，則過程不可逆。孤立系孤立系4簡答題簡答題1、解：直接傳熱，則平衡溫度，2lnlnln0isommmabmmababtttsssccttt t 2abmttt所以過程不可逆。所以過程不可逆。5簡答題簡答題1、解：一般錯誤：認為熱源溫度恒定0isoabqqstt6簡答題簡答題、有人說，根據(jù)卡諾定理，一

2、切不可逆機的效率必小于可逆機的效率。是否正確？請說明理由。 7簡答題簡答題、解：要注意是否同溫限或同等效溫限，這樣才能比較。8簡答題簡答題、寫出熵和焓的定義式，理想氣體定容過程焓的變化解：解：revqdsthupvvvphuv phct 或9簡答題簡答題、某系統(tǒng)處于某一狀態(tài)，該系統(tǒng)的 exergy指的是什么？ exergy指的是系統(tǒng)從當前任意狀態(tài)指的是系統(tǒng)從當前任意狀態(tài)可逆可逆地變化到與地變化到與指定環(huán)境指定環(huán)境相平衡的相平衡的狀態(tài)時，理論上所能做出的狀態(tài)時，理論上所能做出的最大有最大有用功用功或或消耗的最小有用功消耗的最小有用功。10簡答題簡答題、某系統(tǒng)處于某一狀態(tài)，該系統(tǒng)的 exergy指

3、的是什么？做出的最大有用功，如做出的最大有用功，如消耗的最小有用功，如冷量消耗的最小有用功，如冷量,x hx ux qeee0,x qe11簡答題簡答題、膨脹功、流動功、軸功和技術(shù)功之間有何區(qū)別？有何聯(lián)系？ 對流動工質(zhì)，微分形式能量方程對流動工質(zhì)，微分形式能量方程qduwdupdv ()()ttqdhwdud pvwdhvdp 21()2sqdhdcgdzw12簡答題簡答題、膨脹功、流動功、軸功和技術(shù)功之間有何區(qū)別？有何聯(lián)系？ 所以，所以，()twwd pv212tswdcgdzw13簡答題簡答題、理想氣體經(jīng)歷絕熱節(jié)流過程，節(jié)流前后的狀態(tài)參數(shù)壓力、溫度、比容、內(nèi)能、焓、熵如何變化？ 解：解：p

4、tuhvs14簡答題簡答題7、系統(tǒng)經(jīng)歷了一不可逆過程，已知終態(tài)熵小于初態(tài)熵，能否判斷該過程一定放出熱量，為什么？ 解：如果你認為系統(tǒng)是閉口系，由解：如果你認為系統(tǒng)是閉口系，由則有則有必定放熱必定放熱0,fgsss 0gs0,fs15簡答題簡答題7、系統(tǒng)經(jīng)歷了一不可逆過程，已知終態(tài)熵小于初態(tài)熵，能否判斷該過程一定放出熱量，為什么？ 解：如果認為系統(tǒng)是開口系，據(jù)題意有解：如果認為系統(tǒng)是開口系，據(jù)題意有.,0c vinoutgr iqdss ms mdst（）（）()()outgins ms mds假設(shè)，只熱要絕.0c vds仍有16簡答題簡答題、三塊相同的金屬塊被加熱到溫度ta，第一塊迅速被冷卻到

5、環(huán)境溫度t0，其熵變?yōu)?；第二塊在環(huán)境中緩慢冷卻到t0，其熵變?yōu)?；第三塊先與溫度為tb (ta tb t0)的熱源接觸，達到平衡后再被冷卻到環(huán)境溫度t0，其熵變?yōu)?；試說明這三個過程、和的大小關(guān)系。 17簡答題簡答題、解： 熵是狀態(tài)量，熵變與過程無關(guān)，熵是狀態(tài)量，熵變與過程無關(guān)，abcsss abcsss 18簡答題簡答題、某人聲稱使用新式熱力循環(huán)和高技術(shù)開發(fā)出一種新型節(jié)能冷柜，在30室溫下，制冷溫度為-40時，制冷系數(shù)仍可以達到4，請你判斷一下是否可能實現(xiàn)。19簡答題簡答題解： 一、過程可逆時，一、過程可逆時，所以，不可能。所以，不可能。max03.334rrttt 二、也可以用孤立系熵增原理來

6、判斷。二、也可以用孤立系熵增原理來判斷。20簡答題簡答題1010、由于絕熱壓縮過程不向外散熱，故絕熱壓縮過程所消耗的壓縮軸功最少。 21簡答題簡答題1010、解：1p1pv2s2n2t可以看出絕熱壓縮耗功最大?？梢钥闯鼋^熱壓縮耗功最大。22簡答題簡答題1010、解：也可以具體求等溫、多邊、絕熱壓縮過也可以具體求等溫、多邊、絕熱壓縮過程的程的技術(shù)功表達式技術(shù)功表達式，比較一下大小。，比較一下大小。1p23作圖題作圖題1、解：pv13ts122t3pv24作圖題作圖題ts123pv等壓線和等容線在等壓線和等容線在t-s上的上的斜率都應為正斜率都應為正。作錯的圖作錯的圖ndttdsc25作圖題作圖題

7、ts123作錯的圖作錯的圖ndttdscpv等壓線和等容線在等壓線和等容線在t-s上都應該是上都應該是凹曲線凹曲線。26作圖題作圖題-正循環(huán)正循環(huán)pv32s4s1ppts3241pp131rtt 同溫限正卡諾循環(huán)效率27作圖題作圖題-逆循環(huán)逆循環(huán)pv32s4s1ppts3241pp424rttt同溫限逆卡諾循環(huán)效率28計算題計算題1、某絕熱容器中盛有壓力為8mpa的氧氣，由于該容器漏氣，容器內(nèi)的氧氣的壓力降為2.0mpa，求漏掉的氧氣的質(zhì)量占原有氧氣質(zhì)量的百分之幾。（10分）分） 29計算題計算題1、解：、解：方法一方法一選容器為對象，開口系。容器絕熱緩慢漏氣，在整個過程中容器內(nèi)氣體始終滿足，

8、vkpvconstktvconst1 kktpconst這個過程上課時曾經(jīng)推導過。氣體比容氣體比容30計算題計算題1、解：、解：方法一方法一選容器為對象，開口系。v一些錯誤：、認為是定溫過程；、直接假設(shè)泄漏到外部的氣體也是絕熱膨脹，雖然計算結(jié)果對。但這種假設(shè)是沒有根據(jù)的。31計算題計算題1、解：、解：方法一方法一選容器為對象，開口系。容器絕熱緩慢漏氣，在整個過程中容器內(nèi)氣體始終滿足，vkpvconst11221kvpvp11/vv m22/vv m1/2112210.3166()/(/)0.3715()kbmmvvppa卷卷2168.34%()1/62.85%()bmma卷卷32計算題計算題1

9、、解：、解：方法二方法二選最后殘留在容器內(nèi)的氣體為對象，為閉口系。容器絕熱，緩慢漏氣，所以氣體是絕熱膨脹過程。對可寫出：,aam v00,m v0duw0vc dtpdv,/1/(1)gvgpvr t crk101dtdvktv1,kkktvconstpvconstpvconst即或33計算題計算題1、解：、解：方法二方法二選最后殘留在容器內(nèi)的氣體為對象，為閉口系。容器絕熱，緩慢漏氣，所以氣體是絕熱膨脹過程。對可寫出：,aam v00,m vkpvconst11221kvpvp1100220aaaavvmvmavvmvm氣 體 初 態(tài) ，氣 體 終 態(tài) ，01268.34%()/1/62.85

10、%()abmmvva泄漏比例，卷1-卷34計算題計算題 、 設(shè)有一恒溫t2的低溫余熱源和一恒溫為t1（t1t2）的高溫熱用戶，已知環(huán)境的溫度為t0，而且t0t2，求： （15分）分）(1) 在不消耗其它動力的條件下，試設(shè)計出理想情況下，利用低溫熱源的熱向高溫熱用戶提供熱量q1，而不違反熱力學定律的一種方案。(2) 試推導出你設(shè)計的這種方案的熱量利用率。熱量利用率的定義為q1與低溫余熱源放出熱量的比值。(3) 說明在理想情況下各種方案的熱量利用率均相同。35計算題計算題-方案一方案一1t2tw0t2q0q1q0q11202210qt ttqttt36計算題計算題-方案二方案二1t0t2,1q1q

11、11202210qt ttqttt2t0q2,2qw37計算題計算題-方案三方案三1tw0t2q1,2q1,0q0q11202210qt ttqttt2t當然還有其他方案。當然還有其他方案。38計算題計算題-證明同效率證明同效率1t2q1q0t0q2t方案方案理想情況：理想情況：過程可逆過程可逆證：證：對對任意可逆過程任意可逆過程，沒有作功能力，沒有作功能力損失損失,又與外界沒有功的交換，又與外界沒有功的交換，過程前后過程前后系統(tǒng)系統(tǒng)ex不變不變。0,0 x qe又12,x qx qee所以12qq0012tt即 1-1-tt2102!120tttqqttt所以39計算題計算題、某正循環(huán)可逆熱

12、機，在溫度為30的環(huán)境和4000kg的0的冰間工作，最后0的冰變?yōu)?0的水，試求可逆機能對外作的凈功為多少？已知冰的溶解熱為333kj/kg（冰在溶解過程中溫度不變），水的比熱c=4.1868kj/kg.k。（10分）分） 40計算題計算題、解：、解：0itcwwt0q2q30cmax0,isosw w方法一系統(tǒng)方法一系統(tǒng)可逆時，可逆時，0000ln0isoticewiiqtmsssmcttt030tc6062.007 10()1.004 10(2000)kjqkjkg冰4000kg冰2651.834 10()9.172 10(2000)wqmmctkjkjkg冰4000kg冰max0254|1.715 10()8.651 10(2000)wqqkjkjkg冰4000kg冰41計算題計算題、解：、解：0itcwwt0q2q30c方法二用冷量方法二用冷量exergy求解。求解?？赡孢^程，可逆過程，030tc2max. x qwwe0200.2002,2.(1)1(1)itx qtiwaterwaterittemqtttmtsqt 2.02x qetsq 也可以直接用42計