工程熱力學習題集答案

1、工程熱力學習題集答案一、填空題1常規(guī) 新 2能量 物質 3強度量454 5準平衡 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 1011一次 二次 12熱量 13兩 14173 15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 2021、（壓力）、（溫度 ）、（體積）。22、（單值）。23、（系統(tǒng)內部及系統(tǒng)與外界之間各種不平衡的熱力勢差為零）。24、（熵產）。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=h2h1 或 wt=h2h134.小于35. 36. 37.熱量38.65.29

2、%39.環(huán)境40.增壓比41.孤立 42熱力學能、宏觀動能、重力位能43.650 44.cv(T2T1)ln 47.當地音速 48.環(huán)境溫度49.多級壓縮、中間冷卻 50.0與151.（物質） 52.（絕對壓力）。53.（q=(h2-h1)+(C22-C12)/2+g(Z2-Z1)+wS）。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.（預熱階段、汽化階段、過熱階段）。60.（增大）二、單項選擇題 1.C 2.D 3.D 4.A 5.C 6.B 7.A 8.A 9.C 10.B 11.A 12.B 1

3、3.B 14.B 15.D16.B 17.A 18.B 19.B 20.C21.C 22.C 23.A三、判斷題1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 2021.（×） 22.（） 23.（×） 24.（×） 25.（） 26.（×） 27.（） 28.（） 29.（×） 30.（） 四、簡答題 1.它們共同處都是在無限小勢差作用下，非常緩慢地進行，由無限接近平衡狀態(tài)的狀態(tài)組成的過程。 它們的區(qū)別在于準平衡過程不排斥摩擦能量損耗現象的存在，可逆過程不會產生任何能量的損耗。 一個可逆過程一定是

4、一個準平衡過程，沒有摩擦的準平衡過程就是可逆過程。 2.1kg氣體:pv=RrT mkg氣體:pV=mRrT 1kmol氣體：pVm=RT nkmol氣體：pV=nRT Rr是氣體常數與物性有關，R是摩爾氣體常數與物性無關。 3.干飽和蒸汽：x=1,p=ps t=ts v=v,h=h s=s 濕飽和蒸汽：0<x<1,p=ps t=ts v<v<v, h<h<h, s<s<s 4.流速為當地音速(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(或比熱

5、比k有關) 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聯的，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關系，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、任意過程后者：閉口系、理想氣體、可逆過程8.輪胎內氣體壓力為P=為常數，當T升高時P隨之升高，容易引起爆破。9.可以選擇相同初、終狀態(tài)間可逆過程熵的變化來計算

6、。10.在工程實際中，常引用“速度系數”、“噴管效率”和“能量損失系數”來表示因摩擦對噴管流動的影響。三者之間的關系為：=12=111.略12. 熱力學第一定律的實質是什么？并寫出熱力學第一定律的兩個基本表達式。答：熱力學第一定律的實質是能量轉換與守恒原理。熱力學第一定律的兩個基本表達式為：q=u+w；q=h+wt 13. 熱力學第二定律的實質是什么？并寫出熵增原理的數學表達式。答：熱力學第二定律的實質是能量貶值原理。熵增原理的數學表達式為：dSiso0 。14. 什么是可逆過程？實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到原態(tài)的熱力過程。實施可逆過程的條件是推動過程進行

7、的勢差為無窮小，而且無功的耗散。五、名詞解釋1.熱力系儲存能包括：熱力學能、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積與一矩形面積相等，這個值在ct圖上就是平均質量熱容的概念。3.不可逆過程中，不可逆因素引起的熵的變化稱為熵產。4.所謂穩(wěn)定流動，是指流體流經管道中任意點的熱力狀態(tài)參數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，因為，故（方法二）考慮過程b-c，2、解： 因為：1-3：，且 則有： 所以 邊壓縮邊放熱1-2：，則 所以有 邊膨脹邊放熱

8、1-4： 邊膨脹邊吸熱1-5： 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，因為熵增大包括熵流和熵產兩部分，如果熵流大于0，而熵產為0的可逆過程，上仍然是增大的。（2）熵產的過程必為不可逆過程。答：正確。熵產是由于熱力過程中的不可逆因素導致的，因此當熵產，則此過程必定為不可逆過程。4、某循環(huán)在700K的熱源及400K的冷源之間工作，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)是熱機循環(huán)還是制冷循環(huán)，可逆還是不可逆? 圖3解：方法1：設為熱機

9、循環(huán) 不可能設為制冷循環(huán)：符合克氏不等式，所以是不可逆制冷循環(huán)方法2：設為熱機循環(huán)設為制冷循環(huán)，所以是不可逆制冷循環(huán)七、計算題1解：（1） （2）取汽輪機汽缸內壁和蒸汽進、出口為系統(tǒng)，則系統(tǒng)為穩(wěn)定流動系統(tǒng)，能量方程為 進、出口的動能差和位能差忽略不計，則(kJ/kg)（3）汽輪機功率 (kW)（4） 2解： 代入數據解得：3、解：（1）畫出各過程的p-v圖及T-s圖（2）先求各狀態(tài)參數等溫過程 ：熱量=膨脹功=技術功 所以，放熱4解：根據能量方程有 (kJ)5解： （1） （2） （3）6解 7、解：缸內氣體為熱力系-閉口系。突然取走90kg負載，氣體失去平衡，振蕩后最終建立新的平衡。雖不計摩

10、擦，但由于非準靜態(tài)，故過程不可逆。但可以應用第一定律解析式。由于缸壁充分導熱，所以缸內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的基本參數，(1) 求活塞上升的高度：過程中質量不變，且等于 （2）氣體在過程中作的功根據熱力學第一定律， 以及由于且T1=T2，由于不計摩擦氣體所做的功，分為兩部分：位克服大氣所做的功；位活塞位能的增加量則或者，8.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)方程式有所以多變指數（2）多變過程的膨脹功（3）多變過程的熱量故該可逆多變膨脹過程是吸熱過程9.cv=1229J/(kg·k) W=0 U=mcv(T2T1)=2.26&

11、#215;1.229×(591477)=317kJ Q=U=317kJ S=mcvln=2.26×1.229×ln=0.595kJ/K 10.Sg= =0.73kJ/K Ex1=T0·Sg =(273+25)×0.73 =217.5kJ 11.=0.214<0.528 為縮放型噴管。 T2=T1(=1073×(=691K c2=876m/s M2=1.6612.Q=mRrTln=1.5×0.287×328×lnW=mRrTln=Q=72.1KJU=mCv(T2T1)=0H=mCp(T2T1)=013

12、.(1)P°=P1=1.5×106Pa,V°=V1=0.065m3/kg則T°=V2=V°T2=(2)VC2=14.每小時排氣的放熱量Qp:Qp=mCp(T0T1)=3600×1.2×1.021×(576+283)=1292341KJ/h此熱量中的有效能Qa:Qa=3600×1.2×1.021×(283576)283ln=405345.2KJ/h此熱量中的無效能Qu:Qu=QpQa=1292341(405345.2)=886995.8KJ/h15.Sg= =0.73kJ/K Ex1=T0·Sg =(273+25)×0.73 =2