工程熱力學(xué)復(fù)習(xí)題集

1、二、1.提高新蒸汽的溫度、壓力和降低乏汽壓力理論上都可以提高郎肯循環(huán)熱效率 。（正確） 2.已知飽和濕蒸汽的溫度和壓力不能確定它的其他狀態(tài)參數(shù)。 （錯(cuò)誤） 3.只要?dú)怏w的比熱容是常數(shù),Cp-Cv=Rg. （錯(cuò)誤） 4.準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程一定是可逆過(guò)程 （錯(cuò)誤）5.噴管內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)的氣體在各截面上的流速不同，但各截面的流量相同（正確） 6.理想氣體只有取定比熱容時(shí)，才能滿足邁耶公式Cp-Cv=R（錯(cuò)誤） 7.穩(wěn)定狀態(tài)不一定是平衡狀態(tài)（正確）8.絕熱閉口系的熵增就是孤立系的熵增（錯(cuò)誤）9.絕熱節(jié)流后氣體的溫度可能升高。（錯(cuò)誤）10.飽和濕蒸汽的干球溫度等于濕球溫度等于露點(diǎn)溫度（正確）11.容器中氣體的壓力不

2、變，則壓力表的讀數(shù)絕對(duì)不變（錯(cuò)誤）12.已知飽和濕蒸汽的溫度和壓力不能確定其他狀態(tài)參數(shù)（正確）13.水蒸氣在等壓汽化過(guò)程中溫度不變（正確）14.第二永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第一和第二定律（錯(cuò)誤）15.處于平衡狀態(tài)勢(shì)力系統(tǒng)應(yīng)具有均勻一致的溫度和壓力（正確）16.郎肯循環(huán)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)再熱可提高循環(huán)熱效率（正確）17.理想氣體的比熱容隨氣體種類(lèi)不同各異，但對(duì)某種理想氣體而言，比熱容為常數(shù)。（錯(cuò)誤）18.熱力過(guò)程中，工質(zhì)向外界放熱，其溫度不一定降低（正確）19.不存在400的液態(tài)水。（正確）20.余隙容積是必需的但又是有害的，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)氣機(jī)的時(shí)候應(yīng)盡量降低余隙容積。（正確）21.熱量只適用于定溫定熵過(guò)程。

3、（錯(cuò)）22.節(jié)流過(guò)程是一個(gè)等焓過(guò)程。（錯(cuò)誤）23.熵減的過(guò)程是可以發(fā)生的（錯(cuò)誤）24.工質(zhì)的經(jīng)一不可逆循環(huán)其熵一定增加（錯(cuò)誤）25.第一永動(dòng)機(jī)違反了熱力學(xué)第一定律（正確）26.熱力過(guò)程中，工質(zhì)對(duì)外放熱溫度一定降低（錯(cuò)誤）27. 工質(zhì)絕熱節(jié)流后焓不變，壓力不變，溫度不定，熵增大（錯(cuò)誤）28.某絕熱蒸汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率為0.91，蒸汽在該汽輪機(jī)中做功熵不變（錯(cuò)誤）29.理想氣體的音速C=（正確）30.不可逆過(guò)程可自發(fā)進(jìn)行（正確）31.內(nèi)燃機(jī)理論循環(huán)中壓縮比愈大，其理論效率越高（正確） 閉口系與外界無(wú)物質(zhì)交換，系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量將保持恒定，那么，系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量保持恒定的熱力系一定是閉口系統(tǒng)嗎?答：否。當(dāng)一個(gè)控制質(zhì)

4、量的質(zhì)量入流率與質(zhì)量出流率相等時(shí)（如穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流系統(tǒng)），系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)量將保持恒定不變。 開(kāi)口系統(tǒng)中系統(tǒng)與外界有物質(zhì)交換，而物質(zhì)又與能量不可分割，所以開(kāi)口系不可能是絕熱系。這種觀點(diǎn)對(duì)不對(duì)，為什么?答：不對(duì)?！敖^熱系”指的是過(guò)程中與外界無(wú)熱量交換的系統(tǒng)。熱量是指過(guò)程中系統(tǒng)與外界間以熱的方式交換的能量，是過(guò)程量，過(guò)程一旦結(jié)束就無(wú)所謂“熱量”。物質(zhì)并不“擁有”熱量。一個(gè)系統(tǒng)能否絕熱與其邊界是否對(duì)物質(zhì)流開(kāi)放無(wú)關(guān)。 試判斷下列各種說(shuō)法是否正確：(1)定容過(guò)程即無(wú)膨脹(或壓縮)功的過(guò)程；(2)絕熱過(guò)程即定熵過(guò)程；(3)多變過(guò)程即任意過(guò)程。答：膨脹功（壓縮功）都是容積（變化）功，定容過(guò)程是一種系統(tǒng)比體積不變，對(duì)控制

5、質(zhì)量或說(shuō)系統(tǒng)容積不變的過(guò)程，因此說(shuō)定容過(guò)程即無(wú)膨脹(或壓縮)功的過(guò)程是正確的；絕熱過(guò)程指的是系統(tǒng)不與外界交換熱量的過(guò)程。系統(tǒng)在過(guò)程中不與外界交換熱量，這僅表明過(guò)程中系統(tǒng)與外界間無(wú)伴隨熱流的熵流存在，但若為不可逆過(guò)程，由于過(guò)程中存在熵產(chǎn)，則系統(tǒng)經(jīng)歷該過(guò)程后會(huì)因有熵的產(chǎn)生而發(fā)生熵的額外增加，實(shí)際上只是可逆的絕熱過(guò)程才是定熵過(guò)程，而不可逆的絕熱過(guò)程則為熵增大的過(guò)程，故此說(shuō)法不正確；多邊過(guò)程是指遵循方程Pvn = 常數(shù)（n為某一確定的實(shí)數(shù)）的那一類(lèi)熱力過(guò)程，這種變化規(guī)律雖較具普遍性，但并不包括一切過(guò)程，因此說(shuō)多變過(guò)程即任意過(guò)程是不正確的。下述說(shuō)法是否有錯(cuò)誤： 循環(huán)凈功Wnet愈大則循環(huán)熱效率愈高； 不

6、可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)的熱效率； 可逆循環(huán)的熱效率都相等，。答：說(shuō)法不對(duì)。循環(huán)熱效率的基本定義為：，循環(huán)的熱效率除與循環(huán)凈功有關(guān)外，尚與循環(huán)吸熱量Q1的大小有關(guān)；說(shuō)法不對(duì)。根據(jù)卡諾定理，只是在“工作于同樣溫度的高溫?zé)嵩春屯瑯訙囟鹊牡蜏責(zé)嵩撮g”的條件下才能肯定不可逆循環(huán)的熱效率一定小于可逆循環(huán)，離開(kāi)了這一條件結(jié)論就不正確；說(shuō)法也不正確。根據(jù)卡諾定理也應(yīng)當(dāng)是在“工作于同樣溫度的高溫?zé)嵩春屯瑯訙囟鹊牡蜏責(zé)嵩撮g”的條件下才能肯定所有可逆循環(huán)的熱效率都相等，而且與工質(zhì)的性質(zhì)與關(guān)，與循環(huán)的種類(lèi)無(wú)關(guān)。如果式中的溫度分別采用各自的放熱平均溫度和吸熱平均溫度則公式就是正確的，即，不過(guò)這種情況下也不能說(shuō)

7、是“所有可逆循環(huán)的熱效率都相等”，只能說(shuō)所有可逆循環(huán)的熱效率表達(dá)方式相同。 下述說(shuō)法是否正確:. 熵增大的過(guò)程必定為吸熱過(guò)程： 熵減小的過(guò)程必為放熱過(guò)程； 定熵過(guò)程必為可逆絕熱過(guò)程。答：說(shuō)法不對(duì)。系統(tǒng)的熵變來(lái)源于熵產(chǎn)和熱熵流兩個(gè)部分，不可逆絕熱過(guò)程中工質(zhì)并未從外界吸熱，但由于存在熵產(chǎn)工質(zhì)的熵也會(huì)因而增大；說(shuō)法是對(duì)的。系統(tǒng)的熵變來(lái)源于熵產(chǎn)和熱熵流兩個(gè)部分，其中熵產(chǎn)必定是正值，因而僅當(dāng)系統(tǒng)放熱，熱熵流為負(fù)值時(shí)，系統(tǒng)的熵值才可能減小；這種說(shuō)法原則上是不對(duì)的。系統(tǒng)的熵變來(lái)源于熵產(chǎn)和熱熵流兩個(gè)部分，其中熵產(chǎn)必定是正值，對(duì)于不可逆的放熱過(guò)程，其熱熵流為負(fù)值，當(dāng)熱熵流在絕對(duì)數(shù)值上恰好與熵產(chǎn)一樣時(shí)，過(guò)程將成為

8、定熵的。因此：可逆的絕熱過(guò)程為定熵過(guò)程，而定熵過(guò)程卻不一定是絕熱過(guò)程。 下述說(shuō)法是否有錯(cuò)誤： 熵增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程； 使系統(tǒng)熵增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程； 熵產(chǎn)Sg > 0的過(guò)程必為不可逆過(guò)程； 不可逆過(guò)程的熵變DS無(wú)法計(jì)算； 如果從同一初始態(tài)到同一終態(tài)有兩條途徑，一為可逆，另一為不可逆，則、； 不可逆絕熱膨脹的終態(tài)熵大于初態(tài)熵，S2>S1，不可逆絕熱壓縮的終態(tài)熵小于初態(tài)熵S2<S1； 工質(zhì)經(jīng)過(guò)不可逆循環(huán)有；。答：說(shuō)法不正確。系統(tǒng)的熵變來(lái)源于熵產(chǎn)和熱熵流兩個(gè)部分，其中熵產(chǎn)必定是正值（含零），熱熵流則可為正值，亦可為負(fù)值。當(dāng)系統(tǒng)吸熱時(shí)熱熵流為正值，即便是可逆過(guò)程（熵產(chǎn)為零）

9、系統(tǒng)的熵也增大；此說(shuō)法與是一樣的。如果所說(shuō)的“系統(tǒng)”指的是孤立系統(tǒng)則說(shuō)法是正確的。不過(guò)實(shí)在不應(yīng)該這樣含糊“系統(tǒng)”這一概念！根據(jù)熵產(chǎn)原理，這一說(shuō)法是正確的。此說(shuō)法完全錯(cuò)誤。熵是狀態(tài)參數(shù)，只要過(guò)程的初、終狀態(tài)確定了，系統(tǒng)的熵變就完全確定，與過(guò)程無(wú)關(guān)。因此，不可逆過(guò)程熵變的計(jì)算方法之一便是借助同樣初、終狀態(tài)的可逆過(guò)程來(lái)進(jìn)行計(jì)算。至于利用熵的一般關(guān)系式進(jìn)行熵變計(jì)算，它們根本就與過(guò)程無(wú)關(guān)。 根據(jù)熵為狀態(tài)參數(shù)知，兩種過(guò)程的端點(diǎn)狀態(tài)相同時(shí)應(yīng)有相同的熵變，認(rèn)為是錯(cuò)誤的；不可逆過(guò)程將有熵產(chǎn)生，而可逆過(guò)程則不會(huì)產(chǎn)生熵，因此說(shuō)是正確的；熵是狀態(tài)參數(shù)，過(guò)程端點(diǎn)狀態(tài)相同時(shí)應(yīng)有相同熵變，由系統(tǒng)熵方程，過(guò)程可逆時(shí)；不可逆時(shí)

10、，式中，可見(jiàn)應(yīng)有，而不是。此說(shuō)法不對(duì)。根據(jù)熵產(chǎn)原理，系統(tǒng)經(jīng)歷不可逆絕熱過(guò)程后，無(wú)論是膨脹或受壓縮，其熵都將增大。由熵為狀態(tài)參數(shù)知，工質(zhì)經(jīng)過(guò)循環(huán)過(guò)程后其熵應(yīng)不變，所以認(rèn)為是不正確的；根據(jù)克勞修斯不等式知，是正確的。11、 閉口系統(tǒng)：熱力系與外界無(wú)物質(zhì)交換的系統(tǒng)。2、 開(kāi)口系統(tǒng)：熱力系與外界有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。3、 絕熱系統(tǒng)：熱力系與外界無(wú)熱量交換的系統(tǒng)。4、 孤立系統(tǒng)：熱力系與外界有熱量交換的系統(tǒng)。5、 熱力平衡狀態(tài)：熱力系在沒(méi)有外界作用的情況下其宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)。6、 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程：如果造成系統(tǒng)狀態(tài)改變的不平衡勢(shì)差無(wú)限小，以致該系統(tǒng)在任意時(shí)刻均無(wú)限接近于某個(gè)平衡態(tài)，這樣的過(guò)程稱(chēng)為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)

11、程7、 熱力循環(huán)：熱力系從某一狀態(tài)開(kāi)始，經(jīng)歷一系列中間狀態(tài)后，又回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)。8、 系統(tǒng)儲(chǔ)存能：是指熱力學(xué)能、宏觀動(dòng)能、和重力位能的總和。9、 熱力系統(tǒng)：根據(jù)所研究問(wèn)題的需要，把用某種表面包圍的特定物質(zhì)和空間作為具體指定的熱力學(xué)的研究對(duì)象，稱(chēng)之為熱力系統(tǒng)。21、 熱力學(xué)第一定律：當(dāng)熱能與其他形式的能量相互轉(zhuǎn)換時(shí)，能的總量保持不變?；蛘撸谝活?lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。2、 焓：可以理解為由于工質(zhì)流動(dòng)而攜帶的、并取決于熱力狀態(tài)參數(shù)的能量，即熱力學(xué)能與推動(dòng)功的總和。3、 技術(shù)功：技術(shù)上可資利用的功，是穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中系統(tǒng)動(dòng)能、位能的增量與軸功三項(xiàng)之和4、 穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流：穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)指流道中任何位置上的流體的

12、流速及其他狀態(tài)參數(shù)都不隨時(shí)間而變化流動(dòng)。31、 可逆過(guò)程：系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)程后，如果使熱力系沿原過(guò)程的路線反向進(jìn)行并恢復(fù)到原狀態(tài)，將不會(huì)給外界留下任何影響。2、 熱力學(xué)第二定律：克勞修斯表述：不可能把熱從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體而不引起其他變化。開(kāi)爾文普朗克表述：不可能從單一熱源吸熱而使之全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣Α?、 可用能與不可用能：可以轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的那部分熱能稱(chēng)為可用能，不能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的那部分熱能稱(chēng)為不可用能。4、 熵流：熱力系和外界交換熱量而導(dǎo)致的熵的流動(dòng)量5、 熵產(chǎn)：由熱力系內(nèi)部的熱產(chǎn)引起的熵的產(chǎn)生。6、 卡諾定理:工作再兩個(gè)恒溫?zé)嵩矗ê停┲g的循環(huán)，不管采用什么工質(zhì)，如果是可逆的，其熱效率均為，

13、如果不是可逆的，其熱效率恒小于。7、 工質(zhì)火用：的對(duì)一定的環(huán)境而言，工質(zhì)在某一狀態(tài)下所具有的熱力學(xué)能中理論上可以轉(zhuǎn)化為可用能的部分。8、 孤立系統(tǒng)的熵增原理：在孤立系內(nèi)，一切實(shí)際過(guò)程（不可逆過(guò)程）都朝著使系統(tǒng)熵增加的方向進(jìn)行，或者在極限情況下（可逆過(guò)程）維持系統(tǒng)的熵不變。41、 理想氣體：分子本身不具有體積、分子間沒(méi)有作用力的氣體稱(chēng)為理想氣體。2、 定壓比熱：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的物質(zhì)，在壓力不變的條件下，作單位溫度變化時(shí)相應(yīng)的焓的變化。3、 定容比熱：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的物質(zhì)，在比體積不變的條件下，作單位溫度變化時(shí)相應(yīng)的熱力學(xué)能的變化。4、 邁耶公式及使用條件：，適用于理想氣體。5、 比熱的定義和單位:單位質(zhì)量的

14、物質(zhì)在無(wú)摩擦內(nèi)平衡的特定過(guò)程中，做單位溫度變化時(shí)所吸收或放出的熱量。6、 氣體常數(shù)與通用氣體常數(shù)：氣體常數(shù)：等于波爾滋蔓常數(shù)與每千克氣體所包含的分子數(shù)的乘積。通用氣體常數(shù)：1mol氣體的氣體常數(shù)。7、 實(shí)際氣體的臨界狀態(tài)：純物質(zhì)的氣、液兩相平衡共存的極限熱力狀態(tài)。一、簡(jiǎn)答題(每小題5分，共40分)1. 什么是熱力過(guò)程？可逆過(guò)程的主要特征是什么？答：熱力系統(tǒng)從一個(gè)平衡態(tài)到另一個(gè)平衡態(tài)，稱(chēng)為熱力過(guò)程。可逆過(guò)程的主要特征是驅(qū)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行的勢(shì)差無(wú)限小，即準(zhǔn)靜過(guò)程，且無(wú)耗散。2. 溫度為500°C的熱源向熱機(jī)工質(zhì)放出500 kJ的熱量，設(shè)環(huán)境溫度為30°C，試問(wèn)這部分熱量的火用（yon

15、g）值（最大可用能）為多少？答： 303.95kJ3. 兩個(gè)不同溫度（T1,T2）的恒溫?zé)嵩撮g工作的可逆熱機(jī)，從高溫?zé)嵩碩1吸收熱量Q1向低溫?zé)嵩碩2放出熱量Q2，證明：由高溫?zé)嵩础⒌蜏責(zé)嵩?、熱機(jī)和功源四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的孤立系統(tǒng)熵增 。假設(shè)功源的熵變SW =0。證明：四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的孤立系統(tǒng)熵增為（1分）對(duì)熱機(jī)循環(huán)子系統(tǒng)： 1分 1分根據(jù)卡諾定理及推論：1分則： 。1分B隔板A自由膨脹4. 剛性絕熱容器中間用隔板分為兩部分，A中存有高壓空氣，B中保持真空，如右圖所示。若將隔板抽去，試分析容器中空氣的狀態(tài)參數(shù)（T、P、u、s、v）如何變化，并簡(jiǎn)述為什么。答：u、T不變，P減小，v增大，s增大。5.

16、 試由開(kāi)口系能量方程一般表達(dá)式出發(fā)，證明絕熱節(jié)流過(guò)程中，節(jié)流前后工質(zhì)的焓值不變。（絕熱節(jié)流過(guò)程可看作穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過(guò)程，宏觀動(dòng)能和重力位能的變化可忽略不計(jì)） 答：開(kāi)口系一般能量方程表達(dá)式為絕熱節(jié)流過(guò)程是穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過(guò)程，因此有如下簡(jiǎn)化條件，則上式可以簡(jiǎn)化為：根據(jù)質(zhì)量守恒，有代入能量方程，有 6. 什么是理想混合氣體中某組元的分壓力？試按分壓力給出第i組元的狀態(tài)方程。答：在混合氣體的溫度之下，當(dāng)i組元單獨(dú)占有整個(gè)混合氣體的容積（中容積）時(shí)對(duì)容器壁面所形成的壓力，稱(chēng)為該組元的分壓力；若表為Pi，則該組元的狀態(tài)方程可寫(xiě)成：PiV = miRiT 。7. 高、低溫?zé)嵩吹臏夭钣螅ㄖZ制冷機(jī)的制冷系數(shù)是否就愈大，

17、愈有利？試證明你的結(jié)論。答：否，溫差愈大，卡諾制冷機(jī)的制冷系數(shù)愈小，耗功越大。（2分）證明：，當(dāng)不變，時(shí)，、。即在同樣下(說(shuō)明得到的收益相同)，溫差愈大，需耗費(fèi)更多的外界有用功量，制冷系數(shù)下降。（3分）8. 一個(gè)控制質(zhì)量由初始狀態(tài)A分別經(jīng)可逆與不可逆等溫吸熱過(guò)程到達(dá)狀態(tài)B，若兩過(guò)程中熱源溫度均為。試證明系統(tǒng)在可逆過(guò)程中吸收的熱量多，對(duì)外做出的膨脹功也大。答：經(jīng)歷可逆或不可逆定溫過(guò)程后，按題給兩種情況下過(guò)程的初、終狀態(tài)相同，因而系統(tǒng)的熵變相同。由系統(tǒng)的熵方程，對(duì)于可逆過(guò)程其熵產(chǎn)為零，故熱熵流將大于不可逆過(guò)程?？梢?jiàn)，可逆過(guò)程的熱量將大于不可逆過(guò)程；（3分）由熱力學(xué)第一定律，因過(guò)程的初、終狀態(tài)相同，

18、熱力學(xué)能變化Du相同，故可逆與不可逆兩種情況相比，可逆過(guò)程的過(guò)程功亦較大。（2分）三、計(jì)算題：（共50分）1. 壓氣機(jī)在95 kPa、25 的狀態(tài)下穩(wěn)定地以340 m3/min的容積流率吸入空氣，進(jìn)口處的空氣流速可以忽略不計(jì)；壓氣機(jī)排口處的截面積為0.025 m2，排出的壓縮空氣的參數(shù)為200 kPa、120 。壓氣機(jī)的散熱量為60 kJ/min。已知空氣的氣體常數(shù)Rg=0.287 kJ/(kg.K)，比定熱容cV=0.717 kJ/(kg.K)，求壓氣機(jī)所消耗的功率。（16分）解：以壓氣機(jī)中空氣為研究對(duì)象，其穩(wěn)定工況的能量方程為即 （a）其中： 將以上數(shù)據(jù)代入式（a），可得壓氣機(jī)所消耗的功率為