工程熱力學(xué)習(xí)題集附答案

1、工程熱力學(xué)習(xí)題集一、填空題能源按使用程度和技術(shù)可分為能源和能源。孤立系是與外界無任何和交換的熱力系.單位質(zhì)量的廣延量參數(shù)具有參數(shù)的性質(zhì),稱為比參數(shù).測得容器的真空度，大氣壓力,則容器內(nèi)的確定壓力為.只有過程且過程中無任何效應(yīng)的過程是可逆過程。飽和水線和飽和蒸汽線將壓容圖和溫熵圖分成三個區(qū)域，位于三區(qū)和二線上的水和水蒸氣呈現(xiàn)五種狀態(tài)：未飽和水 飽和水 濕蒸氣、和.,（填高、低和多、少）克勞修斯積分為可逆循環(huán)。熵流是由引起的。多原子抱負(fù)氣體的定值比熱容.能源按其有無加工、轉(zhuǎn)換可分為能源和能源.絕熱系是與外界無交換的熱力系。狀態(tài)公理指出,對于簡潔可壓縮系，只要給定個相互獨立的狀態(tài)參數(shù)就可以確定它的平

2、衡狀態(tài)。測得容器的表壓力,大氣壓力，則容器內(nèi)的確定壓力為。 留下任何變化，則這一過程稱為可逆過程?？ㄖZ循環(huán)是由兩個和兩個過程所構(gòu)成。相對濕度越,濕空氣越干燥，吸取水分的力量越。(填大、小）克勞修斯積分為不行逆循環(huán)。熵產(chǎn)是由引起的。雙原子抱負(fù)氣體的定值比熱容。2、基本熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)有（、( （。22、抱負(fù)氣體的熱力學(xué)能是溫度的（）函數(shù).23、熱力平衡的充要條件是：(）.24、不行逆絕熱過程中，由于不行逆因素導(dǎo)致的熵增量，叫做（)。25、卡諾循環(huán)由（）熱力學(xué)過程組成.2、熵增原理指出了熱力過程進行的（。31.當(dāng)熱力系與外界既沒有能量交換也沒有物質(zhì)交換時,該熱力系為.32。在國際單位制中溫度的單位是

3、。33。依據(jù)穩(wěn)定流淌能量方程，風(fēng)機、水泵的能量方程可簡化為。34。同樣大小的容器內(nèi)分別儲存了同樣溫度的氫氣和氧氣,若二個容器內(nèi)氣體的壓力相等， 則二種氣體質(zhì)量的大小為.35。已知抱負(fù)氣體的比熱C隨溫度的上升而增大,當(dāng)t2t1時,的大小關(guān)系為。36。已知混合氣體中各組元氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 和摩爾質(zhì)量M為。iii37。由熱力系與外界發(fā)生交換而引起的熵變化稱為熵流。38。設(shè)有一卡諾熱機工作于600和30熱源之間，則卡諾熱機的效率為。39。在蒸汽動力循環(huán)中,汽輪機排汽壓力的降低受溫度的限制。40.燃?xì)廨啓C裝置定壓加熱循環(huán)的是打算循環(huán)熱效率的唯一的條件。41。與外界既無能量交換也無物質(zhì)交換的熱力系稱為熱力系

4、.42.熱力系的儲存能包括。43。已知某雙原子氣體的氣體常數(shù)Rr=260J/（kgk)，則其定值定體質(zhì)量比熱容cv=J/（kgk)。44。已知 1kg 抱負(fù)氣體定壓過程初、終態(tài)的基本狀態(tài)參數(shù)和其比熱容,其熱力學(xué)能的變化量可求出為u=。1定值比熱容為cn 的多變過程，初溫為t ，終溫為t ，其熵變量s=1水蒸汽的臨界壓力為MPa。流體流經(jīng)管道某處的流速與的比值稱為該處流體的馬赫數(shù).汽輪機的排汽壓力越低，循環(huán)熱效率越高，但排汽壓力的降低受到的限制。49,通常還實行的措施.50。未飽和濕空氣的相對濕度值在之間。二、單項選擇題1。過程是可逆過程。(）A。可以從終態(tài)回復(fù)到初態(tài)的B。沒有摩擦的C.沒有摩擦

5、的準(zhǔn)平衡D.沒有溫差的確定壓力p， 真空p，環(huán)境壓力P 間的關(guān)系為(）vaA.p+p+p=0B。p+pp=0C。ppp=0D。ppp=0vaavavav閉口系能量方程為()A。Q+U+W=0B.Q+UW=0 C。QU+W=0D.QUW=04。氣體常量Rr（）A.與氣體種類有關(guān),與狀態(tài)無關(guān)B。與狀態(tài)有關(guān)，與氣體種類無關(guān)C。與氣體種類和狀態(tài)均有關(guān)D.與氣體種類和狀態(tài)均無關(guān)5。抱負(fù)氣體的是兩個相互獨立的狀態(tài)參數(shù)（）A。溫度與熱力學(xué)能B。溫度與焓C。溫度與熵D。熱力學(xué)能與焓6。已知一抱負(fù)氣體可逆過程中，w =w,此過程的特性為（）tA。定壓B。定溫C.定體D。絕熱1卡諾循環(huán)如圖所示,其吸熱量Q1=(）

6、T1A。RrTlnB。RrTln1C。TS1D。TS134121438。在壓力為p 時，飽和水的熵為s；干飽和蒸汽的熵為s0ssC。sss9。電廠熱力設(shè)備中，內(nèi)的熱力過程可視為定溫過程。A。鍋爐B。汽輪機C。凝汽器D。水泵10。可逆絕熱穩(wěn)定流淌過程中，氣流焓的變化與壓力變化的關(guān)系為()A.dh=vdpB。dh=vdpC。dh=pdvD。dh=pdv11.水蒸汽動力循環(huán)的下列設(shè)備中，有效能損失最大的設(shè)備是() A。鍋爐B。汽輪機C.凝汽器D。水泵12。活塞式壓氣機的余隙容積增大使（）A.w增大, 減小B。w不變, 減小cvcvC。w不變, 不變D。w減小, 減小cvcv13。已知燃?xì)廨啓C抱負(fù)定壓

7、加熱循環(huán)壓氣機進，出口空氣的溫度為TT12溫度為T，則其抱負(fù)循環(huán)熱效率為（)3A1B。1C。1D。1飽和濕空氣的相對濕度(）A1B. =1C. 1D.WD。 WtW19。若從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不行逆兩條途徑到達同一終態(tài)，則不行逆途徑的S 必(）可逆過程S.A。大于B。等于C.小于D.大于等于20。飽和蒸汽經(jīng)受絕熱節(jié)流過程后（)A。變?yōu)轱柡退瓸。變?yōu)闈裾羝鸆。作功力量減小D。溫度不變21。絕熱節(jié)流過程中節(jié)流前、后穩(wěn)定截面處的流體（）A。焓值增加B。焓值削減C.熵增加D.熵削減22 空氣在漸縮噴管內(nèi)可逆絕熱穩(wěn)定流淌,其滯止壓力為08MPa，噴管后的壓力為02MPa，若噴管因出口磨損截去一段，則噴管出

8、口空氣的參數(shù)變化為(）A。流速不變,流量不變B.流速降低，流量減小 C。流速不變，流量增大D.流速降低，流量不變23。把同樣數(shù)量的氣體由同一初態(tài)壓縮到相同的終壓，經(jīng)（)過程氣體終溫最高。A。絕熱壓縮B。定溫壓縮C。多變壓縮D。多級壓縮三、推斷題處于平衡狀態(tài)的熱力系,各處應(yīng)具有均勻全都的溫度和壓力。（）水蒸氣在定溫過程中。（）濕空氣的相對濕度越高水蒸氣在定溫過程中。（）濕空氣的相對濕度越高,吸取水分的力量越強。（）抱負(fù)氣體的比定容熱容是比體積的單值函數(shù)。（）當(dāng)氣流的M1 時,要使流速增加，則需使用漸擴噴管。()熱力系破壞平衡的速度要比恢復(fù)平衡的速度快得多。（）技術(shù)功為軸功和流淌功之和.(）穩(wěn)定流

9、淌系統(tǒng)與外界交換的功和熱量相等且不隨時間而變。(）焓是開口系統(tǒng)中流（或流出系統(tǒng)工質(zhì)所攜帶的取決于熱力學(xué)狀態(tài)的總能量（)不行能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)楣?()概括性卡諾循環(huán)的熱效率小于卡諾循環(huán)的熱效率.(）對任何溫度的氣體加壓都能使其液化。(）1。準(zhǔn)平衡過程與可逆過程有何共同處?有何區(qū)分？有何聯(lián)系?23。干飽和蒸汽與濕飽和蒸汽的狀態(tài)參數(shù)各有何特點?4.何謂汽流在噴管中的臨界狀態(tài) ?何謂臨界壓力比？抱負(fù)氣體的臨界壓力比與哪些因素有關(guān)?5。何謂汽耗率？何謂熱耗率？它們與熱效率有什么關(guān)系?平衡狀態(tài)與穩(wěn)定態(tài)有什么聯(lián)系與區(qū)分?能量方程q=u+w 和q=CvT+的適用條件有何不同？8。夏天，自行車在被太陽

10、曬得很熱的大路上行駛時，為什么簡潔引起輪胎爆破？不行逆過程熵的變化如何計算?10。在工程實際中，常引用哪些參數(shù)來表示因摩擦對噴管流淌的影響?它們之間有何關(guān)系？五、名詞解釋（每小題 525熱力系的儲存能2。平均質(zhì)量熱容3。熵產(chǎn)4。穩(wěn)定流淌5。濕空氣的焓穩(wěn)定流淌系統(tǒng)進出口工質(zhì)的狀態(tài)相同.（）穩(wěn)定流淌系統(tǒng)的能量方程可理解為把握質(zhì)量系統(tǒng)的能量方程.（）不行能把熱量從低溫物體傳向高溫物體。（）在相同溫度界線之間變溫?zé)嵩纯赡嫜h(huán)的熱效率等于卡諾循環(huán)的熱效.（)18由飽和水定壓加熱為干飽和蒸汽的過程,溫度不變。（）19抱負(fù)氣體的比定壓熱容是溫度的單值函數(shù).（）20工程上要求氣體從M1 加速到M1,則應(yīng)接受拉

11、伐爾噴管。（)四、簡答題六、分析題11a-ba-cb，c在同一可逆絕熱線上，試分析:uabuac哪個大？2421213、請分析以下幾種說法正確嗎？為什么?熵增大的過程必為不行逆過程；（2)熵產(chǎn)的過程必為不行逆過程。4700K400K3（1)用卡諾定理判別循環(huán)是熱機循環(huán)還是制冷循環(huán)，可逆還是不行逆？3七、計算題某蒸汽動力裝置,40 t/hkJ/kg;出口真空 表讀數(shù)為,比焓為kJ/kg ,當(dāng)時當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?6。3103kJ/h。試求：汽輪機進出口蒸汽的確定壓力各為多少？單位質(zhì)量蒸汽經(jīng)汽輪機對外輸出功為多少?汽輪機的功率為多大？60m/s 140m/s 時，對汽輪機輸出功有多大影響？0.8 10

12、006 18.試求此過程中不行逆引起的熵產(chǎn)。碳鋼和水的比熱容分別為和。3、0。5kmol25，2m31atm,然后在此狀態(tài)的溫2m3.(1）畫出各過程的pv圖及T-s圖;（5）（2）計算整個過程的Q，W,U， H及S。8kJ26 kJ。為使其返回原狀態(tài)，對系統(tǒng)加熱6 kJ，問需對系統(tǒng)作功多少？80020的兩熱源間，試求:卡諾機的熱效率；1000 kJ 熱量，此卡諾機凈輸出功率為多少kW？求每分鐘向低溫?zé)嵩磁懦龅臒崃? 6.（)8p=8MPa，t=1300,經(jīng)過可逆多變膨脹過程變化到終態(tài)p=04MPa，112t=400。已知該氣體的氣體常數(shù) Rg=0.287kJ/(kgK，比熱容為常數(shù)c=0。7

13、16 kJ/2V（kgK)。求多變過程的多變指數(shù)；求多變過程的膨脹功; (3）試推斷氣體在該過程中各是放熱還是吸熱的?9m=26kg抱負(fù)氣體的氣體常數(shù)Rr=430J（kg，比熱比k=1.35初溫T=477逆定體過程后終溫T2=591KQ、U、W、S。10.設(shè)爐膛中火焰的溫度恒為tr=1500，汽鍋內(nèi)蒸汽的溫度恒為ts=500,環(huán)境溫度為t0=251000kJ 熱量引起的熵產(chǎn)和作功力量損失。1,入口壓力1=7MP1=80p=0此噴管是什么外型的噴管？入口空氣流速忽視不計，比熱容和比熱比取定值，分別為 cp=1。004kJ/（kgK)，k=1。4,求噴管出口空氣的溫度、流速、馬赫數(shù).12。 m=1

14、.5kg T1=328K,P1=0.25106Pa P2=0.1510Pa，空氣的R=0.287KJ（k，試求此定溫過程的QUH.113.空氣在漸縮噴管進口截面上的壓力P1=15106PaV1=0065m3/kg，VC 0；1噴管出口截面上的壓力P=081Pa 出口截面積=14cR比熱容比K=1.4。1噴管出口截面上的比體積V2,溫度T2（2)空氣流經(jīng)出口截面時的速度VC2kgk),14。 某燃?xì)廨啓C排氣 1.20kg/s,T1=576KT0=283K 的環(huán)境；設(shè)排氣Cp=1.021KJ/(kgk）.試求每小時燃?xì)廨啓C的排氣熱量中的有效能和無效能.15.設(shè)爐膛中火焰的溫度恒為tr=1500,汽

15、鍋內(nèi)蒸汽的溫度恒為ts=500，環(huán)境溫度為t0=251000kJ 熱量引起的熵產(chǎn)和作功力量損失。16。 m=1。5kg 空氣按可逆定溫過程由初態(tài)T1=328K，P1=0。25106Pa 變化到終態(tài)P2=0。15106Pa，空氣的Rr=0。287KJ/(kgk）,試求此定溫過程的Q、W、U、H。17某蒸汽動力裝置,蒸汽流量為 40 t/h，進口處壓力表讀數(shù)為,進口比焓為kJ/kg；出口真空表讀數(shù)為,比焓為kJ/kg ，當(dāng)時當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，汽輪機對環(huán)境放熱為6。3103kJ/h.試求：（1)汽輪機進出口蒸汽的確定壓力各為多少？（2)單位質(zhì)量蒸汽經(jīng)汽輪機對外輸出功為多少？汽輪機的功率為多大?（4)6

16、0m/s 140m/s 時,對汽輪機輸出功有多大影響？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強度量4545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1011一次 二次 1213兩 14173 15系統(tǒng)和外界 16定溫 絕熱可逆17小 大18小于零 19不行逆因素 2021、(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、(兩個可逆定溫存兩個可逆絕熱）26（方向、(限度)、(條件。31。孤立系；3。開爾文； 3s=h2h1或 =hh134小于35.36。 37。熱量 38。65。29% 3940

17、41。孤立v2142 熱力學(xué)能、宏觀動能、重力位能43。650 44。c （T T )45。c ln46.22.1247v2148.環(huán)境溫度49.多級壓縮、中間冷卻 50。0 與151。（物質(zhì)）52。（確定壓力）。53.（q=(h h2C2）/2+g(Z Z）。54.（溫度)55. (0.657)kJ/kgK。56（定212熵線）21S57.（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。（增大）二、單項選擇題C2。D3。D4.A5.C6。B7。A8。A9。C10。B11。A12。B13。B14。B15。D16。B17。A18。B19.B

18、20.C21.C22.C 23。A三、推斷題12 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，格外緩慢地進行,由無限接近平衡狀態(tài)的狀態(tài)組成的過程.它們的區(qū)分在于準(zhǔn)平衡過程不排斥摩擦能量損耗現(xiàn)象的存在，可逆過程不會產(chǎn)生任何能量的損耗.一個可逆過程肯定是一個準(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=RrTmkg 氣體：pV=mRrT 1kmol 氣體：pVm=RTnkmol 氣體

19、: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=pst=tsv=v，h=hs=s濕飽和蒸汽：0 x1，p=pst=tsvv， hhh， sss4。流速為當(dāng)?shù)匾羲伲∕a=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。抱負(fù)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)）51kwh 功（1 度電）的新蒸汽耗量（汽耗量).1kwh 功（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；熱效率低.6.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)。平衡必定穩(wěn)定,穩(wěn)定未必平衡。

20、7。前者：閉口系、任意工質(zhì)、任意過程后者：閉口系、抱負(fù)氣體、可逆過程8。輪胎內(nèi)氣體壓力為P=為常數(shù)，當(dāng)T 上升時P 隨之上升，簡潔引起爆破.9?？梢赃x擇相同初、終狀態(tài)間可逆過程熵的變化來計算。在工程實際中，常引用“速度系數(shù)”和“能量損失系數(shù)”來表示因摩擦對噴管流淌的影響.三者之間的關(guān)系為:=12=1略熱力學(xué)第肯定律的實質(zhì)是什么？并寫出熱力學(xué)第肯定律的兩個基本表達式.答：熱力學(xué)第肯定律的實質(zhì)是能量轉(zhuǎn)換與守恒原理。熱力學(xué)第肯定律的兩個基本表達式為：q=u+w；q=h+wt熱力學(xué)其次定律的實質(zhì)是什么?并寫出熵增原理的數(shù)學(xué)表達式.答:熱力學(xué)其次定律的實質(zhì)是能量貶值原理.熵增原理的數(shù)學(xué)表達式為：dS0

21、。iso14。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(fù)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的勢差為無窮小，而且無功的耗散。五、名詞解釋熱力系儲存能包括：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，必定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(zhì)量熱容的概念。3。不行逆過程中，不行逆因素引起的熵的變化稱為熵產(chǎn)。4,是指流體流經(jīng)管道中任意點的熱力狀態(tài)參數(shù)及流速等均不隨時間而變化的流淌過程.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）b、c分別作等溫

22、線,由于,故（方法二）考慮過程bc，2、解: 由于：1-3則有：所以邊壓縮邊放熱12:，則所以有 邊膨脹邊放熱1-4：邊膨脹邊吸熱15: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行逆過程;0，0（2)熵產(chǎn)的過程必為不行逆過程。答:正確。熵產(chǎn)是由于熱力過程中的不行逆因素導(dǎo)致的，因此當(dāng)熵產(chǎn)，則此過程必定為不行逆過程。4700K400K3(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),可逆還是不行逆?（2)用卡諾定理判別循環(huán)是熱機循環(huán)還是制冷循環(huán),可逆還是不行逆? 解：1：設(shè)為熱機循環(huán)不行能設(shè)為制冷循環(huán):符合克氏不等式，所以是不行逆制冷循環(huán)2：設(shè)為熱機循環(huán)設(shè)為制冷循環(huán)圖3，所以是不行逆制冷循環(huán)七、計算題1解:（1)（2)取汽輪機汽缸內(nèi)壁和蒸汽進、出口為系統(tǒng),則系統(tǒng)為穩(wěn)定流淌系統(tǒng),能量方程為進、出口的動能差和位能差忽視不計，則（kJ/kg) (kW）(4） 2解：代入數(shù)據(jù)解得：3、解：p-v Ts 圖先求各狀態(tài)參數(shù)=膨脹功=技術(shù)功所以，放熱4解:依據(jù)能量方程有（kJ)5解： （1）（2）6解7、解：缸內(nèi)氣體為熱力系閉口系.突然取走 90kg熱，所以缸內(nèi)的氣體在熱力變化過程中的溫度是不變的。12求活塞上升的高度： 過程中質(zhì)量不變，且等于氣體在過程中作的功依據(jù)熱力學(xué)第肯定律 以及由于且T=T12由于不計摩擦氣體所做的功,分為兩部分:位克