工程熱力學(xué)習(xí)題附答案解析-第1篇

工程熱力學(xué)習(xí)題附答案解析

工程熱力學(xué)習(xí)題集一、填空題1．能源按使用程度和技術(shù)可分為能源和能源。2．孤立系是與外界無(wú)任和交換的熱力系。3．單位質(zhì)量的廣延量參數(shù)具有參數(shù)的性質(zhì)，稱(chēng)為比參數(shù)。4．測(cè)得容器的真空度48VpKPa=，大氣壓力MPapb102.0=，則容器的絕對(duì)壓力為。5．只有過(guò)程且過(guò)程中無(wú)任效應(yīng)的過(guò)程是可逆過(guò)程。6．飽和水線和飽和蒸汽線將壓容圖和溫熵圖分成三個(gè)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。7．在濕空氣溫度一定條件下，露點(diǎn)溫度越高說(shuō)明濕空氣中水蒸氣分壓力越、水蒸氣含量越，濕空氣越潮濕。（填高、低和多、少）8．克勞修斯積分/QTδ??為可逆循環(huán)。9．熵流是由引起的。10．多原子理想氣體的定值比熱容Vc=。11．能源按其有無(wú)加工、轉(zhuǎn)換可分為能源和能源。12．絕熱系是與外界無(wú)交換的熱力系。13．狀態(tài)公理指出，對(duì)于簡(jiǎn)單可壓縮系，只要給定個(gè)相互獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)就可以確定它的平衡狀態(tài)。14．測(cè)得容器的表壓力75gpKPa=，大氣壓力MPapb098.0=，則容器的絕對(duì)壓力為。15．如果系統(tǒng)完成某一熱力過(guò)程后，再沿原來(lái)路徑逆向進(jìn)行時(shí)，能使都返回原來(lái)狀態(tài)而不留下任變化，則這一過(guò)程稱(chēng)為可逆過(guò)程。16．卡諾循環(huán)是由兩個(gè)和兩個(gè)過(guò)程所構(gòu)成。17．相對(duì)濕度越，濕空氣越干燥，吸收水分的能力越。（填大、?。?8．克勞修斯積分/QTδ??為不可逆循環(huán)。19．熵產(chǎn)是由引起的。20．雙原子理想氣體的定值比熱容pc=。21、基本熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)有：（）、（）、（）。22、理想氣體的熱力學(xué)能是溫度的（）函數(shù)。23、熱力平衡的充要條件是：（）。24、不可逆絕熱過(guò)程中，由于不可逆因素導(dǎo)致的熵增量，叫做（）。25、卡諾循環(huán)由（）熱力學(xué)過(guò)程組成。26、熵增原理指出了熱力過(guò)程進(jìn)行的（）、（）、（）。31.當(dāng)熱力系與外界既沒(méi)有能量交換也沒(méi)有物質(zhì)交換時(shí)，該熱力系為_(kāi)______。32.在國(guó)際單位制中溫度的單位是_______。33.根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)能量程，風(fēng)機(jī)、水泵的能量程可簡(jiǎn)化為_(kāi)______。34.同樣大小的容器分別儲(chǔ)存了同樣溫度的氫氣和氧氣，若二個(gè)容器氣體的壓力相等，則二種氣體質(zhì)量的大小為2Hm_______2Om。35.已知理想氣體的比熱C隨溫度的升高而增大，當(dāng)t2>t1時(shí)，212ttt0CC與的大小關(guān)系為_(kāi)______。36.已知混合氣體中各組元?dú)怏w的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωi和摩爾質(zhì)量Mi，則各組元?dú)怏w的摩爾分?jǐn)?shù)χi為_(kāi)______。37.由熱力系與外界發(fā)生_______交換而引起的熵變化稱(chēng)為熵流。38.設(shè)有一卡諾熱機(jī)工作于600℃和30℃熱源之間，則卡諾熱機(jī)的效率為_(kāi)______。39.在蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，汽輪機(jī)排汽壓力的降低受_______溫度的限制。40.燃?xì)廨啓C(jī)裝置定壓加熱循環(huán)的_______是決定循環(huán)熱效率的唯一的條件。41.與外界既無(wú)能量交換也無(wú)物質(zhì)交換的熱力系稱(chēng)為_(kāi)____熱力系。42.熱力系的儲(chǔ)存能包括_____。43.已知某雙原子氣體的氣體常數(shù)Rr=260J/(kg·k)，則其定值定體質(zhì)量比熱容cv=_____J/(kg·k)。44.已知1kg理想氣體定壓過(guò)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Δu=_____。45.定值比熱容為cn的多變過(guò)程，初溫為t1,終溫為t2，其熵變量Δs=_____。46.水蒸汽的臨界壓力為_(kāi)____MPa。47.流體流經(jīng)管道某處的流速與_____的比值稱(chēng)為該處流體的馬赫數(shù)。48.汽輪機(jī)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了_____的限制。49.壓氣機(jī)增壓比較大時(shí)，為了減少滯脹容積、提高容積效率，除了盡可能減小余隙容積外，通常還采取_____的措施。50.未飽和濕空氣的相對(duì)濕度值在_____之間。二、單項(xiàng)選擇題1._________過(guò)程是可逆過(guò)程。()A.可以從終態(tài)回復(fù)到初態(tài)的B.沒(méi)有摩擦的C.沒(méi)有摩擦的準(zhǔn)平衡D.沒(méi)有溫差的2.絕對(duì)壓力p,真空pv，環(huán)境壓力Pa間的關(guān)系為()A.p+pv+pa=0B.p+pa－pv=0C.p－pa－pv=0D.pa－pv－p=03.閉口系能量程為()A.Q+△U+W=0B.Q+△U－W=0C.Q－△U+W=0D.Q－△U－W=04.氣體常量Rr()A.與氣體種類(lèi)有關(guān),與狀態(tài)無(wú)關(guān)B.與狀態(tài)有關(guān),與氣體種類(lèi)無(wú)關(guān)C.與氣體種類(lèi)和狀態(tài)均有關(guān)D.與氣體種類(lèi)和狀態(tài)均無(wú)關(guān)5.理想氣體的是兩個(gè)相互獨(dú)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.已知一理想氣體可逆過(guò)程中,wt=w,此過(guò)程的特性為()A.定壓B.定溫C.定體D.絕熱7.卡諾循環(huán)如圖所示,其吸熱量Q1=()A.RrT1ln21ppB.RrT1ln21vvC.T1△S34D.T1△S218.在壓力為p時(shí),飽和水的熵為s′;干飽和蒸汽的熵為s″。當(dāng)濕蒸汽的干度0<x<1時(shí),其熵為s,則()A.s″>s>s′B.s>s″>s′C.sD.s′>s>s″9.電廠熱力設(shè)備中，的熱力過(guò)程可視為定溫過(guò)程。A.鍋爐B.汽輪機(jī)C.凝汽器D.水泵10.可逆絕熱穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)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(dòng)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(jī)C.凝汽器D.水泵12.活塞式壓氣機(jī)的余隙容積增大使()A.wc增大,ηv減小B.wc不變,ηv減小C.wc不變,ηv不變D.wc減小,ηv減小13.已知燃?xì)廨啓C(jī)理想定壓加熱循環(huán)壓氣機(jī)進(jìn),出口空氣的溫度為T(mén)1、T2;燃燒室出口燃?xì)鉁囟葹門(mén)3,則其理想循環(huán)熱效率為()A．1－12TTB.1－21TTC.1－23TTD.1－32TT14．飽和濕空氣的相對(duì)濕度（）A．?>1B.?=1C.?<?<115.濕空氣的焓h為（）A.1kg濕空氣的焓B.1m3濕空氣的焓C.1kg干空氣與1kg水蒸汽焓之和D.1kg干空氣的焓與1kg干空氣中所含水蒸汽的焓之和16.若已知工質(zhì)的絕對(duì)壓力P=0.18MPa，環(huán)境壓力Pa=0.1MPa，則測(cè)得的壓差為()A.真空pv=0.08MpaB.表壓力pg=0.08MPaC.真空pv=0.28MpaD.表壓力pg=0.28MPa17.簡(jiǎn)單可壓縮熱力系的準(zhǔn)平衡過(guò)程中工質(zhì)壓力降低，則()A.技術(shù)功為正B.技術(shù)功為負(fù)C.體積功為正D.體積功為負(fù)18.理想氣體可逆定溫過(guò)程的特點(diǎn)是()A.q=0B.Wt=WC.Wt>WD.Wt<W19.若從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆兩條途徑到達(dá)同一終態(tài)，則不可逆途徑的△S必()可逆過(guò)程△S。A.大于B.等于C.小于D.大于等于20.飽和蒸汽經(jīng)歷絕熱節(jié)流過(guò)程后()A.變?yōu)轱柡退瓸.變?yōu)闈裾羝鸆.作功能力減小D.溫度不變21.絕熱節(jié)流過(guò)程中節(jié)流前、后穩(wěn)定截面處的流體()A.焓值增加B.焓值減少C.熵增加D.熵減少22空氣在漸縮噴管可逆絕熱穩(wěn)定流動(dòng)，其滯止壓力為0.8MPa，噴管后的壓力為0.2MPa，若噴管因出口磨損截去一段，則噴管出口空氣的參數(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(guò)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(jí)壓縮三、判斷題1．處于平衡狀態(tài)的熱力系，各處應(yīng)具有均勻一致的溫度和壓力。（）2．穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，維持工質(zhì)流動(dòng)的流動(dòng)功和技術(shù)上可資利用的技術(shù)功，均是由熱能轉(zhuǎn)換所得的工質(zhì)的體積功轉(zhuǎn)化而來(lái)的。（）3．穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)出口工質(zhì)的狀態(tài)相同。（）4．穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的能量程可理解為控制質(zhì)量系統(tǒng)的能量程。（）5．不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體。（）6．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)的熱效率。（）q。（）7．水蒸氣在定溫過(guò)程中w8．濕空氣的相對(duì)濕度越高，吸收水分的能力越強(qiáng)。（）9．理想氣體的比定容熱容是比體積的單值函數(shù)。（）10．當(dāng)氣流的M<1時(shí)，要使流速增加，則需使用漸擴(kuò)噴管。（）11．熱力系破壞平衡的速度要比恢復(fù)平衡的速度快得多。（）12．技術(shù)功為軸功和流動(dòng)功之和。（）13．穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)與外界交換的功和熱量相等且不隨時(shí)間而變。（）14．焓是開(kāi)口系統(tǒng)中流入（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。（）15．不可能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)楣?。（?6．概括性卡諾循環(huán)的熱效率小于卡諾循環(huán)的熱效率。（）17．對(duì)任溫度的氣體加壓都能使其液化。（）18．由飽和水定壓加熱為干飽和蒸汽的過(guò)程，溫度不變。（）19．理想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，則應(yīng)采用拉伐爾噴管。（）四、簡(jiǎn)答題1.準(zhǔn)平衡過(guò)程與可逆過(guò)程有共同處?有區(qū)別?有聯(lián)系?2.理想氣體狀態(tài)程有哪些常見(jiàn)形式?程中的常數(shù)項(xiàng)與物性是否有關(guān)?3.干飽和蒸汽與濕飽和蒸汽的狀態(tài)參數(shù)各有特點(diǎn)?4.謂汽流在噴管中的臨界狀態(tài)?謂臨界壓力比?理想氣體的臨界壓力比與哪些因素有關(guān)?5.謂汽耗率?謂熱耗率?它們與熱效率有什么關(guān)系?6.平衡狀態(tài)與穩(wěn)定態(tài)有什么聯(lián)系與區(qū)別?7.能量程q=△u+w和q=Cv△T+?21pdv的適用條件有不同?8.夏天，自行車(chē)在被太陽(yáng)曬得很熱的馬路上行駛時(shí)，為什么容易引起輪胎爆破?9.不可逆過(guò)程熵的變化如計(jì)算?10.在工程實(shí)際中，常引用哪些參數(shù)來(lái)表示因摩擦對(duì)噴管流動(dòng)的影響?它們之間有關(guān)系?五、名詞解釋(每小題5分，共25分)1.熱力系的儲(chǔ)存能2.平均質(zhì)量熱容3.熵產(chǎn)4.穩(wěn)定流動(dòng)5.濕空氣的焓六、分析題1、如圖1，某種理想氣體有兩任意過(guò)程a-b和a-c，已知b，c在同一可逆絕熱線上，試分析：Δuab和Δuac哪個(gè)大？2、某理想氣體經(jīng)歷4個(gè)過(guò)程，如圖2所示。指出各過(guò)程加熱或放熱，膨脹或壓縮。3、請(qǐng)分析以下幾種說(shuō)確嗎？為什么？（1）熵增大的過(guò)程必為不可逆過(guò)程；（2）熵產(chǎn)0gS>的過(guò)程必為不可逆過(guò)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(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?圖1圖2七、計(jì)算題1．某蒸汽動(dòng)力裝置，蒸汽流量為40t/h，進(jìn)口處壓力表讀數(shù)為9.0MPa，進(jìn)口比焓為3440kJ/kg；出口真空表讀數(shù)為95.06KPa，比焓為2240kJ/kg，當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?8.66KPa，汽輪機(jī)對(duì)環(huán)境放熱為6.3×103kJ/h。試求：（1）汽輪機(jī)進(jìn)出口蒸汽的絕對(duì)壓力各為多少？（2）單位質(zhì)量蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)對(duì)外輸出功為多少？（3）汽輪機(jī)的功率為多大？（4）若進(jìn)出口蒸汽流速分別為60m/s和140m/s時(shí)，對(duì)汽輪機(jī)輸出功有多大影響？2．將0.8kg溫度為1000℃的碳鋼放入盛有6kg溫度為18℃的水的絕熱容器中，最后達(dá)到熱平衡。試求此過(guò)程中不可逆引起的熵產(chǎn)。碳鋼和水的比熱容分別為0.47/()cckJkgK=g和4.187/()wckJkgK=g。3、0.5kmol某種單原子理想氣體，由25℃，2m3可逆絕熱膨脹到1atm，然后在此狀態(tài)的溫度下定溫可逆壓縮回到2m3。（1）畫(huà)出各過(guò)程的p-v圖及T-s圖；（5分）（2）計(jì)算整個(gè)過(guò)程的Q，W，ΔU，ΔH及ΔS。4．系統(tǒng)經(jīng)一熱力過(guò)程，放熱8kJ，對(duì)外作功26kJ。為使其返回原狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)加熱6kJ，問(wèn)需對(duì)系統(tǒng)作功多少？5．一卡諾機(jī)工作在800℃和20℃的兩熱源間，試求：（1）卡諾機(jī)的熱效率；（2）若卡諾機(jī)每分鐘從高溫?zé)嵩次?000kJ熱量，此卡諾機(jī)凈輸出功率為多少kW？（3）求每分鐘向低溫?zé)嵩磁懦龅臒崃俊?．kg1空氣從相同初態(tài)10.2pMPa=、135t=℃經(jīng)定容過(guò)程至終溫2180t=℃，試求吸熱量、膨脹功、技術(shù)功和初終態(tài)焓差。（空氣的)/(004.1KkgkJcp?=，圖3)/(717.0KkgkJcV?=，)/(287.0KkgkJRg?=。）8、封閉氣缸中氣體初態(tài)p1=8MPa，t1=1300℃，經(jīng)過(guò)可逆多變膨脹過(guò)程變化到終態(tài)p2=0.4MPa，t2=400℃。已知該氣體的氣體常數(shù)Rg=0.287kJ/(kg·K)，比熱容為常數(shù)，cV=0.716kJ/(kg·K)。（1）求多變過(guò)程的多變指數(shù)；（2）求多變過(guò)程的膨脹功；（3）試判斷氣體在該過(guò)程中各是放熱還是吸熱的？9.m=2.26kg理想氣體的氣體常數(shù)Rr=430J/(kg·k)，比熱比k=1.35。初溫T1=477K，經(jīng)可逆定體過(guò)程后終溫T2=591K。求Q、ΔU、W、ΔS。10.設(shè)爐膛中火焰的溫度恒為tr=1500℃，汽鍋蒸汽的溫度恒為ts=500℃，環(huán)境溫度為t0=25℃，求火焰每傳出1000kJ熱量引起的熵產(chǎn)和作功能力損失。11.空氣可逆絕熱流過(guò)一噴管，入口壓力p1=0.7MPa，溫度t1=800℃，出口壓力p2=0.15MPa，此噴管是什么外型的噴管?入口空氣流速忽略不計(jì)，比熱容和比熱比取定值，分別為cp=1.004kJ/(kg·K)，k=1.4，求噴管出口空氣的溫度、流速、馬赫數(shù)。12.m=1.5kg空氣按可逆定溫過(guò)程由初態(tài)T1=328K,P1=0.25×106Pa變化到終態(tài)P2=0.15×106Pa，空氣的Rr=0.287KJ/(kg·k)，試求此定溫過(guò)程的Q、W、△U、△H。13.空氣在漸縮噴管進(jìn)口截面上的壓力P1=1.5×106Pa，比體積V1=0.065m3/kg，VC1≈0；噴管出口截面上的壓力P2=0.8×106Pa出口截面積A2=14cm2；設(shè)空氣的Rr=287J/(kg·k)，比熱容比K=1.4。試求：(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(shí)的速度VC214.某燃?xì)廨啓C(jī)排氣1.20kg/s，溫度為T(mén)1=576K,定壓排入溫度T0=283K的環(huán)境；設(shè)排氣的Cp=1.021KJ/(kg·k)。試求每小時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)的排氣熱量中的有效能和無(wú)效能。15.設(shè)爐膛中火焰的溫度恒為tr=1500℃，汽鍋蒸汽的溫度恒為ts=500℃，環(huán)境溫度為t0=25℃，求火焰每傳出1000kJ熱量引起的熵產(chǎn)和作功能力損失。16.m=1.5kg空氣按可逆定溫過(guò)程由初態(tài)T1=328K,P1=0.25×106Pa變化到終態(tài)P2=0.15×106Pa，空氣的Rr=0.287KJ/(kg·k)，試求此定溫過(guò)程的Q、W、△U、△H。17．某蒸汽動(dòng)力裝置，蒸汽流量為40t/h，進(jìn)口處壓力表讀數(shù)為9.0MPa，進(jìn)口比焓為3440kJ/kg；出口真空表讀數(shù)為95.06KPa，比焓為2240kJ/kg，當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?8.66KPa，汽輪機(jī)對(duì)環(huán)境放熱為6.3×103kJ/h。試求：（1）汽輪機(jī)進(jìn)出口蒸汽的絕對(duì)壓力各為多少？（2）單位質(zhì)量蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)對(duì)外輸出功為多少？（3）汽輪機(jī)的功率為多大？（4）若進(jìn)出口蒸汽流速分別為60m/s和140m/s時(shí)，對(duì)汽輪機(jī)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(qiáng)度量