工程熱力學(xué)期末考試試卷

工程熱力學(xué)考試試卷一、名詞解釋題（每題3分，共15分）.孤立系統(tǒng)：.可逆過程：.比熱容：.熱力學(xué)第一定律：5,推動(dòng)功：二、判斷題（下列各題，你認(rèn)為正確的，請?jiān)陬}干的括號(hào)內(nèi)打“4”，錯(cuò)的打“x”，每

題1分，共10分）TOC\o"1-5"\h\z.容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)也不會(huì)變化。 （ ）.氣體常數(shù)與氣體的種類及所處的狀態(tài)無關(guān)。 （ ）.閉口系統(tǒng)吸熱后場必定增加，放熱后場必定減少。 （ ）.在T-s圖上定容線的斜率比定壓線的斜率大。 （ ）.熱泵裝置循環(huán)的制熱系數(shù)￡〃越大，其制熱量也越大。 （ ）.某熱力系統(tǒng)經(jīng)歷一爆增過程，則該系統(tǒng)可經(jīng)一絕熱過程而回復(fù)到初態(tài)?！?）.活塞式壓氣機(jī)應(yīng)采用隔熱措施，使壓縮過程接近絕熱過程。 （ ）.卡諾循環(huán)是理想循環(huán)，一切循環(huán)的熱效率都比卡諾循環(huán)的熱效率低?！?）.對于任意系統(tǒng)，若從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆途徑到達(dá)同一終態(tài)，則不可逆途徑的熠變必大于可逆途徑的焙變。 （ ）.工質(zhì)膨脹的過程是對外做功的過程。 （ ）

三、選擇題（每小題2分，共2（）分）)o.理想氣體可逆吸熱過程，下列哪個(gè)參數(shù)一定增加：（)oA.熱力學(xué)能； B.燧； C.壓力； D.溫度.下列三種狀態(tài)的空氣，哪種狀態(tài)的端最大？（）oA.200℃,lObar；B.10（）℃,20bar；C.1（）（）℃,lObaroTOC\o"1-5"\h\z.若活塞式內(nèi)燃機(jī)三種理想循環(huán)的壓縮比相同，則熱效率（ ）0A.定容加熱〉混合加熱）定壓加熱； B.定容加熱＜混合加熱＜定壓加熱；C.定容加熱;混合加熱二定壓加熱； D.無法確定.功不是狀態(tài)參數(shù)，則熱力學(xué)能與推動(dòng)功之和（ ）。A.不是狀態(tài)參數(shù)； B.不是廣延性狀態(tài)參數(shù)； C.是狀態(tài)參數(shù)； D.沒有意義.若空氣進(jìn)行可逆定壓加熱過程，貝人（ ）。A.空氣作功量大于其熱力學(xué)能增量；B.空氣作功量等于其熱力學(xué)能增量；C.空氣作功量小于其熱力學(xué)能增量；D.無法確定.某制冷機(jī)在熱源303K及冷源7；=260K之間工作，其制冷量為945kJ,消耗功為

200kJ,此制冷機(jī)是（ ）。A.可逆的； B.不可逆的； C.不可能的； D.可逆或不可逆的.工質(zhì)不可逆穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流經(jīng)某控制容積，則此控制容積內(nèi)，則：（ ）。A.儲(chǔ)能不變，燧增大； B.儲(chǔ)能不變，燃不變；C.儲(chǔ)能增大，嫡增大； D.儲(chǔ)能增大，嫡不變TOC\o"1-5"\h\z9,下列哪一種說法不表示熱力學(xué)第一定律： （ ）A.熱功可以互相轉(zhuǎn)換且比例一定； B.在孤立系統(tǒng)內(nèi)能量總數(shù)保持不變；C.第一類永動(dòng)機(jī)是造不成的； D.熱機(jī)熱效率不能等于1.工質(zhì)進(jìn)行了一個(gè)吸熱，升溫，壓力下降的多變過程，則多變指數(shù)〃滿足：（ ）A.（）</?<1； B.l<〃<k；C.n>kD不能確定.在密閉門窗的房間內(nèi)，有一臺(tái)啟動(dòng)的冰箱，將冰箱門打開，經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行，則室內(nèi)溫度將 （ ）A.降低； B.升高； C.不變； D.不定；四、簡答題（每小題5分，共1（）分）.空氣在氣缸內(nèi)經(jīng)歷一個(gè)不可逆過程，熱力學(xué)能減少12kL對外作功10kJ,試分析空氣的熠變有哪幾種可能性？.理想氣體進(jìn)行定溫膨脹時(shí)，可從單一恒溫?zé)嵩次霟崃坎⑷哭D(zhuǎn)變?yōu)楣ν廨敵觯?/p>

否與熱力學(xué)第二定律的開爾文敘述有矛盾？五、計(jì)算題（共45分）1.兩個(gè)質(zhì)量相等、比熱相同且為定值的物體，A物體初溫為7；,B物體初溫為7；,用

它們作可逆熱機(jī)的有限熱源和有限冷源，熱機(jī)工作到兩物體溫度相等為止。1）證明兩物體熱平衡時(shí)Tm=阮瓦;2）求熱機(jī)輸出的最大功量；3）如果兩物體直接接觸進(jìn)行熱交換至溫度相等時(shí)，求平衡溫度及兩物體總嫡變化量。（15分）一容積為0.10m3的儲(chǔ)氣罐內(nèi)儲(chǔ)有某種理想氣體。初態(tài)溫度〃=27℃,壓力p/=0.5MPa,

罐上裝有壓力控制閥，壓力超過0.6MPa時(shí)，閥門打開維持罐內(nèi)壓力為0.6MPa。現(xiàn)對罐

內(nèi)氣體加熱，問：當(dāng)罐中氣體溫度為327c時(shí)，對罐內(nèi)共加入多少熱量？氣體的氣體常

數(shù)&二260J/(kg?K),比熱容取定值,Cv=657J/(kg?K)。(15分)1kg空氣在氣缸中被壓縮，由pi=0.1MPa，h=30℃經(jīng)多變過程達(dá)到亥二242.5℃,如消耗

的軸功由=234.16kL在壓縮過程中放出的熱量全部為環(huán)境所吸收，環(huán)境溫度7b=290K,

如壓縮1kg空氣，求由環(huán)境與空氣所組成的孤立系統(tǒng)的嫡的變化。（15分）一、名詞解釋題（每題3分，共15分）.孤立系統(tǒng)：與環(huán)境之間既無能量交換也無質(zhì)量交換的熱力系統(tǒng)。.可逆過程：過程發(fā)生后能夠被復(fù)原并對系統(tǒng)本身或外界不產(chǎn)生任何影響的過程稱作可逆過程.比熱容：單位質(zhì)量工質(zhì)吸熱使之溫度升高（或降低）1K所需的熱量。.熱力學(xué)第一定律：熱可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，功也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊?；消?定的功必產(chǎn)生?定的熱，,定的熱消失時(shí)，也必產(chǎn)生?定的功。.推動(dòng)功:狀態(tài)參數(shù)不變的工質(zhì)在開口系統(tǒng)中維持工質(zhì)流動(dòng)而傳遞的功。二、判斷題（下列各題，你認(rèn)為正確的，請?jiān)陬}干的括號(hào)內(nèi)打錯(cuò)的打“X”，每

題1分，共10分）TOC\o"1-5"\h\z.容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數(shù)也不會(huì)變化。 （x）.氣體常數(shù)與氣體的種類及所處的狀態(tài)無關(guān)。 （x）.閉口系統(tǒng)吸熱后場必定增加，放熱后燧必定減少。 （x）.在T-s圖上定容線的斜率比定壓線的斜率大。 （"）.熱泵裝置循環(huán)的制熱系數(shù)￡H越大，其制熱量也越大。 （x）.某熱力系統(tǒng)經(jīng)歷一端增過程，則該系統(tǒng)可經(jīng)一絕熱過程而回復(fù)到初態(tài)。-（x）.活塞式壓氣機(jī)應(yīng)采用隔熱措施,使壓縮過程接近絕熱過程。 （x）.卡諾循環(huán)是理想循環(huán)，一切循環(huán)的熱效率都比卡諾循環(huán)的熱效率低?！▁）.對于任意系統(tǒng)，若從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆途徑到達(dá)同一終態(tài)，則不可逆途徑的熠變必大于可逆途徑的熠變。 （x）.工質(zhì)膨脹的過程是對外做功的過程。 （x）三、選擇題（每小題2分，共2（）分）.理想氣體可逆吸熱過程，下列哪個(gè)參數(shù)一定增加：（B）0A.熱力學(xué)能； B.燧； C.壓力； D.溫度.下列三種狀態(tài)的空氣，哪種狀態(tài)的熠最大？（A）。A.200℃,lObar；B.100℃,20bar；C.100℃,lObar。.若活塞式內(nèi)燃機(jī)三種理想循環(huán)的壓縮比相同，則熱效率（D）。A.定容加熱〉混合加熱）定壓加熱； B.定容加熱＜混合加熱〈定壓加熱；C.定容加熱;混合加熱二定壓加熱； D.無法確定.功不是狀態(tài)參數(shù)，則熱力學(xué)能與推動(dòng)功之和（C）。A.不是狀態(tài)參數(shù)； B.不是廣延性狀態(tài)參數(shù)；C.是狀態(tài)參數(shù)； D.沒有意義.若空氣進(jìn)行可逆定壓加熱過程，貝IJ：（C）0A.空氣作功量大于其熱力學(xué)能增量；B.空氣作功量等于其熱力學(xué)能增量;C.空氣作功量小于其熱力學(xué)能增量；D.無法確定.某制冷機(jī)在熱源丁產(chǎn)303K及冷源心=2601＜之間工作，其制冷量為945kJ,消耗功為200kJ,此制冷機(jī)是（B）。A.可逆的； B.不可逆的；C.不可能的； D.可逆或不可逆的.工質(zhì)不可逆穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流經(jīng)某控制容積，則此控制容積內(nèi)，則：（B）。A.儲(chǔ)能不變，燧增大； B.儲(chǔ)能不變，燃不變；C.儲(chǔ)能增大，嫡增大； D.儲(chǔ)能增大，嫡不變.下列哪一種說法不表示熱力學(xué)第一定律： （D）A.熱功可以互相轉(zhuǎn)換且比例一定； B.在孤立系統(tǒng)內(nèi)能量總數(shù)保持不變；C.第一類永動(dòng)機(jī)是造不成的； D.熱機(jī)熱效率不能等于1.工質(zhì)進(jìn)行了一個(gè)吸熱，升溫，壓力下降的多變過程，則多變指數(shù)〃滿足：（A）A.（）</?<1； B.l<〃<k；C.n>kD不能確定.在密閉門窗的房間內(nèi)，有一臺(tái)啟動(dòng)的冰箱，將冰箱門打開，經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)行，則室內(nèi)溫度將 （ B）A.降低； B.升高； C.不變； D.不定；四、簡答題（每小題5分，共1（）分）.空氣在氣缸內(nèi)經(jīng)歷一個(gè)不可逆過程，熱力學(xué)能減少12kL對外作功10kJ,試分析空

氣的燧變有哪幾種可能性？解：Q=dU+W,則空氣吸收的熱量。=-2KJ,放出熱量。根據(jù)熱力過程熠方向的判定，熱力過程中ASnJ：攀，由于SQ<0,則系統(tǒng)的燃變可

能大于、等于和小于0。.理想氣體進(jìn)行定溫膨脹時(shí)，可從單一恒溫?zé)嵩次霟崃坎⑷哭D(zhuǎn)變?yōu)楣ν廨敵?，?/p>

否與熱力學(xué)第二定律的開爾文敘述有矛盾？解：熱力學(xué)第二定律的開爾文敘述強(qiáng)調(diào)的是循環(huán)的熱機(jī)，定溫膨脹時(shí)孤立系統(tǒng)婚變>0,

不違反。五、計(jì)算題(共45分)1.兩個(gè)質(zhì)量相等、比熱相同且為定值的物體，A物體初溫為7；,B物體初溫為7；,用

它們作可逆熱機(jī)的有限熱源和有限冷源，熱機(jī)工作到兩物體溫度相等為止。1)證明兩物體熱平衡時(shí)Tm=瓦瓦;2)求熱機(jī)輸出的最大功量；3)如果兩物體直接接觸進(jìn)行熱交換至溫度相等時(shí)，求平衡溫度及兩物體總焙變化量。

(15分)解：1)取A、B物體及可逆熱機(jī)、功源為孤立系統(tǒng)，貝IJ：△Siso=△5a+△5b+△Sw+△S可逆熱機(jī)二0功源ASw=O;對于可逆熱機(jī)，有AS熱機(jī)二()；平衡時(shí)溫度為Tm,ASA=/Hdn(Tni/7\),A

SB=wcln(7V7B)o則：△Sa+△SB=mdn(Tm/TA)+mcln(Tm/TB)=O ①解式①可得：］〃=舊工2)A物體為有限熱源,過程中放出的熱量|0|,|Qi|二mc(7\?Tm);B物體為有限冷源,

過程中吸收熱量02，02Kze(Tm?TB)，熱機(jī)為可逆熱機(jī)時(shí)，其做功量最大，可得：WnaX=l2i|-Q2=mc(7\-rm)-/wc<Tm-TB)=/wc(7\+TB-2Tm)3)如果兩物體直接接觸進(jìn)行熱交換至熱平衡時(shí)，平衡溫度由能量平衡方程式求得，即:

Ta-TmK)=mc(7^x-TB) ②解式②可得TI11X=(TA+Tb)/2兩物體組成系統(tǒng)的燧變化量△S為：△S=△Sa+△Sb=/Mdn(Tmx/7\)+mdn(7^x/7'B)=/ncln［尸儂/(7\g)］二①。1譏(7\+g)2/(47\加］2.一容積為0.10m3的儲(chǔ)氣罐內(nèi)儲(chǔ)有某種理想氣體。初態(tài)溫度〃=27℃,壓力p/=0.5MPa,

罐上裝有壓力控制閥，壓力超過0.6MPa時(shí)，閥門打開維持罐內(nèi)壓力為0.6MPa?，F(xiàn)對罐

內(nèi)氣體加熱，問：當(dāng)罐中氣體溫度為327c時(shí)，對罐內(nèi)共加入多少熱量？氣體的氣體常

數(shù)&二260J/(kg?K),比熱容取定值,Cv=657J/(kg?K)。(15分)解：取氣瓶為控制體積，令瓶內(nèi)壓力剛達(dá)0.6MPa,壓力控制閥即將開啟時(shí)的狀態(tài)為狀態(tài)

2,瓶內(nèi)氣體溫度為327℃時(shí)的狀態(tài)為狀態(tài)3。=0.641kg（2分）PV_0.5*106*0.1

福―260*（273+27）

py0.6*106*0.1=0.641kg（2分）m,=—:—= =0.385kg（4分）3R3260*（273+327）從狀態(tài)1到狀態(tài)2的過程中系統(tǒng)的體積和氣體的質(zhì)量均不改變，則電=盯；有*=上7；=360K（6分）

AQv=m}cv(T2—Tx)=25.3kJ(9分)從狀態(tài)2到狀態(tài)3系統(tǒng)的體積不變，但系統(tǒng)的質(zhì)量不斷減少，在微元時(shí)間段內(nèi)的加熱量8Qp-mCpdTQp=QQp=QmCpdT=^^cPdT108.1kJ（12分）Q=Qv+Qp=133.4kJ（15分）3.1kg空氣在氣缸中被壓縮，由pi=0.1MPa,/尸30℃經(jīng)多變過程達(dá)到亥二242.5℃,如消耗

的軸功由=234.16kL在壓縮過程中放出的熱量全部為環(huán)境所吸收，環(huán)境溫度7b=290K,

如壓縮1kg空氣，求由環(huán)境與空氣所組成的孤立系統(tǒng)的嫡的變化。(15分)

解：根據(jù)多變過程中軸功卬尸般?w,cj=cv[(n-k)(7?-7|)]/(/?-1),△〃=(3分)則由熱力學(xué)第一定律q=△〃+卬可得：cv[(1-k)(T2-T\)]/(n-1)=-wt/n (4分)解上式可得多變指數(shù)為：,t=Wz/{vVrCv[(l^)(T2-Ti)]}=234.16xl000/(234.16xl000-718x0.4x[(242.5+273)-(30+273)]}=1.3525(6分)〃2=月=0.1x(515.51.3525303)0.3525