過(guò)程基礎(chǔ)試題答案

過(guò)程基礎(chǔ)

[填空題]

1熱力學(xué)系統(tǒng)是如何分類(lèi)的？

參考答案：（1）按其與外界進(jìn)行質(zhì)量交換的情況分為：閉口系，開(kāi)口系，簡(jiǎn)單熱力系，絕熱系，孤立系。

（2）按物質(zhì)均勻性不同分為：均勻系，非均勻系。

（3）按相態(tài)分為：?jiǎn)蜗嘞担瑥?fù)相系。

（4）按物質(zhì)的成分分為：?jiǎn)卧?，多元系?/p>

[填空題]

2狀態(tài)參數(shù)的基本性質(zhì)有哪些？

參考答案：

[填空題]

3如何理解引入可逆過(guò)程的意義？

參考答案：（1）提供了一個(gè)系統(tǒng)可經(jīng)歷的理想的過(guò)程

（2）使許多熱力學(xué)的計(jì)算得以解決

（3）提供了一個(gè)分析問(wèn)題的途徑

[填空題]

4為什么說(shuō)是熱力學(xué)第一定律的基本表達(dá)式？它適用于閉系所進(jìn)行的—切準(zhǔn)平衡過(guò)程和非平衡過(guò)程嗎？

參考答案：

[填空題]

5有人說(shuō)：自發(fā)過(guò)程是不可逆過(guò)程而非自發(fā)過(guò)程是可逆過(guò)程。這種說(shuō)法對(duì)嗎？為什么？

參考答案：說(shuō)法錯(cuò)誤。違背了可逆過(guò)程的定義，自發(fā)過(guò)程與可逆過(guò)程的做功不等，對(duì)環(huán)境的影響也不等。

[填空題]

6用克勞修斯—克拉貝龍方程，解釋一般物質(zhì)的汽化線(xiàn)、升華線(xiàn)和熔解線(xiàn)的斜率為正，而冰—水熔解線(xiàn)的斜率卻為負(fù)。

參考答案：

[填空題]

7試述表壓與絕對(duì)壓力在性質(zhì)上的差別。

參考答案：

[填空題]

8建立流體動(dòng)力學(xué)方程的基本方法有哪兩種？其差別何在？

參考答案：拉格朗日法和歐拉法。

拉格朗日法：選定一個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)，并在整個(gè)過(guò)程中追隨這一質(zhì)點(diǎn)，觀察它的運(yùn)動(dòng)特性的變化。

歐拉法：把流體所占據(jù)的空間中的任一點(diǎn)挑選出來(lái)，觀察通過(guò)這一點(diǎn)的流體運(yùn)動(dòng)特性的變化。

[填空題]

9質(zhì)量守恒定律應(yīng)用于管道內(nèi)流體，其表達(dá)式如何推導(dǎo)？

參考答案：

[填空題]

10引入流動(dòng)邊界層的意義是什么？

參考答案：（1）反映客觀存在；

（2）利用其性質(zhì)，有利于求解N-S方程。

[填空題]

11實(shí)際流體產(chǎn)生流動(dòng)阻力的根本原因是什么？

參考答案：實(shí)際流體具有粘性是產(chǎn)生流動(dòng)阻力的根本原因。

[填空題]

12歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程在什么條件下適用？

參考答案：流體為理想流體。

[填空題]

13為什么要引入簡(jiǎn)單管路的概念？

參考答案：簡(jiǎn)單管路管道截面不變，輸送的質(zhì)量流量始終保持為常數(shù)，計(jì)算起來(lái)簡(jiǎn)單方便。

[填空題]

14試述各種介質(zhì)導(dǎo)熱的機(jī)理。

參考答案：氣體：導(dǎo)熱是氣體分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)的相互碰撞的結(jié)果。溫度越高，分子的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能越大。

導(dǎo)電固體：自由電子的運(yùn)動(dòng)起主要作用。

非導(dǎo)電固體：通過(guò)晶格結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，即原子、分子在其平衡位置附近的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

液體：一種為：類(lèi)似于氣體，分子間的相互碰撞；另一種為：類(lèi)似于非導(dǎo)電固體，主要靠彈性波的作用。

[填空題]

15為什么求解導(dǎo)熱問(wèn)題的首要工作一般應(yīng)是分析導(dǎo)熱體的溫度分布？

參考答案：傳熱的動(dòng)力是由于溫度差的存在，導(dǎo)熱熱量與溫度梯度有關(guān)。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)給定截面的熱量，正比于垂直于該截面方向上的溫度變化率和截面面積。

[填空題]

16試寫(xiě)出導(dǎo)熱傅里葉定律的一般形式，并說(shuō)明其中各個(gè)符號(hào)的意義。

參考答案：

[填空題]

17用一只手握住盛水的杯字子，另—只手用筷子快速攪拌熱水，握杯子的手會(huì)顯著地感到熱，試分析其原因。

參考答案：用筷子快速攪拌時(shí)，增加了水與杯面的接觸面積，水與杯子之間的傳熱增加，所以會(huì)顯著感覺(jué)到熱。

[填空題]

18試說(shuō)明得出導(dǎo)熱微分方程所依據(jù)的基本定律是什么？

參考答案：傅里葉定律和能量守恒定律。

[填空題]

19為什么在解決對(duì)流換熱問(wèn)題中需要推導(dǎo)原則性準(zhǔn)則方程？有哪些方法？

參考答案：原因在于描述物理現(xiàn)象的因素眾多，規(guī)律復(fù)雜，參數(shù)之間的關(guān)系難以求解，需要使復(fù)雜的參數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)簡(jiǎn)單的關(guān)系。

方法：整理分析解、相似原理、量綱分析法。

[填空題]

20什么叫兩個(gè)現(xiàn)象相似？它們有什么共性？描述現(xiàn)象的方程是否必須是微分方程？

參考答案：兩個(gè)物理現(xiàn)象相似時(shí)，其有關(guān)的物理量場(chǎng)分別相似。各物理量的相似倍數(shù)之間存在著由描寫(xiě)現(xiàn)象的微分方程規(guī)定東風(fēng)相互制約關(guān)系。

[填空題]

21陳述角系數(shù)的性質(zhì)并簡(jiǎn)單歸納求解的方法。

參考答案：角系數(shù)與表面的熱力狀況、輻射能特性無(wú)關(guān)；只與表面的尺寸大小、幾何形狀、相對(duì)位置有關(guān)。具有互換性和完整性。

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[填空題]

22用相似原理從一個(gè)微分方程是否只能推得一個(gè)準(zhǔn)則數(shù)？說(shuō)明什么？

參考答案：是。一個(gè)物理方程反映的是一個(gè)物理性質(zhì)，所以從該方程推出的物理量之間的關(guān)系只能是用一個(gè)準(zhǔn)則數(shù)來(lái)表示。

[填空題]

23對(duì)管道上的絕熱，外覆的絕熱層是否越厚效果越好？

參考答案：不是越厚越好。管道的導(dǎo)熱與半徑成一定的函數(shù)關(guān)系，存在極大值。

[填空題]

24熱水瓶瓶膽的兩層玻璃之間抽成真空，內(nèi)膽外壁及外膽內(nèi)壁涂了發(fā)射率很低（約0.05）的銀。試分析熱水瓶具有保溫作用的原因。如果不小心破壞了瓶膽上抽氣口處的密封性，這會(huì)影響保溫效果嗎？

參考答案：抽真空使對(duì)流與導(dǎo)熱幾乎都不會(huì)發(fā)生，很低的發(fā)射率大大削弱了內(nèi)外壁之間的輻射換熱。抽氣口密封破壞使氣體進(jìn)入夾層，保溫性能下降。

[填空題]

25流速為500m/s的高速空氣流突然受阻，停止流動(dòng)。若此滯止過(guò)程進(jìn)行迅速，氣體在受阻過(guò)程中與外界的熱交換可以忽略不計(jì)?？諝獾亩▔罕葻釣?kJ/（kg·K）。求在滯止過(guò)程中空氣的焓變化？溫度變化？

參考答案：

[填空題]

26理想氣體狀態(tài)方程式為pv=RT試導(dǎo)出：（1）定溫下氣體p、v間的關(guān)系；（2）定壓下氣體v、T間的關(guān)系；（3）定容下氣體p、T間的關(guān)系。

參考答案：

[填空題]

27某于管內(nèi)氣體的參數(shù)為該氣體為理想氣體體積為1m3的真空容器與干管間通過(guò)閥門(mén)相聯(lián)?，F(xiàn)打開(kāi)閥門(mén)對(duì)容器充氣，直至其壓力為4MPa時(shí)為止。若該氣體的內(nèi)能與溫度的關(guān)系為u=0.72T，求充入的氣體為多少千克？

參考答案：

[填空題]

28如圖所示某封閉系統(tǒng)沿a-c-b途徑由狀態(tài)a變化到狀態(tài)b時(shí)，吸人熱量84kJ，對(duì)外作功32kJ。（1）若沿途徑a-d-b變化時(shí)對(duì)外作功10kJ，求此時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)的熱量。（2）當(dāng)系統(tǒng)沿曲線(xiàn)途徑從b返回到初始狀態(tài)a時(shí)，外界對(duì)系統(tǒng)作功20kJ。求此時(shí)系統(tǒng)與外界交換熱量的大小和方向。（3）時(shí)，過(guò)程a-d和d-b中交換的熱量又是多少？

參考答案：

[填空題]

292kg空氣分別經(jīng)過(guò)定溫膨脹和絕熱膨脹的可逆過(guò)程，如圖所示。從初態(tài)膨脹到終態(tài)容積為初態(tài)容積的5倍。試計(jì)算不同過(guò)程中空氣的終態(tài)參數(shù)、對(duì)外界所作的功和交換的熱量以及過(guò)程中內(nèi)能、焓、熵的變化量。設(shè)空氣

參考答案：

[填空題]

30如圖所示，a-b為可逆定容過(guò)程；a-c為可逆定壓過(guò)程。試比較：（1）b點(diǎn)及c點(diǎn)在同一條絕熱線(xiàn)上時(shí)，qab和qac的大??；（2）b點(diǎn)及c點(diǎn)在同一條定溫線(xiàn)上時(shí)，qab和qac的大小。

參考答案：

[填空題]

31試證明定比熱理想氣體在T-s圖上任意兩條定壓線(xiàn)（或定容線(xiàn)）之間；線(xiàn)

參考答案：

[填空題]

321kg的某理想氣體從初態(tài)可逆絕熱膨脹到p2=1bar，接著又可逆定容加熱到最后再可逆定溫壓縮到初態(tài)。求：（1）絕熱指數(shù)κ；（2）絕熱膨脹過(guò)程中氣體的內(nèi)能變化量及氣體所作的膨脹功；（3）定容過(guò)程中氣體吸收的熱量；（4）定溫過(guò)程中外界對(duì)氣體所作的壓縮功。設(shè)氣體定壓比熱

參考答案：

[填空題]

33如圖所示絕熱系由熱源、冷源和熱機(jī)組成。在第一種情況下，熱機(jī)從高溫?zé)嵩碩1取得熱量Q1，并在熱源T1及冷源T2間完成可逆循環(huán)。在第二種情況下，高溫?zé)嵩碩1將熱量Q1在有限溫差下傳向中間熱源熱機(jī)從中間熱源T1′取得熱量Q1，并在熱源T1′及冷源間T2完成可逆循環(huán)。求系統(tǒng)在完成上述可逆及不可逆過(guò)程中的熵變化。

參考答案：

[填空題]

34試計(jì)算下述各過(guò)程中系統(tǒng)的總熵變化量。（1）將0.4kg溫度為100°C、熱容量為的銅塊投入溫度為10°C的湖水中；（2）同樣大小，但溫度為10°C的銅塊由100m高處投入湖水中；（3）將溫度分別為100°C和10°C的同樣大小的銅塊連在一起。

參考答案：

[填空題]

35有A和B兩個(gè)卡諾熱機(jī)串聯(lián)工作，若A機(jī)從溫度為650°C的高溫?zé)嵩次鼰幔瑢?duì)溫度為T(mén)中間熱源放熱，B機(jī)從溫度為T(mén)中間熱源吸入A機(jī)排出的熱量并向溫度為20°C的低溫?zé)嵩磁艧?，求在下列情況下中間熱源的溫度T是多少？（1）兩熱機(jī)的輸出功相等；（2）兩熱機(jī)的熱效率相等。

參考答案：

[填空題]

36封閉容器中盛有比重Δ=0.8的油，h1=300mm，下面為水，h2=500mm，測(cè)壓管中汞液面讀數(shù)h=400mm，求封閉容器中的油面壓強(qiáng)p值。

參考答案：

[填空題]

37判斷下列不可壓縮流體的流動(dòng)是否連續(xù)：

參考答案：

[填空題]

38水箱下部開(kāi)口面積為A0，箱中恒定水位高度為h，水箱斷面甚大，其中流速可以忽略，如圖，求孔口流出的水流斷面A與其位置x的關(guān)系。

參考答案：

[填空題]

39用汞比壓計(jì)測(cè)定水管中的點(diǎn)流速u(mài)，當(dāng)讀數(shù)Δh=60mm時(shí)，流速為多少？若管中通過(guò)的是ρ=800kg/m3的油，Δh值相同時(shí)，油的流速又為多大？

參考答案：

[填空題]

40某房間通過(guò)天花板用大量小孔口分布送風(fēng)，孔口直徑d=20mm，風(fēng)道的靜壓p=200N/m2空氣溫度t=20°C，要求總風(fēng)量Q=1m3/s，問(wèn)應(yīng)布置多少個(gè)孔口？

參考答案：

[填空題]

41兩水箱用一直徑d1=40mm的薄壁孔口連通，下水箱底部又接一直徑d2=30mm的圓柱形管嘴，長(zhǎng)l=100mm，若上游水深H1=3m保持恒定，求流動(dòng)恒定后的流量Q和下游水深H2。

參考答案：

[填空題]

42某建筑物的模型，在風(fēng)速為8m/s時(shí)，迎風(fēng)面壓強(qiáng)為+40N/m2，背風(fēng)面壓強(qiáng)為-40N/m2。若溫度不變，風(fēng)速增至10m/s，則迎風(fēng)面和背風(fēng)面的壓強(qiáng)差將為多少？

參考答案：

[填空題]

43試推導(dǎo)通過(guò)平壁導(dǎo)熱的溫度分布，熱流密度，熱阻。

參考答案：

[填空題]

44試推導(dǎo)通過(guò)球殼導(dǎo)熱的溫度分布，熱流量，熱阻。

參考答案：

[填空題]

45一個(gè)內(nèi)部發(fā)熱的圓球懸掛于室內(nèi)，對(duì)于附圖所示的三種情況，試分析：（1）圓球表面熱量散失的方式；（2）圓球表面與空氣之間的熱交換方式。

參考答案：

[填空題]

46夏天，陽(yáng)光照耀在一厚為40mm的用層壓板制成的木門(mén)外表面，用熱流計(jì)測(cè)得木門(mén)內(nèi)表面的熱流密度為15W/m2，外表面溫度為40°C內(nèi)表面溫度為30°C試估算此木門(mén)在厚度方向上的導(dǎo)熱系數(shù)。

參考答案：

[填空題]

47半徑為0.5m的球狀航天器在太空中飛行．其表面發(fā)射率為0.8。航天器內(nèi)電子元件的散熱量總共為175W。假設(shè)航天器沒(méi)有從宇宙空間接受到任何輻射能，試估算其外表面的平均溫度。

參考答案：

[填空題]

48—雙層玻璃系由兩層厚為6mm的玻璃及其間的空氣隙所組成、空氣隙厚度為8mm。假設(shè)面向室內(nèi)的玻璃表面溫度與面向室外的玻璃表面溫度各為20°C及-20°C，試確定該雙層玻璃窗的熱損失。如果采用單層玻璃窗、其他條件不變，其熱損失是雙層坡璃的多少倍？不考慮空氣間隙中的自然對(duì)流，玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為

參考答案：

[填空題]

49兩塊不同材料的平板組成如附圖所示厚為δ的大平板。兩板的面積分別為A1、A2，導(dǎo)熱系數(shù)分別為λ1及λ2。如果該大平板的兩個(gè)表面分別維持在均勻的溫度t1及t2，試導(dǎo)出通過(guò)該大平板的導(dǎo)熱熱量計(jì)算式。

參考答案：

[填空題]

50在一臺(tái)縮小成為實(shí)物的1/8的模型中，用20℃的空氣來(lái)模擬實(shí)物中平均溫度為200℃的空氣的加熱過(guò)程。實(shí)物中空氣的平均流速為10m/s，求模型中氣體流速應(yīng)為多少？若模型中的平均換熱系數(shù)為200W/m，實(shí)物的對(duì)應(yīng)值應(yīng)為多少？Pr的不同對(duì)該?；囼?yàn)有無(wú)價(jià)值？

參考答案：

[填空題]

51水以1.2m/s的平均流速流過(guò)內(nèi)徑20mm的長(zhǎng)直管。如果（1）管壁溫為75℃，水從20℃加熱到70℃，（2）管壁溫為15℃，水從70℃冷卻到20℃，分別求兩種情況下的換熱系數(shù)，并說(shuō)明為什么有差別。

參考答案：

[填空題]

52相距很近的兩塊無(wú)限大平行平板，漫射灰表面發(fā)射率均為0.8。為使兩表面間的輻射熱流減少到原來(lái)的1/10，則在兩平板之間所放置的薄輻射遮熱板的發(fā)射率應(yīng)為多少？其放置位置對(duì)兩極間的輻射換熱有何影響？這一結(jié)論對(duì)兩同心圓球面是否依然成立？

參考答案：

[填空題]

53一電爐的電功率為1KW，爐絲溫度為847°C，直徑為1mm。電爐的效率（輻射功率與電功率之比）為0.96，試確定所需爐絲的最短長(zhǎng)度。

參考答案：

[填空題]

54—黑體表面置于室溫為27°C大廠房中，試求在熱平衡條件下黑體表面的輻射力，如將黑體加熱到327°C，它的輻射力又是多少？

參考答案：

[填空題]

55兩塊平行放置的平板表面發(fā)射率均為0.6，其板間距遠(yuǎn)小于板的寬度和高度，且兩表面溫度分別為試確定：（1）板1的自身輻射；（2）對(duì)板1的投入輻射；（3）板1的反射輻射；（4）板1的有效輻射；（5）板2的有效輻射；（6）板1、2間的輻射換熱量。

參考答案：

[填空題]

56在兩塊平行平板之間，加上一塊極薄的ε=1的平板，這樣就沒(méi)有反射輻射，試問(wèn)能否起到遮熱作用？為什么？又，在該兩塊平行平板之間加上一塊發(fā)射率ε=0的平板，其遮熱效果將怎樣？

參考答案：

[填空題]

57試分別計(jì)算溫度為2000K和5800K的黑體的最大光譜輻射力所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λm。

參考答案：

[填空題]

58拖運(yùn)一座長(zhǎng)1