工程熱力學習題答案

【篇一：工程熱力學試題答案】

Pclass=txt＞《工程熱力學》課程期末考試試卷答案

授課系別：機電工程學院適用班級：車0601-車0602考試形

式：閉卷

班級：姓名：學號：

二、選擇題(將正確答案對應的字母填入括弧中，每題1

分，共15分)

1、系統(tǒng)在可逆過程中與外界傳遞的熱量，其數值大小取決于

(a)o

(a)

系統(tǒng)的初、終態(tài)；

(b)

系統(tǒng)所經歷的過程；系統(tǒng)的燧變。

(c)(a)和(b)；(d)

2、不斷對密閉剛性容器中的汽水混合物加熱之后，其結果只

能是(a)o

(a)全部水變成水蒸汽(b)部分水變成水蒸汽

(c)部分或全部水變成水蒸汽(d)不能確定

3、工質煽減少的過程(b)

(a)不能進行(c)

(b)

可以進行

必須伴隨自發(fā)過程才能進行

4、閉口系統(tǒng)功的計算式w=ul—u2(a)

(a)適用于可逆與不可逆的絕熱過程。(b)只適用于絕熱自由

膨脹過程。(c)只適用于理想氣體的絕熱過程。(d)只適用于可

逆絕熱過程。5、下面那個過程是可逆過程。(c)

(a).可以從終態(tài)回復到初態(tài)的(b).沒有摩擦的(c).沒

有摩擦的準靜態(tài)過程(d).沒有溫差的6、不可逆循環(huán)的烯產必

然是(b)o

as等于零bs大于零c、小于零7s確定濕蒸汽狀態(tài)的一組

參數是c

(a)p、t;(b)v,v(c)t,x(d)上述三者之一

8、同一地點，普通鍋中的開水與高壓鍋中的開水

(d)

（a）溫度相同，壓力不同；（b）壓力相同，溫度不同（c）壓力

相同，溫度相同；（d）壓力不同，溫度不同9、在所列的壓力中哪

個不是狀態(tài)參數（b、c）。

a、絕對壓力b、分壓力c、表壓力10、功損來自于

（C）O

a、不等溫傳熱b、物質交換c、運動摩擦11、不可逆損失

來源于（a、b、c）o

a、大于lb、等于1c＞小于1

三、簡單計算：（每題10分，共30分）

（-）某容器被一剛性壁分成兩部分，在容器的不同部位安

裝有壓力表，如下圖所示。壓力表b上的讀數為75kpa,壓力表c

上的讀數為0.llmpa0如果大氣壓力為97kpa,試確定壓力表a上

的讀數及容器兩部分內空氣的絕對壓力。（10分）

解:pl=pcpb=0.llmpa0.097mpa=0.207mpa

Vpl=pbp2Ap2=pl-pb=0.207-0.075=0.132mpaVp2=pa

pbApa=p2~pb=0.132-0.097=0.035mpa

（二）系統(tǒng)經一熱力過程，放熱8kj,對外作功26kjo為使

其返回原狀態(tài)，對系統(tǒng)加熱6kj,問需對系統(tǒng)作功多少？

解：根據能量方程有

ql??ul?wlq2??u2?w2

2w2?ql?q2?w?ul???u2?ql?wl?w2?ql

w2?ql?q2?wl??8?6?26??28(kj)

(三)請畫出朗肯循環(huán)的p-v圖、t-s圖和h-s圖并推導朗肯

循環(huán)的熱效率。

解：p-v圖、t-s圖和h-s圖如下：

汽輪機作功；

ws,l?2?hl?h2

凝汽器中的定壓放熱量：水泵絕熱壓縮耗功：

q2?h2?h3

ws,3?4?h4?h3

鍋爐中的定壓吸熱量：

ql?hl?h4

泵功一般很小，占0.81%,忽略泵功

所以，朗肯循環(huán)的熱效率為：

?t?

hl?h2hl?h3

四、證明題:（10分）

有二物體質量相同，均為叱比熱容相同，均為cp

（比熱容為定值，不隨溫度變化）oa物體初溫為ta,b物體

初溫為tb（tatb）o用它們作為熱源和冷源，使可逆熱機工作

于其間，直至二物體溫度相等為止。試證明：二物體最后達到的

平衡溫度為

tm?atb

［證明］tm可由計算熠增辦法證明。將熱源ta、冷源tb和熱

機考慮為一個孤立系，因整個過程是可逆的，因此?s弧?0

?s弧??sa??sb??s熱機

?m?

即

?qt

?m?

?qt

?0

dttmdt??mcp?t

btt

tt

?mcplnm?mcplnm?O

tatb

tm

mcp?t

a

In

tmttt?lnm?tatmtatm

所以

tm?

五、綜合應用題：(每題15分，共30分)

(-)某熱機在每個循環(huán)中從tl=600k的高溫熱源吸收

ql=419kj的熱量和可逆地向t2=300k的低溫熱源假設分別排出

(l)q2=209.5kj；(2)q2=314.25kj；(3)q2=104.75kj熱量,請

分別利用卡諾定理、孤立系統(tǒng)炳增原理、克勞休斯積分不等式計

算證明，在這三種情況中，哪個是不可逆的、哪個是可逆的和哪

個是不可能的？并對不可逆循環(huán)計算出其不可逆損失，大氣環(huán)境

溫度to=300k(20分)

1.采用孤立系統(tǒng)爆增原理證明

?qq?419209.5

??0,可逆⑴(?s)孤?1?2?

tlt2600300(2)(?s)孤?(3)(?s)孤?

?qlq2?419314.25

????0.3492kj/k?O,不可逆tlt2600300?qlq2?419104.75

????0,不可能tlt2600300

(4)l?tO(?s)孤?300?0孤492?104.76kj2,采用卡諾定理證

明t300

?0.5?tc?l?2?l?

tl600(l)?t?l?

q2209.5?l??0.5??tc可逆ql419

q2341.25

?l??l?O,75?0.25??tc,不可逆

ql419q2104.75?l??l?0.25?0.75??tc,不可能ql419

(2)?t?l?(3)?t?l?

(4)l?104.76kj

3,采用克勞修斯積分計算證明

q?q2419?209.5

???0,可逆

(1)1?

tlt2600300

⑵⑶

ql?q2419?314.25?????0.3492kj/k?0,不可逆

tlt2600300ql?q2419?104.75????0,不可能tlt2600300

(4)l?104.76kj

(二)已知活塞式內燃機定容加熱循環(huán)的進氣參數為pl=O,1

mpa、tl=50℃,壓縮比??6,加入的熱量ql=750kj/kg。試求循

環(huán)的最高溫度、最高壓力、壓升比、循環(huán)的凈功和理論熱效率。

認為工質是空氣并按定比熱容理想氣體計算。

［解］活塞式內燃機定容加熱循環(huán)的圖示見a)、b)圖示

(a)

(b)

???0

?1.4,理論熱效率由(6-5)式得：

?t,v?l?

1

?

?0?l

?1?

16

1.4?1

?51.16%

循環(huán)凈功w0?ql??tv?750?0.5116?387.7kj/kg

最高溫度t3須先求出t2,因1?2過程是等嫡過程，由(3-89)

式得

vl?t2?tl???

?v2?

?0?l

?(273.15?50)??6?

1.4

?661.71k

因為ql?ql

v?cv(0t?3t)2

ql750所以t3?tma??t??66L71?1706.28kx2

cvO

0.718

最高壓力p3須先求出p2和?2?3過程是定容過程，因此

??即??

p3t3

?

p2t2

1706.28

?2.5786

661.71

所以p3?pmax???p2

?vl?

p2?p?l?

?v2?

?0

?1?61.4?12.2860bar

則p3?2.5786?12.2860731.6807bar

【篇二：工程熱力學試卷與答案】

號，每題1分，共10分

1、熱力系是指所有參與熱力過程的物體群()o

2、絕熱閉口系的嫡增就是孤立系的嫡增()o

3、狀態(tài)方程是描述狀態(tài)參數之間關系的方程（）o

4、平衡狀態(tài)是指在沒有外界作用的條件下，熱力系宏觀性質

不隨時間變化的狀態(tài)（）。

5、通用氣體常數對實際氣體和理想氣體都是一個不變的常數

（）°6、工質經過不可逆過程的嫡變必然等于經歷可逆過程的

埔變（）。7、理想氣體的熱力學能、培和燧都僅僅是溫度的單

值函數（）。8、理想氣體絕熱節(jié)流后溫度不變（）o

10、任何動力循環(huán)，循環(huán)凈功w0總等于循環(huán)凈熱量q0,即總

有w0=q（90）

二、選擇填空；每題1分，共10分

1、絕熱系與外界沒有（）交換。

a、熱量b、物質c、功

2、在所列的壓力中哪個不是狀態(tài)參數（）。

a、絕對壓力b、分壓力c、表壓力

3、功損來自于O。

a、不等溫傳熱b、物質交換c、運動摩擦

4、不可逆損失來源于。。

a、運動摩擦b、不等溫傳熱cs任何耗散效應

6、漸縮噴管出口氣體的流速是()0

a、mlb>mlc、m=l

7、不可逆循環(huán)的嫡產必然是Oo

a、等于零b、大于零c、小于零

8、卡諾熱機效率比實際熱機效率()。

a、小b、二者相等c、大

a、大于1b、等于1c、小于1

a、大于1b、等于1c、小于1

三、指出下列各對概念之間主要的區(qū)別每題2分，共10分

1s理想氣體與實際氣體

2、定容比熱與容積比熱

3、可逆過程與不可逆過程

4、場流與燃產

5、飽和濕蒸氣與飽和濕空氣

四、某容器被一剛性壁分成兩部分，在容器的不同部位安裝

有壓力表，如下圖所示。壓力表b上的讀數為75kpa,壓力表c

上的讀數為0.llmpa。如果大氣壓力為97kpa,試確定壓力表a上

的讀數及容器兩部分內空氣的絕對壓力。（10分）

五、某熱機在每個循環(huán)中從tl=600k的高溫熱源吸收

ql=419kj的熱量和可逆地向

t2=300k的低溫熱源假設分別排出（l）q2=209.5kj；（2）

q2=314.25kj；（3）

q2=104,75kj熱量，請用兩種方法計算證明，在這三種情況

中，哪個是不可逆的、

哪個是可逆的和哪個是不可能的？并對不可逆循環(huán)計算出其

不可逆損失，大氣環(huán)境溫度t0=300k（20分）

,,鍋爐總加熱量，并已知各點值如下：，，

,初溫，

,抽汽，試求：（1）鍋爐內水的質量流量；

（2）兩臺水泵總耗功率；（3）汽輪機作功率；（4）冷凝器放熱；

（5）循環(huán)熱效率。（25分）

八、蒸汽動力循環(huán)中，蒸汽輪機排氣壓力（5分是否越低越

好？降低有哪些限制？

2007年秋季學期工程熱力學答案（a卷）一、

L(-)；2.(+)；3.(―)；4,(+)；5,

(一)；6.(+)；7.(一)；

8.(+)；

9.(一)；10.(+)0

1.a；2.b、c；3.c；4.a、b、c；5.a、c；6.a>c；

7.b；8.a、b、c；9.a、

b、c；10.a0

1.可逆過程沿原路反向進行使系統(tǒng)恢復到原狀態(tài)之后，給系

統(tǒng)和外界均沒有留下任何影響；不可逆過程沿原路反向進行使系

統(tǒng)恢復到原狀態(tài)之后將給外界留下某種不可消除的影響。

2.二者差異在體積和作用力上，理想氣體分子本身無體積，

分子間無作用力，而實際氣體恰恰相反°

3.二者計量的基礎單位相同，容積比熱是以單位體積(容積

m3)來計算：而定容比熱是以單位質量(kg)來計算，而且比容

是不變的。

4.二者差別在于起因不同。嫡流來自熱力系與外界間的相互

作用（熱量交換、質量交換）引起的燧的變化量；埔產來自熱力

系內部不可逆因素（內摩擦、內熱流等）所造成的炳的產生量。

5.二者差別有二，其一，濕蒸氣是一種化學成分h2。構成

的，而飽和濕空氣是

空氣和水蒸氣多種化學成分構成的：其二，飽和濕蒸氣是飽

和液體（水）和干飽和蒸汽的混合物，其中水和蒸汽都是飽和

的；飽和濕空氣雖是干空氣和水蒸氣的混合物，其中水蒸氣是飽

和的，但空氣遠未達到飽和。

四、

解：pl=pcpb=O.llmpa0.097mpa=0.207mpa

Vpl=pbp2Ap2=pl-pb=0.207-0.075=0.132mpa

Vp2=papb/.pa=p2-pb=0.132-0.097=0.035mpa

五、

1.采用孤立系統(tǒng)炳增原理證明（1）,可逆（2）,不可逆

（3）,不可能（4）

2,采用卡諾定理證明

⑴可逆（2）,不可逆⑶,不可能（4）

3.采用克勞修斯積分計算證明（1）,可逆（2）,不可逆

（3）,不可能（4）

六、

（1）甲烷視為定比熱理想氣體，絕熱節(jié)流過程溫度不變，因而

其比嫡的增加為

【篇三：工程熱力學（嚴家威）課后答案】

/p>1、如果容器中氣體壓力保持不變，那么壓力表的讀數一

定也保持不變，對嗎？

答：不對。因為壓力表的讀書取決于容器中氣體的壓力和壓

力表所處環(huán)境的大氣壓力兩個因素。因此即使容器中的氣體壓力

保持不變，當大氣壓力變化時，壓力表的讀數也會隨之變化，而

不能保持不變。

2、“平衡”和“均勻”有什么區(qū)別和聯(lián)系

答；平衡（狀態(tài)）值的是熱力系在沒有外界作用（意即熱

力、系與外界沒有能、質交換，但不排除有恒定的外場如重力場

作用）的情況下，宏觀性質不隨時間變化，即熱力系在沒有外界

作用時的時間特征-與時間無關。所以兩者是不同的。如對氣-液

兩相平衡的狀態(tài)，盡管氣-液兩相的溫度，壓力都相同，但兩者的

密度差別很大，是非均勻系。反之，均勻系也不一定處于平衡

態(tài)0

但是在某些特殊情況下，“平衡”與“均勻”又可能是統(tǒng)一

的。如對于處于平衡狀態(tài)下的單相流體（氣體或者液體）如果忽

略重力的影響，又沒有其他外場（電、磁場等）作用，那么內部

各處的各種性質都是均勻一致的。

3、“平衡”和“過程”是矛盾的還是統(tǒng)一的？

答，“平衡”意味著宏觀靜止，無變化，而“過程”意味著

變化運動，意味著平衡被破壞，所以二者是有矛盾的。對一個熱

力系來說，或是平衡，靜止不動，或是運動，變化，二者必居其

-o但是二者也有結合點，內部平衡過程恰恰將這兩個矛盾的東

西有條件地統(tǒng)一在一起了。這個條件就是：在內部平衡過程中，

當外界對熱力系的作用緩慢得足以使熱力系內部能量及時恢復不

斷被破壞的平衡。

4、“過程量”和“狀態(tài)量”有什么不同？

答，狀態(tài)量是熱力狀態(tài)的單值函數，其數學特性是點函數，

狀態(tài)量的微分可以改成全微分，這個全微分的循環(huán)積分恒為零；

而過程量不是熱力狀態(tài)的單值函數，即使在初、終態(tài)完全相同的

情況下，過程量的大小與其中間經歷的具體路徑有關，過程量的

微分不能寫成全微分。因此它的循環(huán)積分不是零而是一個確定的

數值。

習題

1-1一立方形剛性容器，每邊長1m,將其中氣體的壓力抽

至1000pa,問其真空度為多少毫米汞柱?容器每面受力多少牛

頓？已知大氣壓力為0.hnpa。

［解］:⑴

pv?pb?p?(O.l?106pa?1000pa)/133.3224?742.56mmhg

b?p)(2)f?a?p?a(p

?lm2?(0.l?106pa?1000pa)?99000n

1-2試確定表壓為0.Olmpa時u型管壓力計中液柱的高度

差。

(l)u型管中裝水，其密度為1000kg/m3；

(2)u型管中裝酒精，其密度為789kg/m3。

［解］:由(1-6)式，pg=?g?z,得到?z二

(1)?z水pgg0.01?106???l.0197m?1019.7mm?水

gl0?9,80665pg

0.01?106

???1,2494m?1292.4mm?酒精g789?9.80665pg(2)?z酒精

?此題目的目的是練習如果通過u型管壓力計的液柱高度差計

算表壓力。

1-3用u型管測量容器中氣體的壓力。在水銀柱上加一段水

圖(12),測得水柱度850mm,汞柱度520mm。當時大氣壓力為

755mmhg,問容器中氣體的絕對壓力為若干？

［解］:水柱高，汞柱高級大氣壓力之間之和即為容器中氣體

的

絕對壓力，但各種壓力單位要經過換算。

p?ph2o?phg?b

?850?9.806375?(5207955)?133,3224

?178320pa?l.7832bar

圖1-12

1-4用斜管式壓力計測量鍋爐管道中煙氣的真空度。管子的

傾角??30?,壓力計中使用密度為800kg/m3的煤油。傾管中液柱

長度為l=200mm。當時大氣壓力b=745nunhg,問煙氣的真空度為若

千毫米汞柱？絕對壓力為若干毫米汞柱？

［解］:(1)根據式(1-6)式有

pv???

g??lsin30?

?800?9.80665?0.2?0.5

=784,5pa=80mmh2o

(2)根據(1-5)式有

p?b?pv?745?784,5?750062?10?3

?739.12mhg圖1-13

?此題目的練習真空度，絕對壓力，表壓之間的關系及壓力

單位之間的換算關系Q

1-5氣象報告中說，某高壓中心氣壓是1025毫巴。他相當于

多少毫米汞柱？它比標準大氣壓高出多少毫巴？

［解］；p?1025mbar?l.025bar?l.025?750.062?768.81mmhg

?P?P?P標

準？768.81?760=8.81mmhg=8.81/0.750062=11.75mbar或

?p?p?p標準?L025?l,01325?0,01175bar?ll.75mbar

?此題目的練習壓力單位換算

1-6有一容器，內裝隔板，將容器分成a、b兩部分（圖

1-14）o容器兩部分中裝有不同壓力的氣體，并在a的不

同部位安裝了兩個刻度為不同壓力單位的壓力表。已測得1、

2兩個壓力表的表壓依次為9.82at和4.24atm。當時大氣壓

力為745mmhgo試求a、b二部分中氣體的絕對壓力（單位用

mpa）o

［解］:

pa?pb?pg1?745mmhg?133,3324?10?6mpa?9.82at?0,0098065mp

?0.0983mpa?0.963mpa

?1.0623mpa

?pa?pg2?pb

?pb?pa?pg2?l.0623mpa?4.24atm?0.10325mp

=0.6327mpa

?1-7從工程單位制水蒸氣熱力性質表中查得水蒸汽在500

力和比內能各為若干？

［解］:在國際單位制中，這時水蒸汽的壓力為：c,100at時

的比容和比皆為：v=0.03347m3/kg,h=806.6kcal/kgo在國際

單位制中，這時水蒸汽的壓

p=1009.80665104=9806650pa=9,80665mpa

由焰的表達式h?u?apv得u?h?apv

u?h?apv

?806.6-1001040.03347/426.936

=728430kcal/kg

=728.30?4.1868

?3049.25kj/kg

或

u?h?pv

?806.6?4.?0.03347?10-3

=3048.84kj/kg

?此題目的練習工程制與國際制的單位換算。

1-8攝氏溫標取水在標準大氣壓力下的冰點和沸點分別為

0?c和100?c,而華氏溫標則相應地取為32?f和212?魚試導出

華氏溫度和攝氏溫度之間的換算關系，并求出絕對零度(0k或-

273.15?c)所對應的華氏溫度。

［解］:設以tc表示攝氏溫度，tf表示華氏溫度。

根據攝氏和華氏兩種溫標的冰點和沸點的取法，可知兩者溫

度之間存在著線性換算關系。

假設tf?atc?b

則對冰點可得：32=0b

對沸點可得：212=a?100b

所以：tf?9tc?325

5(tf?32)9

9?當tc??273,15?c(即0k)時,

tf?(?273.15?32)??459467f5或tc?

第二章思考題

1.熱量和熱力學能有什么區(qū)別？有什么聯(lián)系？

2.如果將能量方程寫為

?q?du?pdv

或？q?dh?vdp

那么它們的適用范圍如何？

答：二式均適用于任意工質組成的閉口系所進行的無摩擦的

內部平衡過程。因為u?h?pv,du?d(h?pv)?dh?pdv?vdp對閉

口系將du代入第一式得？q?dh?pdv?vdp?pdv即?q?dh?vdp0

(變大)很相3.能量方程？q?du?pvd(變大)與熔的微分式

dh?du?dpv??

像，為什么熱量q不是狀態(tài)參數，而熔h是狀態(tài)參數?

答：盡管能量方程？q?du?pdv