工程热力学试题答案.docx

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工程热力学试题答案

工程热力学试题答案

北京信息科技大学

2008~2009学年第1学期

《工程热力学》课程期末考试试卷答案

授课系别：

机电工程学院适用班级：

车0601-车0602考试形式：

闭卷

班级：

姓名：

学号：

题号

一

二

三

四

五

六

七

总分

得分

一、判断题（正确√，错误×，每题1分，共15分）

1、闭口系统进行一放热过程，其熵一定减少（×）

2、容器中气体的压力不变，则压力表的读数也绝对不会改变。

（×）

3、对所研究的各种热力现象都可以按闭口系统、开口系统或孤立系统进行分析，其结果与所取系统的形式无关。

（√）

4、工质经过不可逆过程的熵变必然等于经历可逆过程的熵变。

（×）

5、对于过热水蒸气，干度

。

（×）

6、系统的平衡状态是指系统在无外界影响的条件下，不考虑外力场作用，宏观热力性质不随时间而变化的状态。

（√）

7、工质经历一可逆循环，其∮ds=0，而工质经历一不可逆循环，其∮ds＞0。

（×）

8、任何动力循环，循环净功w0总等于循环净热量q0，即总有w0=q0。

（√）

9、稳定流动系统进出口工质的状态相同。

（×）

10、不可能从单一热源取热使之完全变为功。

（×）

11、通用气体常数对实际气体和理想气体都是一个不变的常数。

（×）

12、理想气体的热力学能、焓和熵不仅仅是温度的单值函数。

（√）

13、处于平衡状态的热力系，各处应具有均匀一致的温度和压力。

（√）

14、水蒸气在定温过程中

。

（×）

15、理想气体绝热节流后温度不变。

（√）

二、选择题（将正确答案对应的字母填入括弧中，每题1分，共15分）

1、系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（A）。

（A）系统的初、终态；（B）系统所经历的过程；

（C）（A）和（B）；（D）系统的熵变。

2、不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（A）。

（A）全部水变成水蒸汽（B）部分水变成水蒸汽

（C）部分或全部水变成水蒸汽（D）不能确定

3、工质熵减少的过程（B）

（A）不能进行（B）可以进行

（C）必须伴随自发过程才能进行

4、闭口系统功的计算式W=U1－U2（A）

（A）适用于可逆与不可逆的绝热过程。

（B）只适用于绝热自由膨胀过程。

（C）只适用于理想气体的绝热过程。

（D）只适用于可逆绝热过程。

5、下面那个过程是可逆过程。

（C）

（A）.可以从终态回复到初态的（B）.没有摩擦的

（C）.没有摩擦的准静态过程（D）.没有温差的

6、不可逆循环的熵产必然是（B）。

A、等于零B、大于零C、小于零

7、确定湿蒸汽状态的一组参数是C

（A）p、T;（B）

（C）T,X（D）上述三者之一

8、同一地点，普通锅中的开水与高压锅中的开水（D）

（A）温度相同，压力不同;（B）压力相同,温度不同

（C）压力相同,温度相同;（D）压力不同,温度不同

9、在所列的压力中哪个不是状态参数（B、C）。

A、绝对压力B、分压力C、表压力

10、功损来自于（C）。

A、不等温传热B、物质交换C、运动摩擦

11、不可逆损失来源于（A、B、C）。

A、运动摩擦B、不等温传热C、任何耗散效应

12、干度χ的取值可以是（A、C）。

A、χ=1B、χ>1C、χ<1

13、卡诺热机效率比实际热机效率（C）。

A、小B、二者相等C、大

14、制冷系数ε可以是（A、B、C）。

A、大于1B、等于1C、小于1

15、供热系数ζ可以是（A、B、C）。

A、大于1B、等于1C、小于1

三、简单计算：

（每题10分，共30分）

（一）某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安装有压力表，如下图所示。

压力表B上的读数为75kPa,压力表C上的读数为0.11MPa。

如果大气压力为97kPa，试确定压力表A上的读数及容器两部分内空气的绝对压力。

（10分）

解：

P1=Pc+Pb=0.11MPa+0.097MPa=0.207MPa

∵P1=PB+P2∴P2=P1-PB=0.207-0.075=0.132MPa

∵P2=PA+Pb∴PA=P2-Pb=0.132-0.097=0.035MPa

（二）系统经一热力过程，放热8kJ，对外作功26kJ。

为使其返回原状态，对系统加热6kJ，问需对系统作功多少？

解：

根据能量方程有

（kJ）

（三）请画出朗肯循环的p-v图、T-s图和h-s图并推导朗肯循环的热效率。

解：

p-v图、T-s图和h-s图如下：

泵功一般很小，占0.8~1%，忽略泵功

所以，朗肯循环的热效率为：

四、证明题：

（10分）

有二物体质量相同，均为m；比热容相同，均为cp（比热容为定值，不随温度变化）。

A物体初温为TA，B物体初温为TB（TA>TB）。

用它们作为热源和冷源，使可逆热机工作于其间，直至二物体温度相等为止。

试证明：

二物体最后达到的平衡温度为

[证明]

可由计算熵增办法证明。

将热源

、冷源

和热机考虑为一个孤立系，因整个过程是可逆的，因此

即

所以

五、综合应用题：

（每题15分，共30分）

（一）某热机在每个循环中从T1=600K的高温热源吸收Q1=419kJ的热量和可逆地向T2=300K的低温热源假设分别排出

（1）Q2=209.5kJ；

（2）Q2=314.25kJ；（3）Q2=104.75kJ热量，请分别利用卡诺定理、孤立系统熵增原理、克劳休斯积分不等式计算证明，在这三种情况中，哪个是不可逆的、哪个是可逆的和哪个是不可能的？

并对不可逆循环计算出其不可逆损失，大气环境温度T0=300K（20分）

1．采用孤立系统熵增原理证明

（1）

，可逆

（2）

，不可逆

（3）

，不可能

（4）

2．采用卡诺定理证明

（1）

可逆

（2）

，不可逆

（3）

，不可能

（4）

3．采用克劳修斯积分计算证明

（1）

，可逆

（2）

不可逆

（3）

，不可能

（4）

（二）已知活塞式内燃机定容加热循环的进气参数为p1=0.1MPa、t1=50℃，压缩比

，加入的热量q1=750kJ/kg。

试求循环的最高温度、最高压力、压升比、循环的净功和理论热效率。

认为工质是空气并按定比热容理想气体计算。

[解]活塞式内燃机定容加热循环的图示见a）、b）图示

，理论热效率由（6-5）式得：

循环净功

最高温度

须先求出

，因

过程是等熵过程，由（3-89）式得

因为

所以

最高压力

须先求出

和

过程是定容过程，因此

即

所以

则