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 得分 一 二 三 四 五 六 七 总分 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。 （ √ ） 5、对于过热水蒸气，干度x?1 。 （ × ） 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∮d s =0，而工质经历一不可逆循环，其∮d s＞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q?w。 （ × ） 15、理想气体绝热节流后温度不变。 （ √ ）

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。 （ × ）

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； 系统的熵变。

（C） （A）和（B）； （D）

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 （C）

（B）

可以进行

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) v, v （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=1 B、χ>1 C、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1 B、等于1 C、小于1 15、供热系数ζ可以是（ A、B、C ）。

A、大于1 B、等于1 C、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)

2 C A 1 B

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26 kJ。为使其返回原状态，对系统加热6 kJ，问需对系统作功多少？

解：根据能量方程有

Q1??U1?W1 Q2??U2?W2

2 W2?Q1?Q2?W ?U1???U2 ?Q1?W1?W2?Q1W2?Q1?Q2?W1??8?6?26??28(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：

汽轮机作功：

ws,1?2?h1?h2凝汽器中的定压放热量： 水泵绝热压缩耗功：

q2?h2?h3ws,3?4?h4?h3锅炉中的定压吸热量：

q1?h1?h4

?t?wnetws,1?2?ws,3?4?q1q1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：

?t?h1?h2h1?h3四、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

Tm?TATB

[证明]Tm可由计算熵增办法证明。将热源TA、冷源TB和热机考虑为一个孤立系，因整个过程是可逆的，因此?S弧?0

?S弧??SA??SB??S热机?m?即

?QAT?m??QBT?0TAQAW0QBTB dTTmdT??mCp?TBTTTT?mCplnm?mCplnm?0TATBTmmCp?TAlnTmTTT?lnB m?B TATmTATm所以 Tm?TATB

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

?QQ?419209.5??0，可逆 (1) (?S)孤?1?2?T1T2600300 (2) (?S)孤? (3) (?S)孤??Q1Q2?419314.25????0.3492kJ/K?0，不可逆 T1T2600300?Q1Q2?41910 …… 此处隐藏：2102字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……