1、热力学复习题 工 程 热 力 学 复 习 题 汇 总一 填空题1热力系统：忽视家用电热水器的表面散热，取正在加热不在使用的电热水器为控制体，（不包含电加热器），这是 系统，把电加热器包含在研究对象内，这是 系统，研究对象加入 ，构成孤立系统。2 热力系统： 盛满热水的真空保温杯是 系统，内燃机在汽缸进气或排气阀门打开时，是 系统。3过程判断：热力系统与外界在绝热但存在摩擦力的状况下，在无穷小压差下缓慢的做功过程 准静态过程， 可逆过程。4 过程判断：热量从温度为 100 的热源经过薄容器壁缓慢地传达给处于均衡状态下的冰水混杂物，此过程 准静态过程， 可逆过程，原由5.经过搅拌器作功使水保持等温
2、的汽化过程， 此过程为 ，原由于 。6.有一刚性容器，被分红两部分，一部分装有气体，一部分抽成真空，若真空部分装有很多隔板，每抽去一块隔板， 让气体先恢复均衡再抽去下一块， 问此过程为 ，原由于 。7 闭嘴系统热力学第必定律表达式： ，稳流张口系统的热力学第必定律表达式为： ；张口系统工质跟外界交换的技术功包含 ，可逆过程技术功的计算式为： ；8 闭嘴容器内的气体从热源汲取了 100kJ的热量，并对外膨胀作功耗费了 40kJ，此中战胜摩擦功 5kJ，假设摩擦产生的耗散热所有用于增添工质的热力学能，根据闭嘴系统能量守恒方程式，系统热力学能增添量为 。9 理想气体是 ，工程上常用的空气、燃气和烟气
3、 理想气体，水蒸气 理想气体。10一种确立的理想气体， 其p-cv定值， p/c v定值， p/c v 随变ccc化，此中 cp-cv 的含义是；工程上常用的空气、燃气 理想气体，水蒸气 理想气体。11.过 冷 水 的 定 压 汽 化 过 程 在 p-v 图 上 可 表 示 出 五 种 状 态 ， 分 别为： 。12. 实质气体与理想气体的偏离可用压缩因子 Z 表示，理想气体的 Z 等于 ，实质气体的 Z 随压力的增高，体现 的变化。13气体在管道内绝热流动，其滞止状态是指 ，此时的焓h0 = ；临界压力与 有关，工临界流速 临界声速。14 活塞式压缩机中，因 的存在，使产肚量降低，但理论上对
4、单位质量气体耗功 影响。15活塞式内燃机有三个循环特色性能参数，分别为。16活塞式内燃机循环过程与燃气轮机循环过程的主要差别可概括为。17刚性绝热气缸 - 活塞系统， B 侧设有电热丝 ,判断以下 4 种状况分别是什么热力系统 .红线内 黄线内不包含电热丝 黄线内包含电热丝 兰线内 二、选择题1.某容器中气体的表压力为 0.04MPa, 当地大气压为 0.1 MPa, 则该气体的绝对压力为（ ）：A 0.06 MPa C 0.14 Mpa2 容器中气体的真空度为 0.04MPa, 当地大气压为 0.1 MPa, 则该气体的绝对压力为（ ）。A 0.06 MPa C 0.14 Mpa3. 理想气
5、体在某一过程中吸入 3100kJ 的热量， 同时内能增添了 150kJ ，该过程是（ ）：A 膨胀过程， B 压缩过程 C 定容过程4 理想气体在某过程中吸入 100kJ 的热量，对外输出 100kJ 的功，此过程是（ ）。A 压缩过程 B 绝热过程 C 定温过程5.一绝热刚体容器用隔板分红两部分，左侧盛有高压理想气体，右侧为真空，抽去隔板后，容器内的气体温度将（）A高升 B降低 C不变6 稳流张口系统 q= h+wt 合用于（ ）A 任何过程，任意工质； B 可逆过程，任意工质； C 可逆过程、理想气体7.q= h+wt 合用于（）A 稳流张口系统 , B 闭嘴系统 , C 任意系统 , D
6、 非稳流张口系统8 q=h 2-h1 合用于（ ）。A 压气机, B换热器, C 动力机, D 管道9 以下能量方程式正确的有（ ）。A q= u+ pv, B q= u+(pv), C q= h+ w, D q= h+ wt10 理想气体经某可逆过程后， 其 u 和 h 的变化量为 0，此过程为（ ）；若 s=0，则此过程为（ ）；如 wt=0 ，过程为（ ）；若 w=0，过程为（ ）。A 定容过程， B 定压过程， C 定温过程， D 绝热过程11 某理想气体经历了一个内能不变的热力过程，则该过程中工质的焓变（ ）A 大于零， B 等于零 C 小于零12.单位千克理想气体可逆绝热过程的技术
7、功等于A - h B u C h D - u13. 对于理想气体，以下各说法能否正确（ ）A 气体吸热后熵必定增大， B 气体吸热后温度必定高升，C 气体吸热后热力学能必定高升， D 气体膨胀时必定对外作功 ,E 气体压缩时必定耗功 ;14.某一闭嘴热力系统，经历了一个可逆过程，热力系对外做功20kJ, 外界对热力系加热 5kJ，热力系中工质的熵变（ ）A 大于零 B 等于零 C 小于零15干饱和蒸汽被定熵压缩将变成A 饱和水 B 湿蒸汽 C 过热蒸汽16有一卡诺热机，当它被作为制冷机使用时，两热源的温差越大则制冷系数（）A 越大 B 越小 C 不变17有位发明家风称他设计了一种机器，当这台机
8、器完成一个循环时，可以从单一热源汲取 1000kJ 的热，并输出 1200kJ 的功，这台热机（ ）。A 既不违反第必定律， 也不违反第二定律； B 违反了第必定律和第二定律；C 违反了第必定律； D 违反了第二定律三、判断对错，并说明原由1系统内质量保持恒定的热力系统必定是闭嘴系统；2绝热系统是既无质量交换，又无能量交换的热力系统；3张口系统中系统与外界有物质交换，而物质与能量不行切割，所以张口系统不行能是绝热系统。4工质经历一个循环过程恢复到原状态后，整个循环中从外界获得的净热量大于对外作的净功；520 的蒸汽缓慢加热 0的冰，使其消融为 0 的水，其过程为准静态过程；6张口系统中，随工质
9、压力的高升，系统输出的技术功为正当；8 能量方程 q h wt 合用于全部工质、全部过程和任意热力系统；9 对于理想气体的任何一种过程 q u cv (t 2 t1 ) 和 q h c p (t 2 t1 ) 都适用；10理想气体的 cv , c p , u, h和 s 都不过温度的单值函数；11当时实质气体的压缩因子 z 1 时，说明实质气体的可压缩性比理想气体小；12迈耶公式 cp cv Rg 也合用于高压水蒸气；13水的汽化潜热是不随压力变化的常数；14对于湿饱和蒸汽构成的闭嘴系统，其热力学状态可以由饱和温度和饱和压力独一确立；15水泵作功过程相当于稳流张口系统的定容过程；16绝热过程即
10、定熵过程；17 工质经过不行逆循环q；ds 0,0Tr19 工质经过不行逆循环sg 0,q0 ；Tr20.系统若从某一初态经可逆与不行逆两条门路到达同一终态， 则不行逆门路的 S 必大于可逆门路的 S；21.在两个热源间工作的全部可逆循环，其热效率大小与可逆循环的种类没关，与工质的特征没关；22 循环净功 W net 愈大则循环热效率愈高 ;23 当时实质气体的压缩因子 z 1 时，说明实质气体的可压缩性比理想气体小；24 缩放喷管是随流速增添，压力降落，马赫数从大于 1 降到小于 1 的过程；25.若缩放喷管入口截面上工质的参数不变， 提升背压， 则流经喷管的工质流量必定降落；26.绝热节流
11、后气体的焓不变，所以其温度也不变；27.绝热节流过程是等焓过程；28.绝热节流后气体的焓不变，压力降落，熵增大；29压气机的余隙容积使产肚量降落，生产单位千克高压气体的理论耗功量也增添；30压气机余隙容积不会使产肚量降落，但生产单位千克高压气体的耗功量增添；31对于单级活塞式压气机，余隙容积的存在拥有不利影响，主若是降低了压气机的产肚量，同时增添了耗功量；32在压缩比同样、吸热量同样时，活塞式内燃机的三种理想循环的热效率具有以下关系：定压加热热效率 混杂加热（定容加热定压加热） 的热效率 定容加热热效率；33对简单蒸汽动力循环，提升蒸汽的初平和冷凝器内的真空度都可提升循环热效率，而提升蒸汽的初
12、压不必定可以提升循环的热效率； 采纳再热循环和回热循环的机组热效率则总大于简单蒸汽动力循环的热效率；34 压缩空气制冷循环的制冷效率为1，此中为循环增压比， 当增k 1k 1加时， 减少，单位质量工质的制冷量也减小；四、判断题1以下各说法能否正确？(1)气体吸热后热力学能必定高升（）(2)绝热过程即定熵过程（）(3)循环净功 Wnet 愈大，则循环效率越高（）(4)一杯温度等于环境温度的水没有火用值（）（5 ）家用空调一般采纳压缩空气制冷循环 （ ）2 工质经过不行逆循环， ds0, q/Tr0（）12.热量不行能自觉地、 不付代价地从低温物体传至高温物体（）13.压 气 机 的 产 气 压
13、力 一 般 在MPa 之 间（）14.当气流速度是亚声速时，可采纳缩放管作为喷管（）15.同条件下有摩阻的喷管出口流速比无摩阻的喷管出口流速低（）16.同条件下有摩阻的喷管工质出口焓比无摩阻的喷管出口焓低（）17.同条件下有摩阻的喷管工质的滞止焓等于无摩阻的喷管滞止焓（）五、简答题1描绘准均衡过程和可逆过程的看法，说明两种过程的异同。2稳流张口系统能量方程式，技术功表达式，及体积功、技术功和流动功三者的关系。3写出吻合以下条件的稳流张口系统的能量方程式： （1）绝热条件下蒸汽在汽轮机内的做功过程；（ 2）工质流经换热器的热交换过程4理想气体的定义5某一理性气体从初态（ T1 , p1 ）经过一
14、可逆过程后到达终态（ T2 , p2 ），写出其熵变公式，要求最少两个计算方法，设比热容为定值。若为不行逆过程，熵变公式能否变化？6写出判断不行逆的热力循环和不行逆热力过程的数学表达式；7.写出孤立系统熵增原理表达式，并指出孤立系统熵增大的原由。8.迈耶公式 Cp-Cv=Rg,能否合用于动力工程中应用的高压水蒸汽？能否合用于地球大气中的水蒸汽，为何？9.水的汽化潜热是不是常数，有什么变化规律？10.描绘理想气体的热力学状态参数中， 哪些参数仅是温度的单值函数， 哪些是两个独立参数的函数，11 把理想气体热力过程表示在 P-V 图和 T-s 图上，确立多变指数 n 的范围（要求给出四个基本过程）
15、；a.工质膨胀、降温且放热； b.工质吸热、升温且降压过程12.有一个由一台热机、高低温热源、功源等构成的孤立系统，热机的高温热源TH 1000 K，低温热源 TL 300 K，工质从高温热源汲取 1000kJ 的热量，对外输出 600kJ 的功，求此孤立系统的熵增。13图中容器为刚性容器，现将容器分红两部分，一部分装气体，一部分抽真空；中间是隔板，若忽然抽去隔板，气体能否作功？若每抽去一块隔板让气体先恢复均衡在抽去下一块隔板， 气体能否作功？上述两种状况从初态变化到终态，其过程能否可以在 p-v 图上表示，分别是什么过程？14.在 P-v 图上，画出理想气体某一多变过程的膨胀功、技术功和传热
16、量。15.在 T-s 图上画出蒸汽单级压缩式制冷循环， 而后变换到 lgp-h 图上，并解析说明实质压缩过程对制冷效率的影响。16.指出以下过程的合用条件2（a） qdu w ，（b ） qdu d(pv) ，（ c） qcvdT ，（ d ） q h2 h1117解析说明提升初平和初压对提升朗肯循环效率的影响。18.压气机采纳两级压缩中间冷却有什么优弊端？19已知一活塞式内燃机的三个循环特征参数，试推导混杂加热理想循环的热效率（要画出 p-v 和 T-s 图）。20.已知一活塞式内燃机的三个循环特征参数，试推导定压加热理想循环的热效率（要画出 p-v 和 T-s 图）。21.比较在初态、增压
17、比同样的状况下压气机三种压缩过程（绝热、多变及定温）的耗功量及终态温度的大小22.什么是湿空气的相对含湿量及含湿量？相对湿度越大，含湿量越高，这样的说法对吗？为何？六、计算题热力学第必定律1.1kg 空气第一从 95kPa 和 17 o C 的状态定容吸热到 380kPa ， 而后经历一个定熵膨胀过程到 95kPa ，最后回到初态。 求循环净功和热效率。 已知空气。2. 某理想气体初态时 p1 520 kPa， V1 0.1419 m3，经过热膨胀过程，终态的 p2 170 kPa， V1 0.2744 m3，过程中焓值变化 。已知该气体的定容比热容 cp 5.2 kJ/(kg K)，且为定值
18、，试求：（ 1）气体常数 Rg，（ 2）定容比热容 cv，（3） U3.一刚性容器内装有 2kg 理想气体，定容下吸热量 Qv kJ，同时输入搅拌功468.3 kJ。该过程中气体的均匀比热容 c p 1124 J/(kg K)，cv 934 J/(kg K)。已知初态温度 t1=280 oC，求：（1）终态温度 t 2,；（2）热力学能、焓和熵的变化 U 、H、 S。热力学第二定律1. 某热机工作于 T1 2000 K ，T2 300 K 的两个恒温热源之间， 试问以下几种情况能否实现？是不是可逆循环？（1） Q11kJ ， Wnet0.9kJ （ 2） Q12kJ ，Q2 0.3kJ ；（3
19、 ） Q2 0.5kJ ， Wnet1.5kJ 。2.有一循环装置，工作在 800K 和 300K 的热源之间。若与高温热源换热 3000kJ,与外界交换功 2400kJ, 试判断该装置能否成为热机？能否成为制冷机？3.设工质在 1000K 的恒温热源和 300K 的恒温冷源间工作，工质从热源吸热和向冷源放热都存在 50K 的温差。（ 1）计算循环热效率；（ 2）设环境温度 280K ，求热源每供应 1000kJ 热量时，两处不行逆传热的实用能损失 I1 和 I2，及总实用能损失。4 有一台多热源热机， 热源 A 温度 1000K ，放出 750 kJ 热量，热源 B 温度 800K ，放出
20、480 kJ 热量，热源 C 温度 300K ，汲取 510kJ 的热量，环境温度 290K, 试判断该热机能否实现？若能实现是不是可逆热机？若不行逆， 热机效率是多少？最大实用能损失多少？压气机1. 2kg 空气从初态为 p1 0.1 MPa ，t1 27 ，经过 2 级压缩，中间冷却系统后，压力提升到 2.5MPa 。若空气进入两级气缸的温度同样，且各级压缩过程的多变指数均为 1.3 ，空气的 Rg 0.287kJ /( kg K ) 。求（ 1 ）最正确的中间压力？（ 2）各级排气压力？（ 3 ）生产 2kg 质量的压缩空气所耗费的理论功？（ 4）各级气缸的排气温度？2. 已知某压气机，
21、当存在余隙容积时的工作过程以以下图，Vh3，V33 ， p1 1bar ， t1 15o C ， p2 3.5bar ， ，求排肚量和 1kg气体的理论耗功量。P3 241VVhV 3V 4V 1压气机工作过程3. 空气初态为 p1 0.1 MPa ， t1 20 ，经 3 级压缩机压缩后，压力提升到12.5MPa 。若空气进入各级气缸的温度同样，且各级压缩过程的多变指数均为1.3 ，求（ 1）最正确的中间压力？（ 2 ）各级排气压力？（ 3 ）生产 1kg 质量的压缩空气所耗费的理论功？（ 4 ）各级气缸的排气温度？喷管与扩压管1 已测得喷管某一截面空气的压力为 0.5 MPa，温度 800
22、K, 流速 600m/s, 设空气的 cp 1004 J /(kg k ) ， k 1.4 ，求滞止温度和滞止压力。2 出 口截 面面 积 A 2=10cm2 的减缩喷管 ，设空气初 速度可 忽视，初参数p 1 =2*10 6 MPa, t 1=27 。当喷管出口背压 pb 1MPa 时，求空气经喷管射出的速度，流量，出口截面的状态参数 v2 、t2 。设 c p1004 J /(kg K ) ，k临界压力比 cr 0.528 。3.空气进入渐缩喷管时的初速为 200m/s ，初压 1MPa ，初温 500 。求喷管达到最大流量时出口截面的流速、压力和温度。燃气动力循环1.某内燃机进行的是狄塞
23、尔循环（定压加热理想循P环），已知压缩比 ，定压预涨比 ，工质为空气，2 3求：（ 1）画出 T s图，（ 2）推导循环热效率。41v2 绘制汽油机的理论循环即定容加热循环的 P-v 图和 T-s 图，推导汽油机定容加热循环的热效率与压缩比v1之间的关系，并说明该关系式的物理意义。v23.某内燃机进行的是狄塞尔循环 （定压加热理想循环），已知压缩比 ，定压预涨比 ，工质为空气，求：（ 1）画出 P-v 和 T s图，（ 2 ）推导循环热效率。蒸汽动力循环1. 有一朗肯蒸汽动力循环，蒸汽进汽轮机的压力为： p1 17 MPa ，蒸汽温度t1 550 ；汽轮机排汽压力 p2 5 kPa 。请将循环
24、表示在 T-s 图上，求 1 公斤蒸汽：（1 ）在锅炉中的吸热量； （ 2）输出功 wT ；（ 3）水泵耗功 w p ；（4 ）冷凝器中的放热量；（5 ）该循环热效率 t ；2.有一小型压水堆核电机组，由蒸汽发生器供应低参数工质为饱和水蒸汽，工质在汽轮机内可逆绝热膨胀做功， 在冷凝器内冷凝， 冷凝水经水泵再送入蒸汽发生器加热循环使用。 请将循环的热力过程表示在 T-s 图上。若从蒸汽发生器出来的工质为 175 的饱和水蒸汽， 冷凝器内的压力为 7.5KPa ，求该循环的热效率。3. 有一朗肯蒸汽动力循环，蒸汽进汽轮机的压力为：p117 MPa ，蒸汽过热度t197.7 ；汽轮机排汽压力p20.005 MPa 。请将循环表示在T-s图上，求1公斤蒸汽：（ 1）在锅炉中的吸热量；（2 ）输出功 wT ；（3 ）水泵耗功 wp ；（4）冷凝器中的放热量；（ 5）该循环热效率 t ；pTv vhhRss(MPa)17( )(m3 /kg)(m3(kJ/kg) 2547 2560(kJ/kg)8572422(kJ/kg k) (kJ/kg k) 4.某一回热蒸汽动力循环如右图所示，求h0=3900kJ/循环热效率。（不要求）h3=2500kJ/h=700h2=3000kh4=150kJ
