工程热力学试卷答案

一：判断题1．用压力表可以直接读出被测工质的绝对压力。（×）2．系统的状态参数保持不变，则系统一定处于平衡状态。（×）3．气体膨胀时一定对外做功。（×）4．系统内质量保持不变，则一定是闭口系统。（×）5．绝热闭口系的熵增就是孤立系的熵增。（√）6．机械能可以完全转变为热能，而热能不能完全转变为机械能。（×）7．理想气体可逆定温过程，工质的膨胀功等于技术功。（√）8．在相同温限间工作的一切可逆热机，其热效率均相等。（×）9．气体经过绝热自由膨胀，热力学能不变，温度不变。（√）10.熵变计算公式⊿s=cvlnT2/T1+Rln（v2/v1）适用于任何工质任何过程。（√）11.工质从初状态1变化到另一状态2，不论中间经历什么过程，其内能的变化量均相等。（√）12.多变过程即任意过程，（×）13.热力系经过一不可逆过程，则系统与外界皆无法回到原状。（×）14.能量方程δq=Δu+pdv适用于闭口系统中任何工质的可逆过程。（√）15.理想气体的热力学能、焓和熵都仅仅是温度的单值函数。（×）二：简答题1.答：只有在没有外界影响的条件下,工作质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。（稳定不一定平衡，但平衡一定稳定；平衡不一定均匀，但均匀一定平衡。）2.答：不是都适用。第一组公式适用于任何一种过程。第二组公式21()vquctt适于定容过程,21()pqhctt适用于定压过程。3.答：热力学中把热量定义为热力系和外界之间仅仅由于温度的不同而通过边界传递的能量（能量的一种，是由温差引起的）。因此对于开口系，若没有因温差而导致的热量传递，则可以为绝热系，物质的进出导致的能量交换不是热量。4.答：不能实现，Q13=W13,ΔU32+W32=0,ΔU21+W21=0。其中ΔU32+ΔU21=0，即Wnet=W13+W32+W21=Q13，从中明显看出违背热力学第二定律，从单一热源吸热并全部拿来做功，而不引起其它任何变化，是不能实现的。三：作图题1.在T-s图上表示每公斤理想气体由状态1等熵可逆膨胀到状态2时膨胀功的大小。12121331uuuuqw阴影面积2.试在所给参数坐标图上定性地画出理想气体过点1的下述过程(图中请标明四个基本过程线)：1）压缩、升温、放热的过程2）膨胀、降温、吸热的过程。3）然后在图上画出自点1出发的多变系数n＝1.6的压缩过程pv1n=0n=1n=kn(1)(2)(1)3Ts1n=0n=1n=kn(1)(2)3(1)四：计算题1、据能量方程2222ffCVoutiniccQdE(hgz)m(hgz)mW据题意，0Q，0outm，CVdEdU,忽略22f,inc和ingz，则0ininidUhmW（21inoutmm,mm）因0iWpdV，且氧气袋内氧气质量即充入氧气的质量，所以积分后得：2220210inmuhmp(VV)13s○V2○TT○S22020inm(uh)pV(a)又2222ingpVmmRT(b)将2015p.MPa，320008V.m，据220657kJ/kgK{u}.{T}，0917inkJ/kginK{h}.{T}关系式，代入式（a）、（b），解得231320T.K，200147m.kg2、（1）终态温度和热力学能的变化量由闭口系统能量守恒式QUW及21VUmc(tt)21367646838359835928072748VVUQW.kJ(.kJ).kJU.kJtt+.mc2kg0.934kJ/(kgK)℃℃（2）焓和熵的变化量21835921124093472748280100594727482732093411075280372gpVVHUmRTUm(cc)T.kJkg(..kJ/(kgK(.)=.kJT(.)KSmclnkg.kJ/(kgKln.kJ/KT()K））℃）3、解：（1）已知循环吸热Q1=1500kJ，Q2=500kJ，Wnet=1000kJ，故循环放热31231212315005001000100015005001000041670900400300netrQ[(QQ)W][()kJkJ]kJQQQQkJkJkJ.kJ/KTTTTKKK所以可以实现。（2）最大循环净功只有在可逆循环时才能获得，即3121231233120015005003008750900400rQQQQ=TTTTQQkJkJQ=T=K=.kJTTKK，（）（）1231500500875011250net,maxWQQQkJkJ.kJ.kJ