工程热力学a卷答案-

☆☆密封线内不要答题☆☆姓名学号班级河南城建学院2009—2010学年第二学期期末考试（试）《工程热力学》试题（A卷）供建环、热动专业0714081/2、0724081/2/3班使用2010年6月题号一二三四五总分得分阅卷人本套试卷共4页一、填空题（每题2分，共20分）1.如果热力系处于_不平衡_状态，则不能在状态参数坐标图上表示。2.当设备中工质的压力低于环境压力时，若测得真空Pv=0.08MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则工质的绝对压力P=0.02MPa。3.在国际单位制中压强的单位是Pa。4.根据稳定流动能量方程，动力机的能量方程可简化为s12whh。5.将相同质量的氢气和氧气分别储存到同样大小的容器内，若二个容器内气体的温度相等，则两者压力的大小为22HOPP。6.在研究可压缩流体时，引进马赫数这个无因次量，其表达公式为cMa7.在混合气体的计算中，质量分数与摩尔分数之间需要换算，换算的依据是质量、摩尔数和分子量之间的关系。8.设有一卡诺机工作于600℃和30℃热源之间，卡诺机在循环工作中从高温热源吸热1000kJ，则向低温热源的放热为950kJ。9.水蒸汽定压加热过程水吸热生成过热蒸汽必需经历五种状态变化，即未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽及过热蒸汽状态。10.1．假设工质在一可逆过程中体积由0.1m3增加到0.3m3，压力随体积的变化为p=0.24-0.4V(式中p的单位为MPa，V的单位为m3)，工质在该过程所做的膨胀功W=32kJ。二、判断题（每题1分，共10分）1。在亚音速状态下的气体，经过渐缩喷管不能获得超音速气流（对）。2绝热闭口系的熵增就是孤立系的熵增（对）。3稳定状态不一定是平衡状态（对）4平衡状态是指在没有外界作用的条件下，热力系宏观性质不随时间变化的状态（对）。5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（错）。6闭口系统进行一个过程后，如果熵减少了，肯定是它向外界散出了热量。（对）7理想气体的热力学能、焓和熵都仅仅是温度的单值函数（错）。8理想气体绝热节流后温度不变（对）。9在φ=1时，干球温度t湿球温度tw和露点温度td不相等（错）。10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（对）三、简答题（共20分）1、简述可逆过程与不可逆过程的区别（5分）可逆过程沿原路反向进行使系统恢复到原状态之后，给系统和外界均没有留下任何影响；不可逆过程沿原路反向进行使系统恢复到原状态之后将给外界留下某种不可消除的影响。2、证明：同种工质在参数坐标图上（比如P-V图）的两条绝热线不可能相交。（提示：若相交则违反热力学第二定律）（5分）3.为什么说湿空气中的水蒸气常常处于过热状态或未饱和状态？（5分）从温度关系上看：通常湿空气中的水蒸气很少，即水蒸气的分压力Pv很低，这个分压力Pv所对的饱和温度ts(Pv)也很低，而实际水蒸气(也是湿空气)所处的温度较高，总有tts(Pv)，所以湿空气中的水蒸汽往往处于过热状态。从压力关系上看：由于湿空气中水蒸气很少，水蒸气的分压力Pv很低，而水蒸气实际所处温度t所对的水蒸气饱和压力Psv(t)较高。一般总有PvPst(t)，也就是说，湿空气中的水蒸汽往往处于未饱和状态。4、膨胀功、流动功、轴功和技术功有何区别和联系？（5分）四、作图题（10分）五、计算题（40分）1.m=1.5kg空气按可逆定温过程由初态T1=328K,P1=0.25×106Pa变化到终态P2=0.15×106Pa，空气的Rr=0.287KJ/(kg·k)，试求此定温过程的Q、W、△U、△H。(8分).Q=mRrTln21PP=1.5×0.287×328×lnKJ1.721015.01025.066W=mRrTln21PP=Q=72.1KJ△U=mCv(T2－T1)=0△H=mCp(T2－T1)=02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，请用两种方法计算证明，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（12分）1．采用孤立系统熵增原理证明(1)1212419209.5()0600300QQSTT孤，可逆(2)1212419314.25()0.3492/0600300QQSkJKTT孤，不可逆(3)1212419104.75()0600300QQSTT孤，不可能(4)0()3000.3492104.76LTSkJ孤2．采用卡诺定理证明21300110.5600tcTT(1)21209.5110.5419ttcQQ可逆(2)21341.251110.750.25419ttcQQ，不可逆(3)21104.751110.250.75419ttcQQ，不可能(4)104.76LkJ3．采用克劳修斯积分计算证明(1)1212419209.50600300QQTT，可逆(2)1212419314.250.3492/0600300QQkJKTT,不可逆(3)1212419104.750600300QQTT，不可能(4)104.76LkJ3一卡诺机工作在800℃和20℃的两热源间，试求：（1）卡诺机的热效率；（2）若卡诺机每分钟从高温热源吸入1000kJ热量，此卡诺机净输出功率为多少kW？（3）求每分钟向低温热源排出的热量。(8分)（1）202731172.7%800273LcHTT（2）000.727100012.12()606060cHWQPkW（3）(1)1000(10.727)273LHcQQkJ4如图所示的汽缸，其内充以空气。汽缸截面积为100cm2，活塞距离底面高度H=10cm，活塞以及其上重物的总质量为195kg。当地的大气压力为102kPa，环境温度27℃。当汽缸内的气体与外界处于热平衡时，把重物拿去100kg，活塞突然上升，最后重新达到热力平衡。假定活塞和汽缸壁之间无摩擦，气体可以通过汽缸壁与外界充分换热，空气视为理想气体，试求活塞上升的距离和气体的换热量。解（１）确定空气的初始状态参数11be1mgppppA23a-42195kg9.8m/s10210P+10010ma293.1kP42233110010m1010m10mVAH1(273+27)K=300KT（２）定拿去重物后，空气的终止状态参数由于活塞无摩擦，又能充分与外界进行热交换，故当重新达到平衡时，汽缸内的压力和温度与外界的压力和温度相等。则22outbe2bmgpppppA2a-42(195-100)kg9.8m/s10210P10010m192.3kPa2300KT由理想气体状态方程gpVmRT及12TT，可得53333121522.93110Pa10m1.52410m1.92310PapVVp活塞上升距离3334221()/(1.5241010)m/(10010m)HVVA25.2410m5.24cm对外做功量3333out21.92310Pa(1.5241010)m100.5JWpVpV由闭口系能量方程QUW由于12TT，故12UU（理想气体的热力学能仅取决于温度，这将在下一章予以证明）。则100.8JQW（系统由外界吸入的能量）