工程热力学习题附答案解析

工程热力学习题集一、填空题1．能源按使用程度和技术可分为能源和能源。2．孤立系是与外界无任何和交换的热力系。3．单位质量的广延量参数具有参数的性质，称为比参数。4．测得容器的真空度48VpKPa，大气压力MPapb102.0，则容器内的绝对压力为。5．只有过程且过程中无任何效应的过程是可逆过程。6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水饱和水湿蒸气、和。7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越、水蒸气含量越，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少）8．克劳修斯积分/QT为可逆循环。9．熵流是由引起的。10．多原子理想气体的定值比热容Vc。11．能源按其有无加工、转换可分为能源和能源。12．绝热系是与外界无交换的热力系。13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。14．测得容器的表压力75gpKPa，大气压力MPapb098.0，则容器内的绝对压力为。15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。16．卡诺循环是由两个和两个过程所构成。17．相对湿度越，湿空气越干燥，吸收水分的能力越。（填大、小）18．克劳修斯积分/QT为不可逆循环。19．熵产是由引起的。20．双原子理想气体的定值比热容pc。21、基本热力学状态参数有：（）、（）、（）。22、理想气体的热力学能是温度的（）函数。23、热力平衡的充要条件是：（）。24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（）。25、卡诺循环由（）热力学过程组成。26、熵增原理指出了热力过程进行的（）、（）、（）。31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。32.在国际单位制中温度的单位是_______。33.根据稳定流动能量方程，风机、水泵的能量方程可简化为_______。34.同样大小的容器内分别储存了同样温度的氢气和氧气，若二个容器内气体的压力相等，则二种气体质量的大小为2Hm_______2Om。35.已知理想气体的比热C随温度的升高而增大，当t2t1时，212ttt0CC与的大小关系为_______。36.已知混合气体中各组元气体的质量分数ωi和摩尔质量Mi，则各组元气体的摩尔分数χi为_______。37.由热力系与外界发生_______交换而引起的熵变化称为熵流。38.设有一卡诺热机工作于600℃和30℃热源之间，则卡诺热机的效率为_______。39.在蒸汽动力循环中，汽轮机排汽压力的降低受_______温度的限制。40.燃气轮机装置定压加热循环的_______是决定循环热效率的唯一的条件。41.与外界既无能量交换也无物质交换的热力系称为_____热力系。42.热力系的储存能包括_____。43.已知某双原子气体的气体常数Rr=260J/(kg·k)，则其定值定体质量比热容cv=_____J/(kg·k)。44.已知1kg理想气体定压过程初、终态的基本状态参数和其比热容，其热力学能的变化量可求出为Δu=_____。45.定值比热容为cn的多变过程，初温为t1,终温为t2，其熵变量Δs=_____。46.水蒸汽的临界压力为_____MPa。47.流体流经管道某处的流速与_____的比值称为该处流体的马赫数。48.汽轮机的排汽压力越低，循环热效率越高，但排汽压力的降低受到了_____的限制。49.压气机增压比较大时，为了减少滞胀容积、提高容积效率，除了尽可能减小余隙容积外，通常还采取_____的措施。50.未饱和湿空气的相对湿度值在_____之间。二、单项选择题1._________过程是可逆过程。()A.可以从终态回复到初态的B.没有摩擦的C.没有摩擦的准平衡D.没有温差的2.绝对压力p,真空pv，环境压力Pa间的关系为()A.p+pv+pa=0B.p+pa－pv=0C.p－pa－pv=0D.pa－pv－p=03.闭口系能量方程为()A.Q+△U+W=0B.Q+△U－W=0C.Q－△U+W=0D.Q－△U－W=04.气体常量Rr()A.与气体种类有关,与状态无关B.与状态有关,与气体种类无关C.与气体种类和状态均有关D.与气体种类和状态均无关5.理想气体的是两个相互独立的状态参数。()A.温度与热力学能B.温度与焓C.温度与熵D.热力学能与焓6.已知一理想气体可逆过程中,wt=w,此过程的特性为()A.定压B.定温C.定体D.绝热7.卡诺循环如图所示,其吸热量Q1=()A.RrT1ln21ppB.RrT1ln21vvC.T1△S34D.T1△S218.在压力为p时,饱和水的熵为s′;干饱和蒸汽的熵为s″。当湿蒸汽的干度0x1时,其熵为s,则()A.s″ss′B.ss″s′C.ss′s″D.s′ss″9.电厂热力设备中，内的热力过程可视为定温过程。A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.水泵10.可逆绝热稳定流动过程中,气流焓的变化与压力变化的关系为()A.dh=－vdpB.dh=vdpC.dh=－pdvD.dh=pdv11.水蒸汽动力循环的下列设备中,有效能损失最大的设备是()A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.水泵12.活塞式压气机的余隙容积增大使()A.wc增大,ηv减小B.wc不变,ηv减小C.wc不变,ηv不变D.wc减小,ηv减小13.已知燃气轮机理想定压加热循环压气机进,出口空气的温度为T1、T2;燃烧室出口燃气温度为T3,则其理想循环热效率为()A．1－12TTB.1－21TTC.1－23TTD.1－32TT14．饱和湿空气的相对湿度（）A．1B.=1C.1D.0115.湿空气的焓h为（）A.1kg湿空气的焓B.1m3湿空气的焓C.1kg干空气与1kg水蒸汽焓之和D.1kg干空气的焓与1kg干空气中所含水蒸汽的焓之和16.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为()A.真空pv=0.08MpaB.表压力pg=0.08MPaC.真空pv=0.28MpaD.表压力pg=0.28MPa17.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则()A.技术功为正B.技术功为负C.体积功为正D.体积功为负18.理想气体可逆定温过程的特点是()A.q=0B.Wt=WC.WtWD.WtW19.若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的△S必()可逆过程△S。A.大于B.等于C.小于D.大于等于20.饱和蒸汽经历绝热节流过程后()1243TSA.变为饱和水B.变为湿蒸汽C.作功能力减小D.温度不变21.绝热节流过程中节流前、后稳定截面处的流体()A.焓值增加B.焓值减少C.熵增加D.熵减少22空气在渐缩喷管内可逆绝热稳定流动，其滞止压力为0.8MPa，喷管后的压力为0.2MPa，若喷管因出口磨损截去一段，则喷管出口空气的参数变化为()A.流速不变，流量不变B.流速降低，流量减小C.流速不变，流量增大D.流速降低，流量不变23.把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压，经()过程气体终温最高。A.绝热压缩B.定温压缩C.多变压缩D.多级压缩三、判断题1．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。（）2．稳定流动系统中，维持工质流动的流动功和技术上可资利用的技术功，均是由热能转换所得的工质的体积功转化而来的。（）3．稳定流动系统进出口工质的状态相同。（）4．稳定流动系统的能量方程可理解为控制质量系统的能量方程。（）5．不可能把热量从低温物体传向高温物体。（）6．在相同温度界线之间变温热源可逆循环的热效率等于卡诺循环的热效率。（）7．水蒸气在定温过程中wq。（）8．湿空气的相对湿度越高，吸收水分的能力越强。（）9．理想气体的比定容热容是比体积的单值函数。（）10．当气流的M1时，要使流速增加，则需使用渐扩喷管。（）11．热力系破坏平衡的速度要比恢复平衡的速度快得多。（）12．技术功为轴功和流动功之和。（）13．稳定流动系统与外界交换的功和热量相等且不随时间而变。（）14．焓是开口系统中流入（或流出）系统工质所携带的取决于热力学状态的总能量。（）15．不可能从单一热源取热使之完全变为功。（）16．概括性卡诺循环的热效率小于卡诺循环的热效率。（）17．对任何温度的气体加压都能使其液化。（）18．由饱和水定压加热为干饱和蒸汽的过程，温度不变。（）19．理想气体的比定压热容是温度的单值函数。（）20．工程上要求气体从M1加速到M1，则应采用拉伐尔喷管。（）四、简答题1.准平衡过程与可逆过程有何共同处?有何区别?有何联系?2.理想气体状态方程有哪些常见形式?方程中的常数项与物性是否有关?3.干饱和蒸汽与湿饱和蒸汽的状态参数各有何特点?4.何谓汽流在喷管中的临界状态?何谓临界压力比?理想气体的临界压力比与哪些因素有关?5.何谓汽耗率?何谓热耗率?它们与热效率有什么关系?6.平衡状态与稳定态有什么联系与区别?7.能量方程q=△u+w和q=Cv△T+21pdv的适用条件有何不同?8.夏天，自行车在被太阳晒得很热的马路上行驶时，为什么容易引起轮胎爆破?9.不可逆过程熵的变化如何计算?10.在工程实际中，常引用哪些参数来表示因摩擦对喷管流动的影响?它们之间有何关系?五、名词解释(每小题5分，共25分)1.热力系的储存能2.平均质量热容3.熵产4.稳定流动5.湿空气的焓六、分析题1、如图1，某种理想气体有两任意过程a-b和a-c，已知b，c在同一可逆绝热线上，试分析：Δuab和Δuac哪个大？2、某理想气体经历4个过程，如图2所示。指出各过程加热或放热，膨胀或压缩。3、请分析以下几种说法正确吗？为什么？（1）熵增大的过程必为不可逆过程；（2）熵产0gS的过程必为不可逆过程。4、某循环在700K的热源及400K的冷源之间工作，如图3所示。（1）用克劳修斯积分不等式判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?（2）用卡诺定理判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?图1图2七、计算题1．某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40t/h，进口处压力表读数为9.0MPa，进口比焓为3440kJ/kg；出口真空表读数为95.06KPa，比焓为2240kJ/kg，当时当地大气压力为98.66KPa，汽轮机对环境放热为6.3×103kJ/h。试求：（1）汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少？（2）单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？（3）汽轮机的功率为多大？（4）若进出口蒸汽流速分别为60m/s和140m/s时，对汽轮机输出功有多大影响？2．将0.8kg温度为1000℃的碳钢放入盛有6kg温度为18℃的水的绝热容器中，最后达到热平衡。试求此过程中不可逆引起的熵产。碳钢和水的比热容分别为0.47/()cckJkgK和4.187/()wckJkgK。3、0.5kmol某种单原子理想气体，由25℃，2m3可逆绝热膨胀到1atm，然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m3。（1）画出各过程的p-v图及T-s图；（5分）（2）计算整个过程的Q，W，ΔU，ΔH及ΔS。4．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？5．一卡诺机工作在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。6．kg1空气从相同初态10.2pMPa、135t℃经定容过程至终温2180t℃，试求吸热量、膨胀功、技术功和初终态焓差。（空气的)/(004.1KkgkJcp，)/(717.0KkgkJcV，)/(287.0KkgkJRg。）图38、封闭气缸中气体初态p1=8MPa，t1=1300℃，经过可逆多变膨胀过程变化到终态p2=0.4MPa，t2=400℃。已知该气体的气体常数