工程热力学期末考试试卷及答案.docx

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1、工程热力学期末考试试卷一、名词解释题（每题3分，共15分）1 .热力系统：2 .准静态过程：3 .比热容：4 .流动功：5 .燧增原理：二、判断题（下列各题，你认为正确的，请在题干的括号内打“T”，错的打“x”，每题1分，共1（）分）1 .气体常数与气体的种类及所处的状态无关。（）2 .经不可逆循环，系统无法完全恢复原态。（）3 .闭口系统吸热后端必定增加，放热后端必定减少。（）4 .活塞式压气机应采用散热措施，使压缩过程接近定温过程。（）5 .热泵装置循环的制热系数8H越大，其制热量也越大。（）6 .逆向循环的性能系数小于或等于lo（）7 .在图上定燧线的斜率比定温线的斜率大。（）8 .卡诺

2、循环是理想循环，一切循环的热效率都比卡诺循环的热效率低。（）9 .对于任意系统，若从某一初态经可逆与不可逆途径到达同一终态，则不可逆途径的焙变必大于可逆途径的燧变。（）10 .可逆多变过程中，技术功W与膨胀功W之间存在关系Wt=kW.（）三、选择题（每小题2分，共20分）1 .某可逆制冷机制冷系数等于4,则该制冷机作为热泵用时的制热系数为：（A 6； B 5； C 4； D无法确定2 .系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后，欲使系统回复到初态，系统需要进行：（ ）oA可逆绝热压缩过程；B不可逆绝热压缩过程；C边压缩边吸热过程；D边压缩边放热过程3 .若活塞式内燃机三种理想循环的压缩比相同，则热效率

3、（）。A.定容加热,混合加热,定压加热；B.定容加热混合加热定压加热；C.定容加热二混合加热二定压加热；D.无法确定4 .理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：（）。A.热力学能；B.燧；C.压力； D.温度5 .若空气进行可逆定压加热过程，则：（ ）oA.空气作功量大于其热力学能增量；B.空气作功量等于其热力学能增量；C.空气作功量小于其热力学能增量；D.无法确定6 . pdy+gdTM）适用条件为：（）。A.理想气体可逆过程；B.理想气体绝热过程；C.理想气体定端过程；D.任何工质绝热过程。7 .工质不可逆稳态稳流经某控制容积，则此控制容积内：（ ）oA.储能不变，端增大；B.储能不

4、变，熠不变；C.储能增大，焙增大；D.储能增大，燧不变。8 .可逆过程与准静态过程主要区别是A可逆过程比准静态过程进行得快得多；B准静态过程是进行得无限慢的过程；C可逆过程既内部平衡，且与外界平衡；D可逆过程中工质可以恢复为初态。9 .工质进行了一个放热，降温，压力上升的多变过程，则多变指数满足：（）。A.O/?1；B.l/?k D 不能确定10 .某制冷机在热源（=35（）K及冷源T?=26（）K之间工作，其制冷量为945kJ,消耗功为200kJ,此制冷机是（）。A.可逆的；B.不可逆的；C.不可能的；D.可逆或不可逆的四、简答题（每小题5分，共10分）1 .空气在气缸内经历一个不可逆过程，

5、热力学能减少12kJ,对外作功10kJ,试分析空气的婚变有哪几种可能性？图12 .如图1所示，1、2、3、4分别为Ts图上的长方形上的4个点,试比车父夕234与。214，卬234与卬214的人小。五、计算题（共45分）1 .两个质量均为2kg、比热为0.46kJ/kg-K的物体，物体A初温为200K,物体B初温为800K,用它们作可逆热机的有限热源和有限冷源，热机工作到两物体温度相等为止。1）求两物体热平衡时的温度；2）求热机输出的最大功量；3）如果两物体直接接触进行热交换至温度相等时，求平衡温度及两物体总牖变化量。（20 分）2 .容积为0.2n?的钢瓶内盛有氧气，初始状态时p/=1.4MP

6、a,，尸27。由于气焊用去部分氧气,压力降至/?2=1.0MPao假设氧气与外界无热量交换,氧气7?c=0.917kJ/(kg.K)o试计算用去多少质量的氧气以及瓶内剩余气体的温度。若气焊后瓶内氧气从周围环境吸热，其温度又恢复为27C,试计算此时瓶内的压力(15分)3 . 2kg的气体从初态按多变过程膨胀到原来的3倍，温度从300c下降至50,己知该过程膨胀功为100kJ,自外界吸热20kJ,求气体的Cp、金与Z各是多少？（15分）一、名词解释题（每题3分，共15分）1 .热力系统：人为分割出来作为热力学分析对象的有限物质系统。2 .准静态过程：热力过程进行得相对缓慢，偏离平衡态无穷小，工质在

7、平衡被破坏后自动恢复平衡所需的时间很短，有足够的时间恢复平衡这样的过程称为准静态过程。3 .比热容：单位质量工质吸热使之温度升高（或降低）1K所需的热量。4 .流动功:为了维持工质流动所需的功。5 .皤增原理：在孤立热力系所发生的不可逆微变化过程中，燃的变化量永远大于系统从热源吸收的热量与热源的热力学温度之比。二、判断题（下列各题，你认为正确的，请在题干的括号内打“Y”，错的打“X”，每题1分，共10分）1 .气体常数与气体的种类及所处的状态无关。（X ）2 .经不可逆循环，系统无法完全恢复原态。（x ）3 .闭口系统吸热后嫡必定增加，放热后嫡必定减少。（x ）4 .活塞式压气机应采用散热措施

8、，使压缩过程接近定温过程。（4 ）5 .热泵装置循环的制热系数h越大，其制热量也越大。（x ）6 .逆向循环的性能系数小于或等于1。（ x ）7 .在p-v图上定嫡线的斜率比定温线的斜率大。（V ）8 .卡诺循环是理想循环，一切循环的热效率都比卡诺循环的热效率低。（x ）9 .对于任意系统，若从某一初态经可逆与不可逆途径到达同一终态，则不可逆途径的端变必大于可逆途径的端变。（x ）10 .可逆多变过程中，技术功W与膨胀功W之间存在关系（ X ）三、选择题（每小题2分，共20分）1 .某制冷机制冷系数等于4,则该制冷机作为热泵用时的制热系数为：（B ）。A 6； B 5； C 4； D无法确定2

9、 .系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后，欲使系统回复到初态,系统需要进行：（D ）。A可逆绝热压缩过程；B不可逆绝热压缩过程；C边压缩边吸热过程；D边压缩边放热过程3 .若活塞式内燃机三种理想循环的压缩比相同，则热效率（ D ）oA.定容加热混合加热,定压加热;C.定容加热=混合加热二定压加热;B.定容加热混合加热 定压加热;D.无法确定4 .理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：（B ）。A.热力学能；B.皤； C.压力；D.温度5 .若空气进行可逆定压加热过程，则：（A.空气作功量大于其热力学能增量；C.空气作功量小于其热力学能增量：6 . pdu+CidTM）适用条件为：（C ）。C

10、 ）oB.空气作功量等于其热力学能增量;D.无法确定A.理想气体可逆过程；B.理想气体绝热过程；C.理想气体定燧过程；D.任何工质绝热过程7 .工质不可逆稳态稳流经某控制容积，则此控制容积内：（B ）。A.储能不变，焙增大；B.储能不变，熠不变；C.储能增大，焙增大；D.储能增大，燧不变。8 .可逆过程与准静态过程主要区别是A可逆过程比准静态过程进行得快得多；B准静态过程是进行得无限慢的过程；C可逆过程既内部平衡，且与外界平衡；D可逆过程中工质可以恢复为初态。9 .工质进行了一个放热，降温，压力上升的多变过程，则多变指数满足：(A )0A.O/?1；B.l/?k D 不能确定10 .某制冷机在

11、热源(=35()K及冷源T?=26()K之间工作，其制冷量为945kJ,消耗功为200kJ,此制冷机是(C )oA.可逆的；B.不可逆的；C.不可能的；D.可逆或不可逆的四、简答题(每小题5分，共10分)1.空气在气缸内经历一个不可逆过程，热力学能减少12kJ,对外作功10kJ,试分析空气的燧变有哪几种可能性？解：Q=/U+W,则空气吸收的热量。=-2KJ,放出热量。根据热力过程燧方向的判定，热力过程中ASn：半，由于5Q%14。由热力学第一定律可知：%34 = A234 + 吗34%14 = A“214 + 卬214(2)由于热力学能u是状态参数，则：Aw214 = Am234 ; (1)-

12、(2)有:%34 1 %14 =卬234 一 卬214 故:卬234 卬214。五、计算题(共45分)1.两个质量均为2kg、比热为0.46kJ/kg-K的物体，物体A初温为200K,物体B初温为800K,用它们作可逆热机的有限热源和有限冷源，热机工作到两物体温度相等为止。1)求两物体热平衡时的温度；2)求热机输出的最大功量；3)如果两物体直接接触进行热交换至温度相等时，求平衡温度及两物体总燃变化量。(20 分)解：1)取A、B物体及可逆热机、功源为孤立系统，则：A 5iso= Sa+ Sb+ Sw+ A S 可逆热机=0功源ASw=0;对于可逆热机，有可逆热机=0;平衡时温度为Tm，ASA=

13、772cln(Tin/TA)，SB=mcln(7/TB)o 则:A Sa+ SB=/wcln(Tin/TA)+/wcln(Tin/TB)=O解式可得：=也工=j200800 = 400K2) A物体为有限热源,过程中放出的热量IQI，|Qi|二用以B物体为有限冷源,过程中吸收热量。2, Q2=mC(Zn-TB)，热机为可逆热机时，其做功量最大，可得：Wnax= IQ-Q2=mc(7-Tn)-mc(Tm-TB)=mc(7+TB-2Tin)=2 X0.46X (200+800-2X400) = 184kJ3)如果两物体直接接触进行热交换至热平衡时，平衡温度由能量平衡方程式求得，即:tnc Ta-

14、Tmx)=mc( Tmx-Th)解式可得 7mx=(7A+TB)/2=(200+800)/2=500K两物体组成系统的燃变化量S为： S= Sa+ Sb=zndn(7/7A)+mdn(7kx/7B)=zncln/mx/(7 加)=2 X 0.46 X ln(500)2/(200 X 800)=0.411 kJ/K2.容积为0.2n?的钢瓶内盛有氧气，初始状态时p/=1.4MPa,，尸27。由于气焊用去部分氧气,压力降至/?2=1.0MPao假设氧气与外界无热量交换;氧气7?c=0.917kJ/(kg.K)o试计算用去多少质量的氧气以及瓶内剩余气体的温度。若气焊后瓶内氧气从周围环境吸热，其温度又恢复为27C,试计算此时瓶内的压力(15分)解：根据开口系统的能量方程，有：5Q 二 d(r)+(/7out+C2foul+gZoul)6moul-(in+c2fin+gZin)b/in+bWs由于钢瓶为绝热，没有气体流入和功的输出，且忽略宏观能差值和重力位能差值，则82=0, 5/Win=0, (C2fout+gZout)8wOui=0, 8VVs=0, 8zWout=-d/?2