工程热力学期末考试试题

建筑环境与设备工程专业

一、选择题(每小题3分，共 分)

1.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( B )

A.真空pv=0.08Mpa B.pg=0.08MPa

C.真空pv=0.28Mpa D.pg=0.28MPa

2.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则( A ) A.技术功为正 B.技术功为负 C.体积功为正 D.体积功为负 3.理想气体可逆定温过程的特点是( B ) A.q=0 B. Wt=W C. Wt>W D. Wt

4.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( B )可逆过程△S。

A.大于 B.等于 C.小于 D.大于等于

5.饱和蒸汽经历绝热节流过程后( C )

A.变为饱和水 B.变为湿蒸汽 C.作功能力减小 D.温度不变 6.绝热节流过程中节流前、后稳定截面处的流体( C )

表

压

力

表

压

力

A.焓值增加 B.焓值减少 C.熵增加 D.熵减少

7.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( C )

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

8.把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压，经( A )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

9._________过程是可逆过程。( C ) 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

10.绝对压力p, 真空pv，环境压力Pa 间的关系为( D ) A.p+pv+pa=0 B.p+pa－pv=0 C.p－pa－pv=0 D.pa－pv－p=0 11 Q.闭口系能量方程为( D )

A. +△U+W=0 B.Q+△U－W=0 C.Q－△U+W=0 D.Q－△U－W=0 12.气体常量Rr( A )

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 13.理想气体的 是两个相互独立的状态参数。( C ) 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 14.已知一理想气体可逆过程中,wt=w,此过程的特性为( B ) A.定压B.定温C.定体D.绝热

15.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0

A.s″>s>s′ B.s>s″>s′ C.ss>s″

16.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( B )

A.dh=-vdp B.dh=vdp C.dh=-pdv D.dh=pdv 17、饱和湿空气的相对湿度（ B ） A． ? >1 B. ? =1 C. ? <1 D.0< ? <1 18.湿空气的焓h 为（ D ） 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 二、多项选择题

1.单位物量的理想气体的热容与_____有关。( ACDE ) A.温度B.压力C.气体种类 D.物量单位 E.过程性质

2.卡诺循环是__AD___的循环。

A.理想化 B.两个定压、两个绝热过程组成 C.效率最高 D.可逆

3.水蒸汽h－s 图上的定压线( AD ) A.在湿蒸汽区为直线 B.在过热蒸汽区为直线 C.在湿蒸汽区为曲线 D.在过热蒸汽区为曲线 E.在湿蒸汽区和过热蒸汽区是斜率不同的直线

4.理想气体经绝热节流后，前后稳定截面上的__BD___相等。 A.压力B.温度C.比体积 D.焓 E.熵

5.闭口系内的理想气体经历一个不可逆过程，吸热5KJ，对外作功10KJ，则( ABC )

A.该过程的熵产大于零 B.该过程的熵流大于零

C.理想气体的熵增加 D.理想气体的热力学能增加

E.理想气体的温度升高 6.公式△S=Cpln

T2?RrT1ln

p2p1，适用于( BCE )

A.任意工质的可逆过程 B.理想气体的任意过程

C.理想气体的可逆过程 D.任意气体的可逆过程

E.理想气体的准平衡过程

7.不同状态的湿空气的湿球温度tw、干球温度t和露点温度tDP之间的关系可以是( BC )

A. tDP>tw>t B. tDP

D. t>tDP>tw E. tw>tDP>t 1．湿蒸汽经定温膨胀过程后其内能变化_________ （A）△U = 0 （B）△U ＞0 （C）△U＜0 （D）△U＜0或△U ＞0 2．压气机压缩气体所耗理论轴功为_________

（A） p1v1－p2v2

（B） （C）＋3．多级（共Z级）压气机压力比的分配原则应是_________ （A）βi = （PZ+1 +P1）/ Z （B）βi = （PZ+1 / P1）1 / Z （C）βi = PZ+1/P1 （D）βi =（PZ+1 / P1）/ Z 4． 工质熵减少的过程_________

（A） 不能进行 （B） 可以进行 （C） 必须伴随自发过程才能进行

5．闭口系统功的计算式W = U1－U2_________ 适用于可逆与不可逆的绝热过程。 只适用于绝热自由膨胀过程。 只适用于理想气体的绝热过程。

孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换的系统。 焓：为简化计算，将流动工质传递的总能量中，取决于工质的热力状态的那部分能量，写在一起，引入一新的物理量，称为焓。 热力学第二定律：克劳修斯(Clausius)说法：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。开尔文一浦朗克(Kelvin—Plank)说法：不可能制造只从一个热源取热使之完全变成机械能而不引起其他变化的循环发动机。

相对湿度：湿空气的绝对湿度?v与同温度下饱和空气的饱和绝对湿度

?s的比值，称为相对湿度?。

卡诺定理：1．所有工作于同温热源与同温冷源之间的一切可逆循环，其热效率都相等，与采用哪种工质无关。2．在同温热源与同温冷源之间的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。

理想气体：气体分子本身所具有的体积与其所活动的空间相比非常小，分子本身的体积可以忽略，而分子间平均距离很大，分子间相互吸引力小到可以忽略不计时，这种状态的气体便基本符合理想气体模型。

水蒸气的汽化潜热：将1kg饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需的热量。

五、简答题（本大题共5小题，每小题5分，共25分）

1.何谓水蒸汽参数座标图中的一个点、两条线、三个区域和五种状

态？

一点:临界状态点,其在水蒸汽参数座标图中的位置随工质而异; 二线:饱和蒸气线(上界线):不同压力下饱和蒸气状态的连线.饱和液线(下界线):不同压力下饱和液状态的连线。上、下界线合在一起又称为饱和线。

三区：未饱和液区（过冷液区），湿蒸气区，过热蒸气区

五态：未饱和液（过冷液），饱和液，湿饱和蒸汽，（干）饱和蒸汽，过热蒸汽

2.卡诺循环热效率表达式说明了哪三个重要问题？

a.提高热源温度TH和降低冷源温度TL是提高两恒温热源间可逆循环热效率的根本途径与方法;b.TL=0和TH→∞是不可能的,故热机热效率恒小于100%;c.当TH=TL时,ηC=0,说明单一热源热机是造不成的. 3.平衡状态与稳定态有什么联系与区别? 平衡态是指热力系的宏观性质不随时间变化的状态。稳定态是指热力系的状态不随时间而变化的状态。平衡必然稳定，稳定未必平衡。 4.能量方程q=△u+w和q=Cv△T+?12pdv的适用条件有何不同? 前者：闭

口系、任意工质、任意过程；后者：闭口系、理想气体、可逆过程。 5.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? 轮胎内气体压力为之升高，容易引起爆破。 6.不可逆过程熵的变化如何计算?

可以选择相同初、终状态间可逆过程熵的变化来计算。

MRrMRrT,VVP=

为常数，当T升高时P随

7.准平衡过程与可逆过程有何共同处?有何区别?有何联系? 它们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行，由无限接近平衡状态的状态组成的过程。它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在，可逆过程不会产生任何能量的损耗。一个可逆过程一定是一个准平衡过程，没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。 8.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?

1kg 气体:pv=RrT mkg 气体:pV=mRrT 1mol 气体：pVm=RT nmol 气体：pV=nRT

Rr 是气体常数与物性有关，R 是摩尔气体常数与物性无关。 9.干饱和蒸汽与湿饱和蒸汽的状态参数各有何特点? 干饱和蒸汽：x=1,p=ps t=ts v=v″,h=h″ s=s″

湿饱和蒸汽：0

流速为当地音速(Ma=1)时的状态称为流体的临界状态。

流体临界状态的压力(临界压力)与其滞止压力的比值，称为临界压力比。

理想气体的临界压力比只与气体的物性有关(或比热比k有关) 11.何谓汽耗率?何谓热耗率?它们与热效率有什么关系?

汽耗率是每作1kw·h 功(每发1 度电)的新蒸汽耗量(汽耗量)。 热耗率是每作1kw·h 功(每发1 度电)的耗热量。

热耗率与热效率是直接关联的，热耗率越高，热效率就越低； 而汽耗率与热效率就没有这种对应关系，汽耗率低不一定热效率高，汽耗率高也不一定热效率低。

1. 闭口系统从温度为300K的热源中取热500kJ，系统熵增加20kJ／K，问这一过程能否实现，为什么？ 1、答：能实现

对于可逆过程的熵有：的最小熵增为：

ds?ds??qT，则系统从热源取热时的可能达到

500kJ?1.67kJ/k300K，?s?20kJ/k?1.67kJ/k，因此该

过程是可以实现的。 1. 证明绝热过程方程式。 1、证明：据能量方程：

由于

T?pvR，代入上式得

即

或 整理得出

上式即为绝热过程方程式。

六、计算题(第1、2题每小题6分，第3、4题每小题8分，共28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。 Q=mRrTlnW=mRrTln

P1P2P1P20.25?1066=1.5×0.287×328×ln0.15?10?72.1KJ

=Q=72.1KJ

△U=mCv(T2－T1)=0 △H=mCp(T2－T1)=0

2. 某燃气轮机排气1.20kg/s，温度为T1=576K,定压排入温度T0=283K的环境；设排气的Cp=1.021KJ/(kg·k)。试求每小时燃气轮机的排气热量中的有效能和无效能。 每小时排气的放热量Qp:

Qp=mCp(T0－T1)=3600×1.2×1.021×(283－576)=－1292341KJ/h 此热量中的有效能Qa: Qa=

m?T0T1(1?T0)?Q?mCpT?T0T1(1?T0T)dT?mCp[(T0?T1)?T0ln0]TT

283=3600×1.2×1.021×［(283－576)－283ln576］=－405345.2KJ/h

此热量中的无效能Qu:

Qu=Qp－Qa=－1292341－(－405345.2)=－886995.8KJ/h

3.一容积为0.2m3的储气罐，内装氮气，其初压力p1=0.5MPa，温度t1=37。若对氮气加热，其压力、温度都升高。储气罐上装有压力控

制阀，当压力超过0.8MPa时，阀门便自动打开，放走部分氮气，即罐中维持最大压力为0.8MPa，问当储气罐中氮气温度为287时，对罐内氮气共加入多少热量？设氮气比热容为定值。(218.0kJ)

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