工程热力学复习题一

工程热力学复习题一

一、填空题

1. 实现____能和____能相互转化的工作物质就叫做____。

2. 热能动力装置的工作过程，概括起来就是从____吸取热能，将其中一部分转化为____，并把余下的一部分传给的过程。

3. 热力系统与外界间的相互作用一般说有三种，即系统与外界间的____交换、____交换和____交换。

4. 按系统与外界进行物质交换的情况，热力系统可分为____和____两类。 5. 状态参数的变化量等于____两状态下，该物理量的差值，而与________无关。

6. 决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需____个。 7. 1mmHg=____Pa;1mmH20____Pa。

8. 气压计读数为750mmHg，绝对压力为2.5x105Pa的表压力为____MPa。 9. 用U形管差压计测量凝汽器的压力，采用水银作测量液体，测得水银柱高为720.6mm。已知当时当地大气压力Pb=750mmHg，则凝汽器内蒸汽的绝对压力为____MPa。

10. 一个可逆过程必须是____过程，而且在过程中没有________。

11. 只有____状态才能用参数坐标图上的点表示，只有____过程才能用参数坐标图上的连续实线表示。

12. 热量和功都是系统与外界________的度量，它们不是________而是________量。

13. 工质作膨胀功时w____0，工质受到压缩时w____0，功的大小决定于____________。 三、判断题

1. 物质的温度越高，则所具有的热量愈多。 2. 气体的压力越大，则所具有的功量愈大。 3. 比体积和密度不是两个相互独立的状态参数。

4. 绝对压力、表压力和真空都可以作为状态参数。

5. 经历了一个不可逆过程后，工质就再也不能回复到原来的初始状态了。 6. 孤立系内工质的状态不会发生变化。

7. 可逆过程是不存在任何能量损耗的理想过程。 8. 凝汽器的真空下降时，则其内蒸汽的绝对压力增大。

9. 若容器中气体的压力没有改变，则压力表上的读数就一定不会改变。 四、选择题

1. 下列各量可作为工质状态参数的是：

（1）表压力； （2）真空； （3）绝对压力。 2.水的三相点温度比冰点温度应：

（1）相等； （2）略高些； （3）略低些 3.下列说法中正确的是：

（1）可逆过程一定是准平衡过程； （2）准平衡过程一定是可逆过程；

（3）有摩擦的热力过程不可能是准平衡过程。 4.下列过程中属可逆过程的是：

（1）自由膨胀过程； （2）等温传热过程； （3）有摩擦的热力过程。

5.一台功率为600MW的汽轮发电机组连续工作一天的发电量为： （1）1.44x107kJ； （2）5.184x109kJ （3）1.44x107kWh. 6.测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是因为： （1）有气体泄漏； （2）气体的热力状态发生变化； （3）大气压力发生变化； （4）以上三者均有可能。 五、问答题

1.火电厂为什么采用水蒸气作为工质？

2.能否说气体的某一个分子具有一定的温度和压力？温度和压力究竟是宏观量还是微观量？

3.准平衡过程和可逆过程有何联系与区别？ 4.为什么称p—v图为示功图？T—s图为示热图？

5.表压力或真空度能否作为工质的状态参数？若工质的绝对压力不变化，那么测量它的压力或真空表的读数是否会发生变化？ 六、计算题

1.10kg温度为1000C的水，在压力为1x105Pa下完全汽化为水蒸气的比体积各为0.001m3/kg和1.673m3/kg。试求此10kg水因汽化膨胀而对外所作的功（kJ）。 2.设一容器被刚性壁分为两部分，分别装有两种不同的气体。在容器的不同部分装有压力表，如图1—1所示。若压力表A的读数为5.7x106Pa，压力表B的读数为2.2x105Pa，大气压为0.98x105Pa。试确定压力表C的读数以及容器内两部分气体的绝对压力各为多少？ 答案 一、填空题

1. 热，机械，工质

2. 高温热源，机械能，低温热源 3. 热量、功、物质 4. 闭口系统，开口系统

5. 初、终，工质的状态变化途径 6. 两

7. 133.3Pa，9.81Pa

8. 0.15MPa 9. 0.0039MPa

10. 准平衡，任何形式的能量耗散 11. 平衡，准平衡（或可逆） 12. 能量传递，状态参数，过程

13. >，<，工质的初、终状态以及过程的变化路径 三、判断题

1.╳。温度是状态量，而热量是过程量。 2.╳。压力是状态量，而功量是过程量。

3.√。比体积和密度互为倒数关系，其物理意义相同，均表示物体内部分子聚集的疏密程度。

4.╳。只有绝对压力才可以作为状态参数，因为状态一定时，表压力和真空将随着大气压力而变。

5.╳。经历了一个不可逆过程后，工质是可以回复到原来状态的，只是与之相互作用的外界不能复原。

6.╳。孤立系是指系统与外界之间没有物质和能量的交换，但孤立系内部是可以发生能量传递与转换过程的，即工质的状态可以发生变化。 7.√。

8.√。真空与绝对压力是呈相反变化的规律，即真空下降时，绝对压力将增大。 9.╳。 四、选择题

1.（3）； 2.（2）； 3.（1）； 4.（2）； 5.（3）； 6.（4） 五、问答题

1.答：工质应具有良好的膨胀性和流动性，热力性能稳定，对环境友善，无毒、无腐蚀性，且价廉易得。由于水蒸气较好地满足了以上对工质的几点要求，所以被火电厂采用为工质。

2.答：不能。因为温度和压力只对包含有大量分子的宏观热力系才有意义，对单个分子是没有意义的，所以温度和压力是宏观量。

3.答：对工质而言，准平衡过程和可逆过程同为一系列平衡状态所组成，都能在参数坐标图上用一连续曲线来描述，并可用热力学方法对它进行分析。但准平衡过程的概念只包括工质内部的状态变化，而可逆过程则是分析工质与外界所产生的总效果。因此，可逆过程必然是准平和过程，而准平衡过程只是可逆过程的条件之一。

4.答：p—v图上过程线在v轴上的投影面积可表示该可逆过程中工质与外界所交换的功量的大小，故称p—v图为示功图；T—s图上过程线在s轴上的投影面积可表示该可逆过程中工质与外界所交换的热量的大小，故称T—s图为示热图。 5.答：表压力或真空度不能作为工质的状态参数，只有绝对压力才能作为工质的状态参数。若工质的绝对压力不变化，那么测量它的压力表或真空表的读数可能会随着大气压力的变化而发生变化。

一、 填空题

1. 系统的总储存能包括______和______的总和。

2. 热力学能是物体因分子______而具有的能量，包括______和______两部分，前者是______的函数，后者是______的函数，所以热力学能是______参数。 3. 空气经一热力过程后热力学能增加67kJ，并消耗外功1257kJ，则此过程为______过程。（填吸热或放热）

4. 一元稳定流动的能量方程式是（1kg工质）______，它适用于______过程。

5. 焓的定义式为______，其物理意义是______。

6. 推动功只有在工质______时才有意义。技术功等于______和______的代数和，所以技术功只对______系统才有意义。

7. 稳定流动能量方程式用于汽轮机时可简化为____________，应用于锅炉时可简化为____________。

8. 为了确定高压下稠密气体的性质，取2kg气体在25MPa下从350K定压加热到370K，气体初、终状态的体积分别为0.03m3和0.035m3，加入气体的热量为700kJ，则初、终状态下气体热力学能的差值等于_______。

2 某动力循环工作与温度为1000K及300K的两热源之间，循环为1-2-3-1，其中1-2为定压吸热过程，2-3为可逆绝热过程，3-1为定温放热过程。点1的参数是p1=1MPa,T1=300K,点2的参数T2=1000K,工质为1kg,cp=1.01kJ/(kg.K)。求循环热效率及循环功？

3 某可逆循环，热源温度为1400K，冷源温度为60℃，若Q1=5000kJ。求： （1）高温热源、冷源的熵变化量 （2）由两个热源组成的系统的熵变化量

4 某动力厂，热源T1=1650K，冷源T2=300K，求从热源放热800kJ中有多少变为最大的循环功？若此热量先传给T1′=832K的热源，问每800KJ的热量中还有多少变为最大的循环功？若此视为一孤立系，则在不等温传热中系统熵增量及产生的不可逆损失各是多少？

5 某火力发电厂的工质从温度为1800℃的高温热源吸热，并向温度为20℃的低温热源放热，试确定： （1）按卡诺循环工作的热效率

（2）输出功率为100000KW，按卡诺循环工作时的吸热量和放热量

（3）由于内外不可逆因素的影响，实际循环热效率只有理想循环热效率的45﹪。当输出功率维持不变时，实际循环中的吸热量和放热量。

6 某热机在T1=1800K和T2=450K的热源间工作，若每个循环工质从热源吸热1000KJ,试计算：（1）循环的最大功？（2）如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K，在放热过程中与低温过程中与低温热源的温差为50K，则该热量中最大能转变为多少功？热效率是多少？（3）如果循环过程中，不仅存在传热温差，并由于摩擦使循环功减小10KJ，则热机的热效率为多少？

答案

一、 填空题

1 热能，机械能，机械能，热能 2 q1-q2,机械能（循环功） 3 自发，非自发，消耗制冷机的功

4 一，变化 5 定温，绝热 6 温度，无关 7 最高值，衡量标准 8 增大，减小 9 增大，不可逆 10 Sis≥0

11 Qa=Q(1-To/T),QTo/T 12 低温，高温，任何变化

13 吸热，系统内发生了不可逆过程 二、判断题

1 ×。卡诺循环的热效率只能小于1，因为向冷源排气放热是热变功的必备条件（即Q2≠0）

2 ×。不管循环可逆与否，完成循环，则工质回复到初始状态，工质熵不变。 3 √。

4 ×。不可逆过程中熵的变化量可以计算，方法是：在相同的初、终状态间选择一条可逆路径来计算。

5 ×。若留下其它变化是可能的。如理想气体在定温吸热膨胀过程中，就可把所吸热量全部转化为功，但同时留下了其它变化，即气体状态发生了变化。 6 ×。只有在热源和冷源温度条件相同时才正确。

7 ×。定熵过程不一定是可逆绝热过程。如系统在状态变化过程中，因不可逆因素产生的熵产和系统放热减少的熵随时相等时，系统所经历的过程就是定熵过程，但却不是可逆绝热过程。 8 √。

9 ×。循环热效率不仅与循环净功有关，还与循环吸热量有关，取决于两者的比值（W0/Q1）。

10 ×。可逆吸热过程也可使系统熵增大。

11 ×。热量可以由低温物体传向高温物体，如制冷循环，其实现条件是制冷机要消耗功。

12 ×。两过程的熵变应相等，因为熵是状态参数，只要初、终状态相同，其变化量就应相同，而与变化路径无关。 13 √。

14 ×。可分别从热力学第一、第二定律加以证明。 三、选择题

1.（3） 2 .（2） 3.(1) 4.(2) 5.(1) 6.(2) 7.(2) 8. (3) 四、问答题

1．答：至少应有两个温度不同的热源构成的热力循环。ηt<1,即q1>wo，q2≠0。 2．答：孤立系中自发传热时，系统熵的变化量ΔSis=Q（1/T2-1／T1）。因不可逆传热，其ΔSis>0,则T1必须大于T2，即热量是自发地由高温传向低温物体。 3．答：前者适用于任意热机循环，后者适用于两个恒温热源间工作的一切可逆循环（包括卡诺循环）。

4．答：第一类永动机违反能量守恒原理；而第二类永动机并不违反能量守恒原理，但它却违反热力学第二定律。

5．答：理想气体的绝热自由膨胀过程中系统与外界没有交换热量，故熵流为零。但自由膨胀过程是一个典型的不可逆过程，存在熵产恒大于零。由ΔS=Δf+Δg可知，理想气体的绝热自由膨胀过程中系统的熵增大。

6．答：不能这样表述。对于可逆的定温过程，工质所吸收的热量可以全部转化为机械能，但是自身状态发生了变化，所以这种表述不正确。 五、计算题

1.（1）ηt, c=0.64 (2) 64kJ/s(64kW) (3)Q2=36kJ/s 2.ηt=48.9﹪，w0=345.4kJ/kg

3.ΔS(热源)=-3.75kJ/k,ΔS（冷源）=3.57kJ/K,ΔS（系统)=0

4．W0=645.6kJ,W0′=508.4kJ,ΔSis=0.487kJ/K,不可逆损失即做功能力损失为：I=W0-W0′=146.2kJ

5．(1)ηt,c=0.859 (2)Q1=1.165×105kJ/s,Q2=1.65×104kJ/s (3)实际循环：ηt=0.387,Q1′=2.587×105kJ/s;Q2′=1.587×105kJ/s

6.(1)W0,max=750kJ, (2)W0,max′=706kJ,ηt′=70.6﹪ (3)ηt″=69.6﹪ 7.(1)用电热器供暖，所需功率即等于供热率，故电功率为P=36000/3600=10kW (2)如果热泵按逆向卡诺循环运行，所需的功最少。则逆向卡诺循环的供暖系数为ε=Q1/W0=T1/（T1-T2）=9.77，由此可求出：W0=Q1／ε=36000/9.77=3685kJ/h 故热泵所需的最小电功率为：P=W0/r=3685/3600=1.02kW ●显然，用热泵供暖更节能。

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