高等工程热力学试卷

重庆大学硕士《高等工程热力学》课程试卷

2011~2012学年 第二学期

一、

分析说明题（60’）

1、经验温标和绝对温标是如何定义的？其差别是什么？

经验温标是利用某种物质的物理特性和温度之间的变化关系来确定的温标。热力学温标亦称“开尔文温标”、“绝对温标”。它是建立在热力学第二定律基础上的一种和测温质无关的理想温标。根据定义，两个热力学温度的比值等于在这两个温度之间工作的可逆热机与热源交换的热量的比值。用热力学温标定出的温度数值，与测温物质的性质无关，因而是最科学的温标。

2、试述孤立系统、定温定压系统和定温定容系统的平衡条件。

平衡判据 攻势函数减小的方向进行

简单可压系 TdS = dU + pdV 一般系 TdS = dU + pdV + dWu

dWu =TdS–dU–pdV自发过程 dWu ≥0 ∴TdS–dU–pdV ≥0 （基本判据）

dUS,V ≤0 （热力学能判据） dHS,p ≤0 （焓判据） dFT,V ≤0 （自由能判据） dGT,p ≤0 （自由焓判据）

dSU,V = dSi,s ≥0 （熵判据：一般判据）

3、试述能量及热力系统的可用能和可用能损失的计算方法。

重庆大学硕士《高等工程热力学》课程试卷

2011~2012学年 第二学期

一、

分析说明题（60’）

1、经验温标和绝对温标是如何定义的？其差别是什么？

经验温标是利用某种物质的物理特性和温度之间的变化关系来确定的温标。热力学温标亦称“开尔文温标”、“绝对温标”。它是建立在热力学第二定律基础上的一种和测温质无关的理想温标。根据定义，两个热力学温度的比值等于在这两个温度之间工作的可逆热机与热源交换的热量的比值。用热力学温标定出的温度数值，与测温物质的性质无关，因而是最科学的温标。

2、试述孤立系统、定温定压系统和定温定容系统的平衡条件。

平衡判据 攻势函数减小的方向进行

简单可压系 TdS = dU + pdV 一般系 TdS = dU + pdV + dWu

dWu =TdS–dU–pdV自发过程 dWu ≥0 ∴TdS–dU–pdV ≥0 （基本判据）

dUS,V ≤0 （热力学能判据） dHS,p ≤0 （焓判据） dFT,V ≤0 （自由能判据） dGT,p ≤0 （自由焓判据）

dSU,V = dSi,s ≥0 （熵判据：一般判据）

3、试述能量及热力系统的可用能和可用能损失的计算方法。

1 True or false (20pts)

1) Mass can cross the system boundary in the Open system .(T) 2) Heat and work can not cross in the Closed system. (F)

3) Intensive property is a property that is independent of the extent or mass of the system. (T) 4) Heat exchangers are devices that transfer energy between fluids at different temperatures. (T) 5) Heat engine can have a thermal efficiency of 100%.(F)

6) Heat Engines are Devices that are used to convert heat to work. (T)

7) The decrease in quality is always accompanied by an increase

重庆大学硕士《高等工程热力学》课程试卷

2011~2012学年 第二学期

一、

分析说明题（60’）

1、经验温标和绝对温标是如何定义的？其差别是什么？

经验温标是利用某种物质的物理特性和温度之间的变化关系来确定的温标。热力学温标亦称“开尔文温标”、“绝对温标”。它是建立在热力学第二定律基础上的一种和测温质无关的理想温标。根据定义，两个热力学温度的比值等于在这两个温度之间工作的可逆热机与热源交换的热量的比值。用热力学温标定出的温度数值，与测温物质的性质无关，因而是最科学的温标。

2、试述孤立系统、定温定压系统和定温定容系统的平衡条件。

平衡判据 攻势函数减小的方向进行

简单可压系 TdS = dU + pdV 一般系 TdS = dU + pdV + dWu

dWu =TdS–dU–pdV自发过程 dWu ≥0 ∴TdS–dU–pdV ≥0 （基本判据）

dUS,V ≤0 （热力学能判据） dHS,p ≤0 （焓判据） dFT,V ≤0 （自由能判据） dGT,p ≤0 （自由焓判据）

dSU,V = dSi,s ≥0 （熵判据：一般判据）

3、试述能量及热力系统的可用能和可用能损失的计算方法。

非题

(1)工质的绝对压力可表达为表压力和当场大气压之和，或当场大气压减去真空度。 (2)经不可逆循环，系统与外界均无法完全恢复原态。 (3)工质经任何一种循环，其熵变为零。

(4)某容器中气体的压力为1MPa，而被密封在压力为0.5MPa的空间中用来测量该容器压力 的压力表的读数是0.5MPa。

(5)理想气体由初态(p1,T1)经不可逆过程后达终态(p2,T2)，若按定值比热，其过程的熵变可按下式计算：

。

(6)热量 只适用于定温或定熵过程。

(7)系统等温膨胀，其熵变 ，其中q为过程中系统与外界交换的热量，T为系统的温度。

(8)一切不可逆循环的热效率 。

(9)循环热效率 ηt=Wnet/Q1=1–Q2/Q1，只适用于可逆循环。 (10)热力过程中，工质向外界放热，其温度必然降低。 (11)根据第一定律任何循环的净热量等于该循环的净功量。 二、选择题

(12)均质等截面杆两端的温度由分别维持t1、t2 的两热源保持t1和t2 不变，取此杆为系统，则系统处于: A平衡状态，因其各截面温度不随时间而改变 B非平衡状态，因其各截面温度不等

C平衡状态,因其各截面温度不随时间而改变,且流入系统的热量等于流出系统的热量 D非平衡状态，因其处

非题

(1)工质的绝对压力可表达为表压力和当场大气压之和，或当场大气压减去真空度。 (2)经不可逆循环，系统与外界均无法完全恢复原态。 (3)工质经任何一种循环，其熵变为零。

(4)某容器中气体的压力为1MPa，而被密封在压力为0.5MPa的空间中用来测量该容器压力 的压力表的读数是0.5MPa。

(5)理想气体由初态(p1,T1)经不可逆过程后达终态(p2,T2)，若按定值比热，其过程的熵变可按下式计算：

。

(6)热量 只适用于定温或定熵过程。

(7)系统等温膨胀，其熵变 ，其中q为过程中系统与外界交换的热量，T为系统的温度。

(8)一切不可逆循环的热效率 。

(9)循环热效率 ηt=Wnet/Q1=1–Q2/Q1，只适用于可逆循环。 (10)热力过程中，工质向外界放热，其温度必然降低。 (11)根据第一定律任何循环的净热量等于该循环的净功量。 二、选择题

(12)均质等截面杆两端的温度由分别维持t1、t2 的两热源保持t1和t2 不变，取此杆为系统，则系统处于: A平衡状态，因其各截面温度不随时间而改变 B非平衡状态，因其各截面温度不等

C平衡状态,因其各截面温度不随时间而改变,且流入系统的热量等于流出系统的热量 D非平衡状态，因其处

工程热力学试卷(01)

一、问答题（每题5分，共25分）

1. 在p-v图及T-s图上画出空气的n=1.2的膨胀过程1-2和n=1.6的压缩过程1-3，并确定过程1-2和1-3中功和热量的正负号及初终态热力学能的大小

2. 若分别以某种服从p(v-b)=RgT的气体（其中b为物性常数）和理想气体为工质在两个恒温热源和之间进行卡诺循环，试比较哪个循环的热效率大一些，为什么。

3. 下面的说法是否正确，为什么？ “若从某一初态经不可逆与可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的ΔS'必大于可逆途径ΔS”

4. 空气在气缸内经历不可逆过程,内能减少12kJ,对外作功10kJ,试分析空气的熵变有哪几种可能性？为什么？

5. 提高活塞式内燃机循环热效率 的热力学措施有哪些？其热力学依据是什么？

二、计算题（共75分）

1. 人体热量的消耗率通常为356kJ/h,在作激烈运动时则达628kJ/h。在热天皮肤经由汗的蒸发来散热,若汗的蒸发在定压且与皮肤相同温度(27℃)下进行,问运动时多余热量需每小时蒸发多少汗才能排出？（10分）

已知：t=26℃： h'=108.95 kJ/kg、h\；

（一）

一．填空题(每空1分,共8分)

1、 系统与外界之间没有__能量__传递和__物质__交换的系统，称为孤立系统。 2、 若已知工质的表压力为0.07MPa，当地大气压力为0.1MPa。则工质的绝对压力为 0.17 MPa。

3、 某工质在某过程中内能增加15KJ，对外作功15KJ，则此过程中工质与外界交换热量Q＝ 30 KJ。

4、 露点是对应于湿空气中水蒸气分压力下的 饱和 温度。 5、 当湿蒸汽的干度x＝1时， 工质全部为 干饱和蒸汽 。 6、 压缩因子z反映 实际 气体与 理想 气体的偏差程度。 二．单项选择题(6小题,每小题2分,共12分) 1、理想气体的焓是 C 的单值函数. （A）压力； （B）比体积；

（C）温度； （D）热力学能。

2、闭口系统从热源取热5000kJ，系统的熵增加为20 kJ/K，如系统在吸热过程中温度保持为300K，则这一过程是 B 。

（A）可逆的； （B）不可逆的； （C）不能实现的；

一、分析说明题：

1、水汽化过程的P-V与T-S图上：1点、2线、3区、5态，分别指的是什么？ 答：1点：临界点

2线：上界线（干饱和蒸汽线）、下界线（饱和水线）

3区：过冷区（液相区或未饱和区）、湿蒸汽区（汽液两相区）、过热蒸汽区（气相区） 5态：未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽 2、什么样的的气体可以看成是理想气体？

答：①分子之间的平均距离相当大，分子的体积与气体的总体积相比可以忽略。

②分子之间没有相互的作用力。

③分子之间的相互碰撞及分子与器壁之间的碰撞均为弹性碰撞。 3、画图分析蒸汽初温及初压的变化对郎肯循环的影响。

①蒸汽初温的影响：

保持p1、p2不变，将t1提高，?t?1?则有：T1?，T2不变??t? 且乏汽干度：x2'?x2

②蒸汽初压的影响：

保持t1、 p2不变，提高p1，?t?1?则有：T1?，T2不变??t? 但是乏汽干度：x2'?x2

4、什么叫逆向循环或制冷循环？逆向循环的经济性用什么衡量？其表达式是什么？

答：在循环中消耗机械能，把热量从低温热源传向高温热源的循环称为逆向循环或制冷循环。或者在P-V图和T-S图上以顺时针方向进行的循环。 逆向循环的经济性评价指标有： 制冷系数；ε=q

高等工程热力学

第一讲 热力学绪论

工程热力学的研究内容与意义

三个基本研究物理量：温度——研究热现象引进的物理量

平衡态与可逆过程——经典热力学的研究前提。

第二讲 本科基本概念复习

第三讲 热力学定律

简述四个热力学定律的内容，并说明各个定律对热力学研究发展的重要性。 热力学第零定律 1931年 T 热力学第一定律 1840 1850年 E 热力学第二定律 1854 1855年 S

热力学第三定律 1906年 S基准 1、 温度与热力学第零定律 温度与热量的区别与联系

分析几类温标，相互之间的联系

热力学温标（绝对温标）Kelvin scale

（Britisher, L. Kelvin, 1824-1907） 摄氏温标Celsius scale (Swedish, A. Celsius, 1701-1744）

华氏温标Fahrenheit scale (German, G. Fahrenheit, 1