湖南大学806工程热力学真题

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考 试 用

湖南大学课程考试试卷

二 10 三 20 四 15 五 40 六 七 八 九 十 总分 100 专业班级： 湖南大学课程考试试卷 课程名称： 工程热力学A ；课程编码： 试卷编号： B ；考试时间：120分钟 题 号 应得分 实得分 评卷人 一 15 一、名词解释题（每题3分，共15分） 1. 简单可压缩系统：与环境的功交换只有体积变化功的可压缩系统。 装订线（题目不得超过此线）2. 平衡状态：一个热力系统在不受环境影响（重力场除外）的条件下，如果其状态参数不随时间变化，同时热力系统内外建立了热和力的平衡，则该热力系统处于热和力的平衡状态。 3. 稳定流动：若流动过程中开口系统内部及其边界上各点工质的热力参数及运动参数都不随时间而发生变化。 4. 熵增原理：孤立系统（定质量系）的熵通常总是增大的，极限情况时不变，永不可能减小。 学号： 5. 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。 二、判断题（下列各题，你认为正确的，请在题干

湖南大学 工程热力学 第二章热力学第一定律

第二章 热力学第一定律First law of thermodynamics

湖南大学 工程热力学 第二章热力学第一定律

2-1热力学第一定律的实质

湖南大学 工程热力学 第二章热力学第一定律

1. 第一定律的实质：能量守恒与转换定律在热现象中的应 第一定律的实质：用. 确定热力过程中热力系统与外界进行能量交换时,各种形 确定热力过程中热力系统与外界进行能量交换时, 态能量数量上的守恒关系。 态能量数量上的守恒关系。

2. 热力学第一定律的表述： 热是能的一种，机械能变热能， 热力学第一定律的表述： 机械能变热能，或热能变机械能，它们之间的比值是一定的. 或热能变机械能，它们之间的比值是一定的. 热可以变为功，功也可以变为热； 或：热可以变为功，功也可以变为热；一定量的热消失时 必定产生相应量的功；消耗一定量的功时， 必定产生相应量的功；消耗一定量的功时，必出现与之相应 量的热. 量的热.

3. 热力学第一律是人类实践中累积的经验总结，不能用数学或 热力学第一律是人类实践中累积的经验总结，其它的理论来证明。 其它的理论来证明。

湖南大学 工程热力学 第二章热力学第一定律

2-2 热力学能和总能

湖南大学 工程热力学 第

习题及部分解答

第一篇 工程热力学 第一章 基本概念

1. 2. 3.

指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量： 答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。

指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。 用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。若水柱高

200mm，水银柱高800mm，如图2-26所示。已知大气压力为735mmHg，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa？解：根据压力单位换算

pH2O?200?9.80665?1.961?103?1.96.kPapHg?800?133.32?1.006?105Pa?106.6kPap?pb?(pH2O?pHg)?98.0?(1.961?106.6)?206.6kPa4.

锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角?使用?

?30?，压力计中

?0.8g/cm3的煤油，斜管液体长度L?200mm，当地大气压力pb?0.1MPa，求烟

p?L?gsin??200?0.8?9.81?0.5?784.8Pa?784.8?10?6MPa

气的绝对压力（用MPa表示）解：

p?pb?pv?0.1

1-3

1-4

1-8

2-4

2-5

2-6 50kg废气和75kg的空气混合。已知废气中各组成气体的质量分数为

wco2?14%,wo2?6%,w?2O?5%,wN2?75%，空气中 O2,N2的质量分数为wo2?23.2%,wN2?76.8%。混合后气体压力 p?0.3MPa，试求混合气体的： （1）质量分数；（2）折合气体常数；（3）折合摩尔质量 ；（4）摩尔分数；（5）各组成气体的德分压力。

解：（1）混合后气体的质量m?75?50?125kg，其中

mCO2?wCO2?m?0.14?50kg?7kg mH2O?wH2O?m?0.05?50kg?2.5kg

mO2?wg,O2?mg?wa,O2?ma?0.06?50kg?0.232?75kg?20.4kg mN2?wg,N2?mg?wa,N2?ma?0.75?50kg?0.768?75kg?95.1kg 因此，质量分数 wCO2?mCO2mmH2Om??7kg?0.056

50kg?75kg2.5kg?0.020

50kg?75kg wH2O?? wO2?mO2m20.4kg?0.163

50kg?75kg wN2?mN2m?95.1kg?0.761

50kg?75kg核

湖南大学2009年秋季工程热力学期末复习题

一、判断题（正确的画+， 错误的画—）

(1) 实际蒸汽动力装置与燃气轮装置，采用回热后平均加热温度与热效率均提高。（ ） (2) 封闭系统中发生吸热过程系统熵必增加。（ ） (3) 通用气体常数与气体种类无关。（ ）

(4) 热力系统没有通过外界交换能量，系统的热力状态也可能发生变化。（ ）

(5) 当已知封闭系统发生某个过程前后熵差的数值，就可以求出在过程中系统与外界交换热量。（ ） (6) 热力学第二定律可以表述为：机械能可以完全转化为热能，热能不能全部转化为机械能.( ) (7) 在 p-v 图上定温线的斜率比定熵线的斜率大。（ ） (8) 热力学恒等式 du=Tds—pdv 与过程可逆与否无关。（ ） (9) 理想气体的定摩尔比热与压力无关。（ ）

(10) 气体从相同的初态压缩到相同的终压力，等温压缩过程功大于绝热压缩过程功，因此，压气机应注意保温，减少冷却，以减少压气机消耗的功.( )

(11) 对于确定的理想气体，在任意指定温度下，其（Cp—Cv）总等于同一定值。（ ） (12) 循环净功愈大，则循

第一章 基本概念

思 考 题

1、 如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变，对吗？

答：不对。因为压力表的读书取决于容器中气体的压力和压力表所处环境的大气压力两个因素。因此即使容器中的气体压力保持不变，当大气压力变化时，压力表的读数也会随之变化，而不能保持不变。 2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系

答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与外界没有能、质交换，但不排除有恒定的外场如重力场作用）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热力系在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。所以两者是不同的。如对气-液两相平衡的状态，尽管气-液两相的温度，压力都相同，但两者的密度差别很大，是非均匀系。反之，均匀系也不一定处于平衡态。

但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。如对于处于平衡状态下的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作用，那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。 3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的？

答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，意味着平衡被破坏，所以二者是有矛盾的。对一个热力系来说，或是平衡，静止不动，

自测五

一、选择（本大题 16 分，每小题 2 分）

1、在 T － s 图上，经过同一状态点的理想气体定容过程线与定压过程线相比，（ ）过程线更陡一些。

(a) 定容 （ b ）定压 （ c ）二者一样

2、某理想气体经历一个节流过程，气体压力下降，温度（ ）。 (a) 升高 （ b ）下降 （ c ）保持不变

3、提高内燃机定容加热理想循环的压缩比，循环的热效率将（ ）。 (a) 增大 （ b ）减小 （ c ）不变

4、理想气体从初态 1 经历一绝热压缩过程到达终态 2 ，该过程的热力学能变化量为（ ）

(a) （ b ） （ c ） （ d ）

5、不可逆机与可逆机相比，其热效率（ ） (a) 一定高 （ b ）相等

(c) 一定低 （ d ）可能高，可能低，也可能相等 6、水蒸汽热力过程热力学能变化量△ u ＝（ ）

(a) （ b ） （ c ） （ d ）

7、在定压加热燃气轮机循环中，为达到提高循环热效率的目的，可采用回热技术来提高工质的（ ）

(a) 循环最高温度 （ b ）循环最低温度 （ c ）平均吸热温度 （ d ）平均放

自测九

一、名词解释（本大题 15 分，每小题 3 分）

1 绝热节流 2 马赫数 3 温度 4 工质 5 有效能 二、判断（本大题 10 分，每小题 2 分） １、气体膨胀必然对外做功。 ( )

２、热力系从 1 状态经历不可逆过程到达状态 2 ，则热力学能的变化

。 ( )

３、在实际的活塞式压气机中存在余隙容积，使得吸气量减少。导致生产同样多的高压气体耗功量减少。（ ）

４、开口系不可能是绝热系。（ ）

5、 理想气体热力学能仅仅是温度的函数（ ） 三、简答（本大题 25 分，每小题 5 分）

１、工质进行了一个吸热、升温、压力下降的多变过程，试问其多变指数的范围是什么？并在 p-v 图和T-s

图上将该过程表示出来。

２、试推导出压缩空气制冷循环的制冷系数ε与循环的压比 和

的关系？

的函数关系式，并分析ε

３、为什么在热力系中要引用准平衡过程这一概念？

４、以 1 ㎏工质为例，写出闭口系能量方程，并将可逆过程的膨胀功在 p － v 图上表示出来。

５、试画出压气机两级压缩中间冷却的 p-V 图,并表示出与单级压缩相比少消耗的功量。 四、计算题（本大题 50

自测五

一、选择（本大题 16 分，每小题 2 分）

1、在 T － s 图上，经过同一状态点的理想气体定容过程线与定压过程线相比，（ ）过程线更陡一些。

(a) 定容 （ b ）定压 （ c ）二者一样

2、某理想气体经历一个节流过程，气体压力下降，温度（ ）。 (a) 升高 （ b ）下降 （ c ）保持不变

3、提高内燃机定容加热理想循环的压缩比，循环的热效率将（ ）。 (a) 增大 （ b ）减小 （ c ）不变

4、理想气体从初态 1 经历一绝热压缩过程到达终态 2 ，该过程的热力学能变化量为（ ）

(a) （ b ） （ c ） （ d ）

5、不可逆机与可逆机相比，其热效率（ ） (a) 一定高 （ b ）相等

(c) 一定低 （ d ）可能高，可能低，也可能相等 6、水蒸汽热力过程热力学能变化量△ u ＝（ ）

(a) （ b ） （ c ） （ d ）

7、在定压加热燃气轮机循环中，为达到提高循环热效率的目的，可采用回热技术来提高工质的（ ）

(a) 循环最高温度 （ b ）循环最低温度 （ c ）平均吸热温度 （ d ）平均放

工程热力学答案

一、填空题 第一章

１．功和热量都是与 过程 有关的量。 2．热量的负值代表 工质向外放热 。 3．功的正值代表 工质膨胀对外作功 。

4．循环中各个过程功的代数和等于 循环净功 。 5．循环中作功与耗功的绝对值之差等于 循环净功 。 6、热效率ηt定义为 循环净功与消耗热量的比值 。

7．如果工质的某一热力学量的变化量与过程路径无关，而只与过程的初态和终态有关，则该热力学量必是一个 状态 参数。 8．如果可使工质沿某一过程相同的途径逆行回复到原态，并且 与之相关的外界也回复到原态、不留下任何变化 ，则该过程为可逆过程。

9．不存在任何能量的不可逆损耗的准平衡过程是 可逆 过程。

10．可逆过程是指 工质能经原过程路径逆向进行恢复到初态，并在外界不留下任何改变的过程 。

11．平衡过程是 整个过程中始终保持热和力的平衡的过程 。

１2．热力系统的平衡状态是指在 不受外界影响 的条