高等工程热力学题库

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。

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

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。

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

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，

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

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

空调的热力学知识

随着生活条件的提高,空调也是“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家”，在此我粗略的介绍一下空调特别是变频中央空调的知识，及其用到的热力学知识及基本原理。简单分析一下空调的制热及制冷原理。

家用中央空调（又称为家庭中央空调）是一个小型化的独立空调系统。在制冷方式和基本构造上类似于大型中央空调。由一台主机通过风管或冷热水管连接多个末端出风口，将冷暖气送到不同区域，来实现室内空气调节的目的。它结合了大型中央空调的便利、舒适、高档次以及传统小型分体机的简单灵活等多方面优势，是适用于别墅、公寓、家庭住宅和各种工业、商业场所的暗藏式空调。家用中央空调技术含量高，拥有单独计费、停电补偿等优越性能，通过巧妙的设计和安装，可实现美观典雅和舒适卫生的和谐统一，是国际和国内的发展潮流。 “变频”采用了比较先进的技术，启动时电压较小，可在低电压和低温度条件下启动，这对于某些地区由于电压不稳定或冬天室内温度较低而空调难以启动的情况，有一定的改善作用。由于实现了压缩机的无级变速，它也可以适应更大面积的制冷制热需求。所谓的“变频空调”是与传统的“定频空调”相比较而产生的概念。众所周知，我国的电网电压为220伏、50赫兹，在这种条件下工作的空调称之为“定