工程热力学2018试卷B 试卷标准答案.doc

浙江科技学院考试试卷 专业班级 学号 姓名 装订线 浙江科技学院2017- 2018 学年第 1 学期 B试卷标准答案考试科目 工程热力学 考试方式 闭 完成时限 120分钟 拟题人 许友生 审核人 批准人 2018 年1 月 9 日 机械与汽车工程 学院 2016年级 能源与环境系统工程专业题序一二三四五六七八九十总分加分人复核人得分签名命题：得分一、 是非题（每小题2分，共20分）1. 任何没有体积变化的过程就一定不对外做功。（错误）2. 气体膨胀时一定对外做功，气体压缩时一定消耗外功。（错误）3. 进行任何热力分析都要选取热力系统。（正确）4. 水蒸气在等压汽化过程中温度不变。（正确）5. 稳定状态不一定是平衡状态。（正确）6. 热力学第二定律可以表述为“机械能可以全部变为热能，而热能不可能全部变为机械能”。（错）7. 理想气体定温膨胀过程中吸收的热量可以全部转换为功。（正确）8. 若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的必大于可逆过程途径的。（错误）9. 内燃机理论循环中压缩比愈大，其理论效率越高。（正确）10. “循环功越大，则热效率越高”；“可逆循环热效率都相等”；“不可逆循环效率一定小于可逆循环效率”。（错误）二、 选择题（每小题2分，共20分）得分 1 当系统从热源吸收一定数量的热量时，工质绝对温度-，则系统熵的变化- 热量转变为功的 程度（ A ）A 越高/越小/越大 B 越高/越大/越大 C 越低/越小/越小 D 越低/越小/越大 2由封闭表面包围的质量恒定的物质集合或空间的一部分称为（ C ） A 封闭系统 B 孤立系统 C 热力学系统 D 闭口系统3与外界只发生功的交换的热力系统，不可能是（ C ） A 封闭系统 B 绝热系统 C开口系统 D B+C4关于状态变化过程( C ) 非静态过程在压容图上无法用一条连续曲线表示；系统进行了一个过程后，如能使系统沿着与原过程相反的方向恢复初态，则这样的过程称为可逆过程；内外平衡是可逆过程的充分和必要条件； 只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。A 对 B 对 C 对 D 对5在T-s图上，某熵增加的理想气体可逆过程线下的面积表示该过程中系统所( A )。 A 吸收的热量 B对外作的功量 C放出的热量 D 消耗的外界功量6不考虑化学反应和电磁效应的热力系统，过程的不可逆因素是( D )A耗散效应 B有限温差下的热传递 C 自由膨胀D A+B+C 7卡诺循环包括( C )过程 A 定容加热，定容放热，绝热膨胀，绝热压缩 B 定温加热，定温放热，绝热膨胀，绝热压缩 C 可逆定温加热，可逆定温放热，可逆绝热膨胀，可逆绝热压缩 D 可逆定压加热，可逆定压放热，可逆绝热膨胀，可逆绝热压缩8在P_V图上，某比容增加的理想气体可逆过程线下左侧的面积表示该过程中系统所( C ) A作的膨胀功的大小B 消耗外界功的答案小 C作的技术工的大小D消耗的热量9下列说法中( D )不对 理想气体经过绝热节流后，温度不变，熵值也不变； 不论进行何种热力过程，理想气体的比热不可能小于零；任何系统的不可逆过程，其熵值一定增加；功不是状态参数，内能与流动功之和也不是状态参数A B C D 10对于一定质量的理想气体，不可能发生的过程是( D ) A 气体放热，压强增大 B 气体放热，温度不变 C 定温放热，压强增大 D 定温压缩，气体吸热三、 简答题。（每小题6分，共12分）得分1. 既然压缩过程需要消耗功，为什么内燃机或燃气轮机装置在燃烧过程前要有压缩过程？ 答：对于内燃机或燃气轮机，都是靠高温高压的气体工质推动活塞或叶轮机械来对外做功的（即膨胀降压过程）。为了连续地输出有用功，就必须连续地产生高温高压的气体工质，因此在燃烧过程前要进行压缩过程，主要目的是提高气体工质的压力，同时工质温度也有所提高。2. 理想气体定温膨胀过程中吸收的热量可以全部转换为功，这是否违反热力学第二定律？为什么？答：理想气体定温膨胀过程中吸收的热量可以全部转换为功，这个过程不违反热力学第二定律。因为在上述过程中，气体的体积变大，也就是说这个热量全部转换为功的过程引起了其它变化，所以不违反热力学第二定律。同时，理想气体定温膨胀过程仅仅是一个单独的过程，而不是一个循环，这就意味着这个过程不能连续不断地将热量全部转换为功，因此从这个角度来讲上述过程也不违反热力学第二定律。四 证明题：（13分）得分微元准静态过程的膨胀功为，证明不是全微分？证明：不是全微分，证明如下：对于函数z如果要满足全微分，必要条件为：而只能表示为一个变量的微分关系，不能满足充要条件，故不是全微分。或者：而，所以不是全微分。五 计算题（其中第1道15分，第2道20分，共35分）得分 1. 空气在气缸中由初状态T1=300 K、p1=0.15 MPa进行如下过程： (1) 定压吸热膨胀，温度升高到480 K； (2) 先定温膨胀，然后再在定容下使压力增到 0.15 MPa，温度升高到 480 K。试将上述两种过程画在压容图和温熵图中；利用空气的热力性质表计算这两种过程中的膨胀功、热量，以及热力学能和熵的变化，并对计算结果略加讨论。解 ： (1)、(2)要求的两个过程在P-V图和T-S图中表示如图a、b所示。(1) 空气按理想气体处理，查附表5得： 时，时，所以 对定压吸热膨胀过程有 (2) 对11 2即先定温膨胀，然后再定容压缩过程有对 11 定温膨胀过程： 所以 对 12定容压缩过程：Wv = 0 图 a 图 b因为 12 是定容过程，所以因而 或 所以对整个112过程来说有：（第二项是0，结果：40。48）现将(1)、(2)计算结果列表如下：Wq1(p)51.678182.30130.630.47560.28352(T-V)40.48171.11130.630.47560.2366讨论：A）(1)、(2)两个过程的状态参数的变化量是相等的：如、与具体过程无关，而只与始终两状态有关，进一步表明状态参数的特性。B） (1)、(2)两个过程的传热量q和作功量W是不同的，说明q、W与具体过程有关：定压过程的吸热量和作功量都比先定温后定容过程要多。2 有一闭口系，从状态1经过a变化到状态2（图）；又从状态2经过b回到状态1；再从状态1经过c变化到状态2。在这三个过程中，热量和功的某些值已知（如下表中所列数值），某些值未知（表中空白）。试确定这些未知值。过 程热量Q / kJ膨胀功W / kJ1-a-210（7）2-b-1-7-41-c-2（11）8 解 ： 关键在于确定过程 12的热力学能变化，再根据热力学能变化的绝对值不随过程而变，对三个过程而言是相同的，所不同的只是符号有正、负之差