研究生物理化学试题50道.doc

=精选公文范文，管理类，工作总结类，工作计划类文档，欢迎阅读下载=研究生物理化学试题精选50道研究生物理化学试题精选50道 1. 设地球大气的压力和温度的关系服从理想气体绝热公式： 求：大气的高度为多少？ 压力和温度随大气高度变化的规律。大气理论顶端温度为多少？ (15分，同济研究生试题，1997) 2. 一个抽气泵联于一个需降压的容器上，容器容积为,抽气的容积流量为/min,并保持不变，如容器内气温不变，试确定： 容器内气压自降至1bar所需时间。 容器内气体与周围环境的换热量及其方向 3. 如题图所示，若压缩过程12为可逆绝热过程时，问该过程是吸热还是放热过程？它与不可逆绝热过程12有何区别？两者中哪个过程耗功量大，大多少？4. 某热机工作于高温热源T1及低温热源T2之间，循环为1-2-3-4-1，其中1-2为等温吸热，2-3为绝热膨胀，3-4为等温吸热，4-1为定容吸热。求：画出循环的P-V及T-S图写出循环热效率的计算式。 5. 5kg水与温度To=295K的大气处于热平衡，若利用可逆热泵使水冷却到280K，求热泵需消耗的最小功量。 (1996，北航研究生试题，16分) 6. 一股1atm,20质量为1kg的空气流与另一股9atm,20质量为1kg的空气流进行可逆绝热混合，问：混合过程气流有无熵的变化？求出混合后空气流的压力。 7. 压力为410Pa，温度为25的空气不断通过阀门充入初始为真空态的储气罐，直到罐内压力达到410Pa时，关闭阀门。若过程为绝热，空气为理想气体，环境温度为20，Cp= kJ/kgK。求：过程终了时罐内气温。进入储气罐每公斤空气的熵变是多少？(1996,北航研究生试题，24分) 8. 某理想气体在汽缸内可逆绝热膨胀，当容积增至原容积的一倍时，温度40降至-40，膨胀过程中气体做功60 kJ/kg。若比热为定值，试求Cp与Cv值。 9. 家用压力锅上设有安全阀，确保锅内压力不超过99kPa。烧煮前锅内加入足量的水，锅内压力达到规定烧熟压力后供热减小，仅维持饱和条件，补充蒸汽拽55出安全阀之需，假设锅内刚好达预定压力时内含水及蒸汽混合物，锅的容积为，若pb=101kPa求：到达预定压力时液态水及蒸汽的质量。若烧煮过程为20分钟，最终液体水的质量为初态时总质量的1/2，求最大允许传热率 注3时,v?/kg,v?/kg,h?/kg,h?/kg,3K,s?/kgK u?/kg,u?/kg,s?/kg10试推导湿空气中水蒸气质量成分gH20=d/，其中d为含湿量。 11 若湿空气的压力p=1atm，温度t=30，其相对湿度?45%。试计算此湿空气中水蒸汽汽的质量成分gH2O已知： 注： 温度 102030 40 50 饱和压力12 如图所示，一空气制冷装置，按理想循环进行工作，空气进入膨胀机时t3=27，p2=4bar，绝热膨胀至p4=1bar，然后经冷室吸热后温度为t1=-7，已知制冷量为12000kJ/h。试计算该制冷循环。 13 容器的容积为，其中原储有温度为35，压力为10Pa，相对湿度?=的湿空气。现向容器内再充入温度为35，压力为310Pa的干空气，直至容器内总压力达到310Pa为止。整个充气过程中始终维持容器内的湿空气为35不变。 求：充入干空气质量 过程中与外界交换的热量 已知：35时：ps=10Pa 14，150，110Pa的水蒸气在一可逆过程中进行等温压缩，直到最终成为饱和555535液体。试求过程中与外界交换的功量与热量。t=150, p3s=1055Pa：K；t=150，p=110Pa的过热v?=/kg，h?=/kg，s?=/kg蒸气有：v=/kg，h= kJ/kg，s=/kgK 15 某风动工具用压力p=33105Pa的常温压缩空气驱动。今将压力p1=105Pa，温度t1=20的空气进入压气机气缸内，按多变过程压缩至原有容积的1/15，再经定压冷却至20后供驱动风动工具之用。试求：压气机内多变压缩过程中的多变指数风动工具每消耗1压缩空气，压气机所付出的功讨论降低压气机耗功的途径。 16某理想气体经历过程ab如图所示试判断比容va及vb哪个大？为什么？把过程中气体与外界交换的热量及功量表示在T-S图上。 17图示循环为迈耶循环写出迈耶循环各过程中系统与外界交换的功量与热量利用此循环证明理想气体的迈耶关系式。 18是非题 实际气体的压缩因子永远大于1。 ( ) 实际气体的绝热节流前后也可能出现温度不变的情况。( ) 渐缩喷管在任何压力条件下，缩小其出口面积都不影响出口处的状态参数。 ( )只有当比热为定值时，理想气体的定压比热和定容比热之间才存在下列关系：cpcv=R( ) 3 空气压缩式制冷循环装置里不能用节流阀代替膨胀机。( ) 刚性容器内湿空气温度保持不变时，若充入少量干空气，则容器内湿空气的含湿量d和相对湿度均减小。( ) 19 某储气筒内装有压缩空气，试问储气筒内压力最低为多少时，才能使在放气阀打开时，阀门附近出现结水现象。设当时当地大气压po=大气温度to=25。 20 某刚性容器内储有700的空气，其初始压力p1=，t1=5，为了使其温度升高到27，设空气为理想气体，比热为定值，试求： 需加入多少热量？ 若这些热量T2=400K的热源传给容器，则容器内空气与热源熵增为多少？ 若状态变化只是从一个功源吸收能量实现，则空气与功源的熵增又为多少？ (1994，同济，12分) 21 某一北方城市，将，干度为的蒸汽与取自外界-20，?=的空气混合调配成25相对湿度为50%的空气送入客房。试求每kg空气所需加入之蒸汽量。设当地大气压力为已知：t=-20，ps=；t=25 ,ps=;p=,h=/kg, h=/kg。 22 选择正确答案，将题号和字母写在答题纸上 根据第六届国际水蒸气会议规定： 三相点水的内能和熵为零 三相点液态水的内能和熵为零 三相点水的内能和焓为零 三相点液态水的内能和焓为零 绝热过程方程式pv=const适用于 理想气体绝热过程 理想气体可逆绝热过程 理想气体定比热可逆绝热过程 任意工质可逆绝热过程 k 工质经历可逆绝热过程后，其熵变?S1?2： 大于零 等于零 小于零 不确定 经不等温传热后： 热量的可用能和废热均减小 热量的可用能减小，废热增大 热量的可用能不变，废热增大 热量的可用能不变，废热减小 工质绝热节流后 焓不变，压力下降，温度下降，熵增大 焓不变，压力下降，温度不变，熵不变 焓不变，压力下降，温度不变，熵增大 焓不变，压力不变，温度不变，熵增大 湿饱和蒸汽定容加热，其干度x的变化为： x2x1 (B) x2x1或x2理想气体在多变过程中放热且温度升高，多变指数n为：0K(D) n? (8)气体在渐缩喷管中按等熵流动，背压pb音速a2之间有： (A) c2a2 (B) c2=a2 (C) c2相对湿度?变时，其含湿量d变化为： (A) d2d1 (B) d2d1或d223 一绝热活塞气缸装置，用一个绝热阀门与稳定流动的恒压6bar，恒温100的空气管道相接，开始气缸的容积为，缸内空气温度为40，压力为1bar，并与大气的压力po=1bar相等，然后打开绝热阀门向气缸充气，如果缸内压力保持不变，问当气缸容积达到时的平衡温度为多少？又有多少空气通过阀门流入了气缸？ 324一装有阀门的刚性容器内盛有某理想气体，其压力p1，温度等于大气温度To，然后打开阀门绝热放气，当容器内气体压力降至大气压力po时，关上阀门，经一段时间后，容器内气体与大气恢复到热平衡，此时气体压力为p2，如测得po，p1，p2等参数，如何确定此理想气体的比热比K？写出每一个热力过程计算步骤，得出K的结果表达式。 25 有限质量三个材质完全相同的物体，它们的比热容为常数，它们的温度分别为300K，300K，100K如无外来的功和热，试你在三个物体之间组成热机和制冷机运行。试问：直到热机停止运行时，其中一个物体所能达到的最高温度是多少？并画出热机和制冷机运行方向图。26 设热源温度TH=1300K，冷源温度等于环境温度To=288K，热机的工质吸热平均温度为T1=600K，放热平均温度T2=300K。已知热机的热效率?t是以工质吸放热的平均温度作为卡诺循环效率?c的80%，若热机从热源吸热100kJ 求： 吸放热量的可用能； 实际热机所做出的功； 热机和热源、冷源整个装置的熵的变化量； 整个装置的做功能力损失。 27 自蒸汽总管的湿饱和蒸汽取样，流入分离节流量热计，以确定其干度。已知总管中湿蒸汽的绝对压力p1=5bar，节流后蒸汽的压力和温度为1bar，120，经分离器分离出大?=/h，部分液相水，测得分离出水的质量流率为m水冷凝器将水蒸汽全部冷凝为饱和水，?=9kg/h，假设忽略不计分离器进出口压降，不计节流前流动能差，收集到水的质量流率为m4分离和节流是绝热的。试求： 将过程1234画在水蒸汽的图上 试确定蒸汽总管中湿蒸汽的干度 附：p(bar) ts() h?h? v? v? 1 5过热水蒸汽的物理性质： p=1bar,t=120时v=/kg; s=/kgK; h=/kg 3 28个人命题 下图为风冷热泵机组空气侧换热器结霜与空气温湿度的关系图。可以看出随温度升高，可能结霜的相对湿度降低，请解释这是为什么？ 29个人命题 空气源热泵机组制热工况运行时较制冷工况运行时制冷剂流量是大还是小？为什么？ 30 一活塞-气缸装置，中间有一完全透热的刚性隔板将它分为A、B两腔，隔板静止不动，气缸壁和上下两活塞面都是绝热的，A腔中有1kg初温为25，初压为1bar的空气；B腔中充有2kg空气，其初始温度也为25初压为2bar。现缓缓压缩B腔中空气，使A腔中的空气向大气做等压膨胀。试求：B腔中气体被压缩时的过程方程式及该多变过程的指数n 28. 概念题 试述准静态过程与可逆过程的区别。对简单的可压缩系统，容积功?w=pdv的使用范围是什么？ 20的空气通过膨胀能够达到的最大温度是多少？ 试证明工作于温度为TH和TL两个热源之间的一切不可逆的制冷机，其制冷系数?必定小于工作于两个相同热源之间的可逆制冷机的制冷系数。 气缸内储有完全不可压缩的流体，气缸的一端被封，另一端是活塞。气缸是静止的且与外界无热交换。问： 1. 活塞能否对流体作功？ 2. 流体的压力会改变吗？ 3. 若用某种方法把流体的压力从1bar提高到20bar流体的内能是否变化？焓是否变化？ 卡诺定理是否意味着“热效率越高的循环，其不可逆性就越小”？为什么？ 当内燃机循环最高压力和最高温度为限定条件时试用T-S图比较定容；定压；混合加热循环的压缩比；加热量及热效率。 为什么有温差的不可逆传热，其最后效果可归结为机械能的损失？ 多级压缩的中间冷却器有什么作用？为什么采用多级压缩中间冷却？ 29. 某活塞式压缩机，每分钟大气吸入的空气，经定熵压缩后充入容积为5m的储气罐中。已知大气压力pb=1bar，大气温度tb=15；充气前储气罐压力表读数为p1g=，温度为20；充入后储气罐压力表读数为p2g=6bar，温度为60，试求： 33 充入储气罐的空气质量和充气所花的时间。 在充气过程中储气罐中的气体与大气之间有无热交换？若有热交换，是吸热还是散热？为什么？ 30. 1kg理想气体进行可逆循环1-2-3-1，其中1-2是多变指数为n的过程，并知T1=300K，T2=600K。试求： 在p-v图及T-S图上定性的画出此循环； 指出过程1-2、2-3和3-1中热量q、功量w、内能变化?u和熵变?s的正负号； 计算该循环的热效率。 31. 湿空气中水蒸气的状态分别为图示中1、2、3所示。 在T-S图上表示该三点； 比较三个点所表示的状态下湿空气的下列各参数的大小 (a) 含湿量 (b) 相对湿度 (c) 焓 32. 1kg空气经历可逆过程a-b-c，其中a-b为多变指数n=0的多变过程，b-c为n=K的过程。已知Tb?600K，Ta?Tc?300K，若比热为定值，求过程a-b-c的热力学平均温度Tm. 33. 两卡诺机A和B串联工作，A机在627下获得热量并对温度为T的热源放热，B机从T温度热源吸取A机释放的热量后向27的冷源放热。求在热机输出功和效率相等两种工况下的热源的温度数值。 34. 设一储气筒内储有空气，如压力p=，温度t=30，经渐缩喷管流向压力为的空气间。如果喷管出口截面积为，求气流在喷管出口处各个状态参数、流速和流量。 35. 空气筒经历下列过程： (a) 多变过程将体积V1压缩到V1/6；(b) 在V1/6下冷却到t1；(c)在t1下膨胀到V1.求此循环中的总功和(a)过程中的作功之比，并将过程在p-v，T-S图上表示出来。 36. 若用电加热器在15分钟内将1000温度为17，压力为的水加热变为，干度为的湿绝热蒸汽。若液态水的比热近似取为cp=/kgK，大气环境温度为To=294K试求： 2 该加热器的功率p(kw)； 水蒸汽所获得的可用能(Qa)； 加热过程引起的作功能力损失(I?)； 已知：p=时ts?;h?/kg; 3K;v?=/kg;v?=?=/kg;s?/kg?K;s?=/kgm/kg3 37. 判断下列各题是否正确，说明为什么。 凡湿空气相对湿度越高其含湿量?也越大； 当?=0时，湿空气不含水蒸汽，全为干空气；因此当?=100%时，湿空气不含干空气，全为水蒸汽； 当?固定不变时，湿空气T越高则含湿量?越大； 当含湿量?固定不变时，湿空气温度越高则相对湿度?越小； 干球温度、露点温度和湿球温度的排列次序如下：35，19，8；?=50,000kg/h，比热cp=/kg38. 锅炉烟气空气预热器内烟气质量流量m烟K，流入时温度为315，流出时为205。空气流入温度37，比热cp=/kgK，流量为46500kg/h，若环境温度to=37，环境压力po=，烟气和空气的比热军可视为定值，求： 换热过程熵产及作功能力损失； 若在烟气和空气间设置一可逆热机，利用热机排热加热空气，求空气终温和热机功率。 39. 气缸-活塞系统内气体初始平衡态1经历不可逆过程达到终平衡态2，过程中从温度为600K的热源吸热100kJ，气体内能增加30kJ，然后经可逆过程返回初态。若气体仅与600K的热源发生热交换且在两过程中热源总熵变为/K，取气体为体系试计算： 体系在不可逆过程中作的功量； 体系在可逆过程中的穿热量和作功量； 体系在全部过程中的作功能力损失； 取气缸-活塞系统与热源为孤立系统，求此孤立系统作功能力损失。40. 活塞式内燃机的定容加热循环，其初始状态为p=，t=25，压缩比?(V1/V2)=8。对工质加入热量为780kJ/kg，工质视为空气。 画出循环的p-v图及T-S图； 计算循环的最高压力及最高温度； 求循环热效率和净功量； 分析提高循环热效率的热力学措施 41. 某动力循环中，工质分别向温度为1000K和1500K的热源吸热400kJ和194kJ。吸热过程中工质的熵变分别为/kgK和/kgK，工质向温度为280K的环境冷源放热，其熵变为-/kgK，试确定： 该循环能否实现？为什么？ 若循环能够实现，则循环净功Wo为多少？该循环的有效能损失为多少？ 42. 如图所示，温度为200，流量为6kg/s，流速为100m/s的空气流过管1和另一管2中温度为100，流量为1kg/s，流速为50m/s的空气绝热混合。混合后空气压力为4bar，管3直径为100mm，求混合后的气流速度和温度。43. 空气从状态1分别经可逆与不可逆绝热压缩到2与2?; 在p-v图上画出两过程； 在T-S图上用阴影线标出压气机耗功 1. 解：对题图分析： dp?gdzdp?dz v又据绝热过程微分方程式dpp?K?dvv?0 ?gdz?Kpdv?0kp0dvvz=gdz k?povovkkvodv=?gdz 0Kpovo(?k1K?11k?K?1Kpovo(v)K?1Kpovo=gz K?1v?K?1)vo00v0=gz =gz povo?RTo?287?(287?10)?81221 ?z?(kk?1RTo)/9?(?81221)/?28978? 压力随高度的变化关系：dp=-gdz 温度随高度的变化关系： ?dpdzdTdz?k?1pkkTRk?1g 大气理论顶端温度为多少 k?1g?dt kRTk?1gzdT?dz ?TokR0k?1g (T-To )= ?zkRk?=To?28978= ?z=?=? 2.(1)解抽走气体质量： ?m =p1VRT?p2VRT?VRT(p1?p2) 抽气泵抽气量：于抽气过程中其他压力不断变化则取微元时间分析： ?m?pVRTdt ?pVRT?VRTRT?VRT?pmVRT?m?则：0?dt?0pdt?pm?dt?0?pm?(p1?p2)/?pmV?V(p1?p2)?pVm 容器内气体与周围环境的换热量： ?(?)?0?dtpV?(m1?m2)u?pmVQ?(?Vp2VRT?p1VRT?)CvT?pmV R(p2?p1)Cv?pmV?(2?1?)?1? 3. 解：当1-2为可逆时： q?Tds?ds?0 ?q?0 ?w1?2,R?q1?2,R?(h2?h1)?w1?2,R?(h2?h1)?q1?2,R?0.?w1?2,R?w1?2,R 即：可逆过程中耗功量小于不可逆绝热过程中耗功量。 4. 解：?t?1?q2q1?1?q4?3q4?1?q1?2?1?T2(S3?S4)Cv(T1?T2)?T1(S2?S1) 5. 解： ToTo?T)?w?1/?2?1/(?ST?STo?0m?Cp?lnT2T1?1To?0 5?1295?0?1?295?1?2?5?(295?280)? ?Sisul?S工质?S环境?06. 解：据 ?S环境?0?S工质?0 ?S工质?m1(Cplnc12TT1?Rlnc222?p1p1)?m2(CplnTT2?Rln?p2p2)?0m1(h1?2)?m2(h2?)?(m1?m2)?(273?20)?(273?20)?2?TT?293K?x1?pp1?x2?p?(1?x1)pp2x1?n1n1?n2? 7. 解： ?moho?mumo?m?ho?uCpTo?CvTT?CpCv?To?(273?25)?/kg?K ?S?Cpln 8. 解： wt?h1?h2?Cp(T1?T2)Cp?wtT1?T2?T2T1k6040?(?40)?Rlnp2p1?/kg?K?S?Cpln?p2p1?(v1v2)?0?Rln(v1v2)?012)Cp/Cvk(273?40)(273?40)?