工程热力学 模拟试题与答案汇编

工程热力学模拟试题与答案汇编1、孤立系统是指与外界没有物质交换和能量交换的热力系统。2、在p-v图上，过程曲线与横坐标所围成的面积代表循环净功。3、水蒸汽的焓和热力学能是温度的单值函数。4、公式q=Δu+w适用于闭口系中的任何工质的可逆过程。5、在两恒温热源之间工作的可逆热机，热效率高低取决于高温热源和低温热源温度。6、工质完成一个不可逆循环后，其熵变化增加。7、在相同的温度变化区间内，理想气体经历一个定容过程时，其热力学能变化量比经历一个定压过程时小。8、能够引起开口系统熵变化的机理不包括质量交换。9、当含湿量不变时，温度升高相对湿度会减小。10、闭口系统经历不可逆绝热过程后，系统的熵会增大。二、填空题1、露点温度是湿空气在一定条件下冷却开始结出露珠时候的温度。2、在稳定流动的开口系统中，技术功的计算式是W=∫(p1-p2)dV。3、提高郎肯循环热效率的措施有增加高温热源温度、降低低温热源温度和提高等温膨胀过程的温度。4、压缩蒸汽制冷理想循环是由等熵压缩、等温冷凝、定压膨胀和定压吸热四个过程依次组成。5、提高定容加热理想循环热效率的措施是增加高温热源温度和降低低温热源温度。6、使气流速度由亚声速提高到超声速应选用收缩形状的喷管。7、分压力定律的内容是在混合气体中，每种气体分压力与该气体在混合气体中的摩尔分数成正比。三、简答题：无。1、根据孤立系统熵增原理，系统内的熵可以增加也可以减小，只要与外界构成的孤立系统熵不减小就可以。这种说法不对。2、过程 Q(KJ) W(KJ) ΔU(KJ)1-2 657 -507 1502-3 -214 -250 -4643-1 -64 -0 -64循环净功量：219KJ循环热效率：0.2333、最高热效率：ηt=1-(T1/T2)=1-(200/600)=0.67最大制冷系数：ε=COP=1/(ηt-1)=34、在P-v图上，该过程为直线，起点为状态1（30℃，0.001044m³/kg），终点为状态2（200℃，0.0393m³/kg）。在T-s图上，该过程为等熵过程，起点为状态1，终点为状态2。5、在P-v图上，该过程为右上方斜线，起点为状态1，终点为状态2。在T-s图上，该过程为等熵过程，起点为状态1，终点为状态2。该过程对外做功，因为温度降低导致了体积的增大，需要外部压力进行功的补偿。四、计算题1、(1)循环净功量：W=Q1-Q2=U1-U2=mcv(T3-T4)-mcv(T2-T1)=0.057MJ(2)循环热效率：η=1-Q2/Q1=1-(T2/T1)=0.3982、循环净功：W=Q1-Q2=h1-h2”-h2’+h1=2323.33KJ/kg循环热效率：η=W/Q1=(h1-h2”-h2’+h1)/h1=0.507工程热力学2一、选择题1.与外界有质量交换的系统是开口系统，同时它可能是封闭系统或孤立系统，因此选项为D。2.热力学平衡态是指系统同时处于热平衡和力学平衡，因此选项为B和D。3.工质经过一个循环，又回到初态，其熵不变，因此选项为C。4.下面过程可能是可逆过程的是自由膨胀，因为它没有耗散效应，也没有有限温差下的热传递或机械能传递，因此选项为C。5.δq=dh-vdp的适用范围是理想气体，闭口系统，任意过程，因此选项为A。6.对空气而言，多变指数n=1.6的多变过程比热容是定容比热容的0.65倍，因此选项为A。7.湿饱和蒸汽的状态由压力与干度决定，因此选项为B。8.为降低活塞式压气机的耗功，应尽量采用等温压缩过程，因为等温压缩过程的耗功最小，因此选项为C。9.提高制冷剂的蒸发温度并降低其冷凝温度，可以提高蒸汽压缩制冷理想循环的制冷系数，因此选项为A。10.当湿空气定压降温时，若含湿量保持不变，则湿空气的相对湿度会减少，因为相对湿度与温度有关，温度降低时相对湿度会减少，因此选项为B。二、填空题1.热力过程中系统工质的Δh取决于过程的初末状态，而与过程的路径无关。2.若空气中氮气和氧气的摩尔分数分别为79%和21%，大气压为0.1MPa，则氧气的分压力为0.021MPa。3.定温过程中开口系统对外做的技术功wt=q。4.某一种理想气体，绝热指数k=1.35，气体常数Rg=245J/(kg·K)，则该气体的定容比热容cv=182.22J/(kg·K)，定压比热容cp=245J/(kg·K)。5.在朗肯循环的基础上采用再热措施的主要目的是提高末级排气温度，以提高末级排气的压力和温度，从而提高循环效率。=0.718kJ/(kg·K)，cp=1.005kJ/(kg·K)）。6、提高定容加热内燃机理想循环热效率的主要措施是增加高温热源温度和降低低温热源温度，同时减小内部能量损失和摩擦损失。7、闭口系统经过可逆过程后熵减小，该系统与外界交换热量时热量的吸收效率会提高。8、在高温和低温热源相同的情况下，一切可逆循环的热效率都相同，都高于不可逆循环的热效率。9、制冷系数的通用表达式是制冷量与所消耗的功率之比。1、卡诺循环的热效率可以表示为1减少低温热源温度与高温热源温度之比。2、根据理想气体状态方程，可以推导出定压比热容和定容比热容之间的关系为cp=cv+R。3、在p-v图和T-s图上，工质膨胀、吸热且降温的过程是从左下方的状态点向右上方的状态点移动，工质压缩、吸热且升温的过程是从右上方的状态点向左下方的状态点移动。4、夏日冰箱开机工作后，室内温度会逐渐凉爽，因为冰箱内部的制冷剂会吸收室内的热量并排出到外面，从而使室内温度下降。5、准平衡过程和可逆过程都要求系统内部平衡，但可逆过程还要求与外界作用时没有耗散，两者的区别在于可逆过程是一种理想化的过程，而准平衡过程是实际过程中的近似。1、汽轮机的功率可以通过热力学第一定律计算，即功率等于进口蒸汽的焓值减去出口蒸汽的焓值再减去散热损失。代入数据计算可得汽轮机功率为P=15*(3150.3-2211.8)*1000-14=34.07MW。2、根据理想气体绝热过程的方程，可以计算出状态1和状态2的比热比分别为1.4和1.3。根据比热比的大小关系，可以得知该过程是从状态1变化到状态2，因为在不可逆绝热过程中，气体的比热比会增加，而状态1的比热比大于状态2的比热比。根据绝热过程的方程，可以计算出该过程的熵变为Δs=cvln(T2/T1)+Rln(p2/p1)，代入数据计算可得Δs=0.642kJ/(kg·K)。1.下面的说法正确的是：A）系统经历不可逆过程后熵必然增加；2.理想气体在某一过程中对外界的膨胀功为W，该过程可能是：B）v=const.定容过程3.P-v图中，过程曲线下面的面积表示：A)作功量4.下面关于湿空气的说法正确的是：A）水蒸气含量不变，则相对湿度不变；5.两个恒温热源间工作的热机A、B均是可逆循环，A机工质是理想气体，B机是水蒸汽，则其热效率ηA和ηB：A）相等6.对于一种确定的理想气体，在不同温度下（Cp-CV）是：B）不是同一定值7.如果热机从热源吸热100kJ，对外作功100kJ，则：C不违反第一、第二定律8.欲使闭口系统的工质在过程中熵减小，该过程肯定是：A）可逆过程9.一个橡皮气球在太阳下被照晒热，气球内的压力反比于气球的容积，则气球内的气体进行的是：A）定压过程10.提高卡诺循环热效率的措施有：B）增大高温热源和低温热源的温差三、简答题1.什么是可逆过程？可逆过程的条件是什么？可逆过程是指系统经历的过程，可以在任何时候反转，使系统回到原始状态，而不对系统或其周围的环境产生影响。可逆过程的条件是：系统和外界之间无摩擦、无热传导、无粘滞等能量损失，系统和外界之间的温度差异无限小。2.什么是卡诺循环？卡诺循环的热效率公式是什么？卡诺循环是一种理论上的最高效率热机循环，由等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩、绝热压缩四个过程组成。卡诺循环的热效率公式为：η=1-(T2/T1)，其中T1为高温热源的温度，T2为低温热源的温度。3.什么是熵？熵增加的原因是什么？熵是一个系统的无序程度的度量，代表系统的混乱程度。熵增加的原因是因为系统内部的能量分布变得更加分散，系统的无序程度增加。这可以是由于无法避免的能量损失、热传导、分子碰撞等因素导致的。2、平衡状态的定义是系统各部分之间的宏观性质不随时间变化的状态。3、多变指数为n（n≠1）的过程中，系统从温度T1升到T2，工质的绝热指数为k，定容比热容为cV，则在此工程中系统吸收的热量为Q=cV(T2-T1)/(1-k)。4、热力学第二定律的开尔文说法是不可能从单一热源吸热并将其完全转化为功而不产生其他影响。5、汽油机定容加热理想循环由绝热压缩、等容加热、绝热膨胀和等容放热四个过程组成。6、干度是指单位质量的空气中实际水汽含量与该温度下空气中最大水汽含量的比值，相对湿度是指空气中实际水汽含量与该温度下空气中最大水汽含量的比值乘以100%。7、在开口系统的稳定流动过程中，若入口焓值为100kJ/kg，出口焓值为200kJ/kg，吸热100kJ/kg，入口流速为40m/s，出口流速为12m/s，入口与出口的势能差忽略，则该系统对外的做功量为100kJ/kg-12m/s^2/2-40m/s^2/2=44kJ/kg。8、孤立系统是与外界不进行物质和能量交换的系统。三、简答题1、准平衡过程是指系统在过程进行时偏离平衡态的程度很小，随时都能恢复平衡态的状态变化过程；可逆过程是指一个过程完成后，系统可经原途径逆向返回原来状态，与之相关的外界也能回到初始状态不留下任何变化的过程。二者的区别在于可逆过程是准平衡过程的特例，即准平衡过程中还需要满足一定的条件才能实现逆向过程。2、该过程是从状态1变化到状态2，因为从状态1到状态2时，温度和压力均增加，符合绝热过程的特点。3、（1）在P-v图中，该过程为斜向上的直线，表示压力和体积同时增加；在T-s图中，该过程为斜向下的直线，表示熵和温度同时减小。（2）在P-v图中，该过程为向右下方的曲线，表示体积增加，压力减小；在T-s图中，该过程为向右上方的曲线，表示熵增加，温度减小。4、在T-s图上，朗肯循环由四个过程组成：等熵压缩、等压加热、等熵膨胀和等压放热。热效率表达式为η=(T3-T4)/(T2-T1)，提高热效率的措施包括增加高温热源温度、降低低温热源温度、提高等熵膨胀的过程压力和降低等熵压缩的过程压力等。5、（1）不可以实现，因为循环净功为正数，违反了热力学第二定律，不是可逆循环。（2）可以实现，因为循环净功为正数，符合热力学第二定律，是可逆循环。区别和联系：准平衡过程只考虑系统内部的平衡，而不考虑系统和外界的相互作用。可逆过程既要求内部平衡，也要求系统与外界之间不存在耗散效应。因此，可逆过程必然是准平衡过程的一种特例。在绝热过程中，熵不能减小。假设过程为1—>2，则过程中的熵变为：Δs=cpln(T2/T1)-Rln(p2/p1)=0.092kJ/(kg·K)，因此熵增加，过程即为从1至2。循环过程包括以下四个过程：1-2绝热膨胀，2-3定压放热，3-4绝热压缩，4-1定压吸热。根据热力学第一定律，循环的热效率为ηt=(Wnet/Q1)=1-(Q2/Q1)，其中Q1为吸热量，Q2为放热量。根据题目给出的数据，热效率为ηt=1-T2/T1=0.85。计算题：1、对于这个循环过程，可以在p-v图和T-s图上画出三个过程：1-2为向下的垂直