工程热力学习题答案

【篇一：工程热力学试题答案】

Pclass=txt＞《工程热力学》课程期末考试试卷答案

授课系别：机电工程学院适用班级：车0601-车0602考试形

式：闭卷

班级：姓名：学号：

二、选择题(将正确答案对应的字母填入括弧中，每题1

分，共15分)

1、系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于

(a)o

(a)

系统的初、终态；

(b)

系统所经历的过程；系统的燧变。

(c)(a)和(b)；(d)

2、不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只

能是(a)o

(a)全部水变成水蒸汽(b)部分水变成水蒸汽

(c)部分或全部水变成水蒸汽(d)不能确定

3、工质煽减少的过程(b)

(a)不能进行(c)

(b)

可以进行

必须伴随自发过程才能进行

4、闭口系统功的计算式w=ul—u2(a)

(a)适用于可逆与不可逆的绝热过程。(b)只适用于绝热自由

膨胀过程。(c)只适用于理想气体的绝热过程。(d)只适用于可

逆绝热过程。5、下面那个过程是可逆过程。(c)

(a).可以从终态回复到初态的(b).没有摩擦的(c).没

有摩擦的准静态过程(d).没有温差的6、不可逆循环的烯产必

然是(b)o

as等于零bs大于零c、小于零7s确定湿蒸汽状态的一组

参数是c

(a)p、t;(b)v,v(c)t,x(d)上述三者之一

8、同一地点，普通锅中的开水与高压锅中的开水

(d)

（a）温度相同，压力不同；（b）压力相同，温度不同（c）压力

相同，温度相同；（d）压力不同，温度不同9、在所列的压力中哪

个不是状态参数（b、c）。

a、绝对压力b、分压力c、表压力10、功损来自于

（C）O

a、不等温传热b、物质交换c、运动摩擦11、不可逆损失

来源于（a、b、c）o

a、大于lb、等于1c＞小于1

三、简单计算：（每题10分，共30分）

（-）某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安

装有压力表，如下图所示。压力表b上的读数为75kpa,压力表c

上的读数为0.llmpa0如果大气压力为97kpa,试确定压力表a上

的读数及容器两部分内空气的绝对压力。（10分）

解:pl=pcpb=0.llmpa0.097mpa=0.207mpa

Vpl=pbp2Ap2=pl-pb=0.207-0.075=0.132mpaVp2=pa

pbApa=p2~pb=0.132-0.097=0.035mpa

（二）系统经一热力过程，放热8kj,对外作功26kjo为使

其返回原状态，对系统加热6kj,问需对系统作功多少？

解：根据能量方程有

ql??ul?wlq2??u2?w2

2w2?ql?q2?w?ul???u2?ql?wl?w2?ql

w2?ql?q2?wl??8?6?26??28(kj)

(三)请画出朗肯循环的p-v图、t-s图和h-s图并推导朗肯

循环的热效率。

解：p-v图、t-s图和h-s图如下：

汽轮机作功；

ws,l?2?hl?h2

凝汽器中的定压放热量：水泵绝热压缩耗功：

q2?h2?h3

ws,3?4?h4?h3

锅炉中的定压吸热量：

ql?hl?h4

泵功一般很小，占0.81%,忽略泵功

所以，朗肯循环的热效率为：

?t?

hl?h2hl?h3

四、证明题:（10分）

有二物体质量相同，均为叱比热容相同，均为cp

（比热容为定值，不随温度变化）oa物体初温为ta,b物体

初温为tb（tatb）o用它们作为热源和冷源，使可逆热机工作

于其间，直至二物体温度相等为止。试证明：二物体最后达到的

平衡温度为

tm?atb

［证明］tm可由计算熠增办法证明。将热源ta、冷源tb和热

机考虑为一个孤立系，因整个过程是可逆的，因此?s弧?0

?s弧??sa??sb??s热机

?m?

即

?qt

?m?

?qt

?0

dttmdt??mcp?t

btt

tt

?mcplnm?mcplnm?O

tatb

tm

mcp?t

a

In

tmttt?lnm?tatmtatm

所以

tm?

五、综合应用题：(每题15分，共30分)

(-)某热机在每个循环中从tl=600k的高温热源吸收

ql=419kj的热量和可逆地向t2=300k的低温热源假设分别排出

(l)q2=209.5kj；(2)q2=314.25kj；(3)q2=104.75kj热量,请

分别利用卡诺定理、孤立系统炳增原理、克劳休斯积分不等式计

算证明，在这三种情况中，哪个是不可逆的、哪个是可逆的和哪

个是不可能的？并对不可逆循环计算出其不可逆损失，大气环境

温度to=300k(20分)

1.采用孤立系统爆增原理证明

?qq?419209.5

??0,可逆⑴(?s)孤?1?2?

tlt2600300(2)(?s)孤?(3)(?s)孤?

?qlq2?419314.25

????0.3492kj/k?O,不可逆tlt2600300?qlq2?419104.75

????0,不可能tlt2600300

(4)l?tO(?s)孤?300?0孤492?104.76kj2,采用卡诺定理证

明t300

?0.5?tc?l?2?l?

tl600(l)?t?l?

q2209.5?l??0.5??tc可逆ql419

q2341.25

?l??l?O,75?0.25??tc,不可逆

ql419q2104.75?l??l?0.25?0.75??tc,不可能ql419

(2)?t?l?(3)?t?l?

(4)l?104.76kj

3,采用克劳修斯积分计算证明

q?q2419?209.5

???0,可逆

(1)1?

tlt2600300

⑵⑶

ql?q2419?314.25?????0.3492kj/k?0,不可逆

tlt2600300ql?q2419?104.75????0,不可能tlt2600300

(4)l?104.76kj

(二)已知活塞式内燃机定容加热循环的进气参数为pl=O,1

mpa、tl=50℃,压缩比??6,加入的热量ql=750kj/kg。试求循

环的最高温度、最高压力、压升比、循环的净功和理论热效率。

认为工质是空气并按定比热容理想气体计算。

［解］活塞式内燃机定容加热循环的图示见a)、b)图示

(a)

(b)

???0

?1.4,理论热效率由(6-5)式得：

?t,v?l?

1

?

?0?l

?1?

16

1.4?1

?51.16%

循环净功w0?ql??tv?750?0.5116?387.7kj/kg

最高温度t3须先求出t2,因1?2过程是等嫡过程，由(3-89)

式得

vl?t2?tl???

?v2?

?0?l

?(273.15?50)??6?

1.4

?661.71k

因为ql?ql

v?cv(0t?3t)2

ql750所以t3?tma??t??66L71?1706.28kx2

cvO

0.718

最高压力p3须先求出p2和?2?3过程是定容过程，因此

??即??

p3t3

?

p2t2

1706.28

?2.5786

661.71

所以p3?pmax???p2

?vl?

p2?p?l?

?v2?

?0

?1?61.4?12.2860bar

则p3?2.5786?12.2860731.6807bar

【篇二：工程热力学试卷与答案】

号，每题1分，共10分

1、热力系是指所有参与热力过程的物体群()o

2、绝热闭口系的嫡增就是孤立系的嫡增()o

3、状态方程是描述状态参数之间关系的方程（）o

4、平衡状态是指在没有外界作用的条件下，热力系宏观性质

不随时间变化的状态（）。

5、通用气体常数对实际气体和理想气体都是一个不变的常数

（）°6、工质经过不可逆过程的嫡变必然等于经历可逆过程的

埔变（）。7、理想气体的热力学能、培和燧都仅仅是温度的单

值函数（）。8、理想气体绝热节流后温度不变（）o

10、任何动力循环，循环净功w0总等于循环净热量q0,即总

有w0=q（90）

二、选择填空；每题1分，共10分

1、绝热系与外界没有（）交换。

a、热量b、物质c、功

2、在所列的压力中哪个不是状态参数（）。

a、绝对压力b、分压力c、表压力

3、功损来自于O。

a、不等温传热b、物质交换c、运动摩擦

4、不可逆损失来源于。。

a、运动摩擦b、不等温传热cs任何耗散效应

6、渐缩喷管出口气体的流速是()0

a、mlb>mlc、m=l

7、不可逆循环的嫡产必然是Oo

a、等于零b、大于零c、小于零

8、卡诺热机效率比实际热机效率()。

a、小b、二者相等c、大

a、大于1b、等于1c、小于1

a、大于1b、等于1c、小于1

三、指出下列各对概念之间主要的区别每题2分，共10分

1s理想气体与实际气体

2、定容比热与容积比热

3、可逆过程与不可逆过程

4、场流与燃产

5、饱和湿蒸气与饱和湿空气

四、某容器被一刚性壁分成两部分，在容器的不同部位安装

有压力表，如下图所示。压力表b上的读数为75kpa,压力表c

上的读数为0.llmpa。如果大气压力为97kpa,试确定压力表a上

的读数及容器两部分内空气的绝对压力。（10分）

五、某热机在每个循环中从tl=600k的高温热源吸收

ql=419kj的热量和可逆地向

t2=300k的低温热源假设分别排出（l）q2=209.5kj；（2）

q2=314.25kj；（3）

q2=104,75kj热量，请用两种方法计算证明，在这三种情况

中，哪个是不可逆的、

哪个是可逆的和哪个是不可能的？并对不可逆循环计算出其

不可逆损失，大气环境温度t0=300k（20分）

,,锅炉总加热量，并已知各点值如下：，，

,初温，

,抽汽，试求：（1）锅炉内水的质量流量；

（2）两台水泵总耗功率；（3）汽轮机作功率；（4）冷凝器放热；

（5）循环热效率。（25分）

八、蒸汽动力循环中，蒸汽轮机排气压力（5分是否越低越

好？降低有哪些限制？

2007年秋季学期工程热力学答案（a卷）一、

L(-)；2.(+)；3.(―)；4,(+)；5,

(一)；6.(+)；7.(一)；

8.(+)；

9.(一)；10.(+)0

1.a；2.b、c；3.c；4.a、b、c；5.a、c；6.a>c；

7.b；8.a、b、c；9.a、

b、c；10.a0

1.可逆过程沿原路反向进行使系统恢复到原状态之后，给系

统和外界均没有留下任何影响；不可逆过程沿原路反向进行使系

统恢复到原状态之后将给外界留下某种不可消除的影响。

2.二者差异在体积和作用力上，理想气体分子本身无体积，

分子间无作用力，而实际气体恰恰相反°

3.二者计量的基础单位相同，容积比热是以单位体积(容积

m3)来计算：而定容比热是以单位质量(kg)来计算，而且比容

是不变的。

4.二者差别在于起因不同。嫡流来自热力系与外界间的相互

作用（热量交换、质量交换）引起的燧的变化量；埔产来自热力

系内部不可逆因素（内摩擦、内热流等）所造成的炳的产生量。

5.二者差别有二，其一，湿蒸气是一种化学成分h2。构成

的，而饱和湿空气是

空气和水蒸气多种化学成分构成的：其二，饱和湿蒸气是饱

和液体（水）和干饱和蒸汽的混合物，其中水和蒸汽都是饱和

的；饱和湿空气虽是干空气和水蒸气的混合物，其中水蒸气是饱

和的，但空气远未达到饱和。

四、

解：pl=pcpb=O.llmpa0.097mpa=0.207mpa

Vpl=pbp2Ap2=pl-pb=0.207-0.075=0.132mpa

Vp2=papb/.pa=p2-pb=0.132-0.097=0.035mpa

五、

1.采用孤立系统炳增原理证明（1）,可逆（2）,不可逆

（3）,不可能（4）

2,采用卡诺定理证明

⑴可逆（2）,不可逆⑶,不可能（4）

3.采用克劳修斯积分计算证明（1）,可逆（2）,不可逆

（3）,不可能（4）

六、

（1）甲烷视为定比热理想气体，绝热节流过程温度不变，因而

其比嫡的增加为

【篇三：工程热力学（严家威）课后答案】

/p>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0

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，或是运动，变化，二者必居其

-o但是二者也有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东

西有条件地统一在一起了。这个条件就是：在内部平衡过程中，

当外界对热力系的作用缓慢得足以使热力系内部能量及时恢复不

断被破坏的平衡。

4、“过程量”和“状态量”有什么不同？

答，状态量是热力状态的单值函数，其数学特性是点函数，

状态量的微分可以改成全微分，这个全微分的循环积分恒为零；

而过程量不是热力状态的单值函数，即使在初、终态完全相同的

情况下，过程量的大小与其中间经历的具体路径有关，过程量的

微分不能写成全微分。因此它的循环积分不是零而是一个确定的

数值。

习题

1-1一立方形刚性容器，每边长1m,将其中气体的压力抽

至1000pa,问其真空度为多少毫米汞柱?容器每面受力多少牛

顿？已知大气压力为0.hnpa。

［解］:⑴

pv?pb?p?(O.l?106pa?1000pa)/133.3224?742.56mmhg

b?p)(2)f?a?p?a(p

?lm2?(0.l?106pa?1000pa)?99000n

1-2试确定表压为0.Olmpa时u型管压力计中液柱的高度

差。

(l)u型管中装水，其密度为1000kg/m3；

(2)u型管中装酒精，其密度为789kg/m3。

［解］:由(1-6)式，pg=?g?z,得到?z二

(1)?z水pgg0.01?106???l.0197m?1019.7mm?水

gl0?9,80665pg

0.01?106

???1,2494m?1292.4mm?酒精g789?9.80665pg(2)?z酒精

?此题目的目的是练习如果通过u型管压力计的液柱高度差计

算表压力。

1-3用u型管测量容器中气体的压力。在水银柱上加一段水

图(12),测得水柱度850mm,汞柱度520mm。当时大气压力为

755mmhg,问容器中气体的绝对压力为若干？

［解］:水柱高，汞柱高级大气压力之间之和即为容器中气体

的

绝对压力，但各种压力单位要经过换算。

p?ph2o?phg?b

?850?9.806375?(5207955)?133,3224

?178320pa?l.7832bar

图1-12

1-4用斜管式压力计测量锅炉管道中烟气的真空度。管子的

倾角??30?,压力计中使用密度为800kg/m3的煤油。倾管中液柱

长度为l=200mm。当时大气压力b=745nunhg,问烟气的真空度为若

千毫米汞柱？绝对压力为若干毫米汞柱？

［解］:(1)根据式(1-6)式有

pv???

g??lsin30?

?800?9.80665?0.2?0.5

=784,5pa=80mmh2o

(2)根据(1-5)式有

p?b?pv?745?784,5?750062?10?3

?739.12mhg图1-13

?此题目的练习真空度，绝对压力，表压之间的关系及压力

单位之间的换算关系Q

1-5气象报告中说，某高压中心气压是1025毫巴。他相当于

多少毫米汞柱？它比标准大气压高出多少毫巴？

［解］；p?1025mbar?l.025bar?l.025?750.062?768.81mmhg

?P?P?P标

准？768.81?760=8.81mmhg=8.81/0.750062=11.75mbar或

?p?p?p标准?L025?l,01325?0,01175bar?ll.75mbar

?此题目的练习压力单位换算

1-6有一容器，内装隔板，将容器分成a、b两部分（图

1-14）o容器两部分中装有不同压力的气体，并在a的不

同部位安装了两个刻度为不同压力单位的压力表。已测得1、

2两个压力表的表压依次为9.82at和4.24atm。当时大气压

力为745mmhgo试求a、b二部分中气体的绝对压力（单位用

mpa）o

［解］:

pa?pb?pg1?745mmhg?133,3324?10?6mpa?9.82at?0,0098065mp

?0.0983mpa?0.963mpa

?1.0623mpa

?pa?pg2?pb

?pb?pa?pg2?l.0623mpa?4.24atm?0.10325mp

=0.6327mpa

?1-7从工程单位制水蒸气热力性质表中查得水蒸汽在500

力和比内能各为若干？

［解］:在国际单位制中，这时水蒸汽的压力为：c,100at时

的比容和比皆为：v=0.03347m3/kg,h=806.6kcal/kgo在国际

单位制中，这时水蒸汽的压

p=1009.80665104=9806650pa=9,80665mpa

由焰的表达式h?u?apv得u?h?apv

u?h?apv

?806.6-1001040.03347/426.936

=728430kcal/kg

=728.30?4.1868

?3049.25kj/kg

或

u?h?pv

?806.6?4.?0.03347?10-3

=3048.84kj/kg

?此题目的练习工程制与国际制的单位换算。

1-8摄氏温标取水在标准大气压力下的冰点和沸点分别为

0?c和100?c,而华氏温标则相应地取为32?f和212?鱼试导出

华氏温度和摄氏温度之间的换算关系，并求出绝对零度(0k或-

273.15?c)所对应的华氏温度。

［解］:设以tc表示摄氏温度，tf表示华氏温度。

根据摄氏和华氏两种温标的冰点和沸点的取法，可知两者温

度之间存在着线性换算关系。

假设tf?atc?b

则对冰点可得：32=0b

对沸点可得：212=a?100b

所以：tf?9tc?325

5(tf?32)9

9?当tc??273,15?c(即0k)时,

tf?(?273.15?32)??459467f5或tc?

第二章思考题

1.热量和热力学能有什么区别？有什么联系？

2.如果将能量方程写为

?q?du?pdv

或？q?dh?vdp

那么它们的适用范围如何？

答：二式均适用于任意工质组成的闭口系所进行的无摩擦的

内部平衡过程。因为u?h?pv,du?d(h?pv)?dh?pdv?vdp对闭

口系将du代入第一式得？q?dh?pdv?vdp?pdv即?q?dh?vdp0

(变大)很相3.能量方程？q?du?pvd(变大)与熔的微分式

dh?du?dpv??

像，为什么热量q不是状态参数，而熔h是状态参数?

答：尽管能量方程？q?du?pdv