工程热力学习题集答案

1、最新资料推荐工程热力学习题集答案一、填空题1常规新2能量物质3强度量4 54 KPa5准平衡耗散6干饱和蒸汽过热蒸汽7高多8等于零9与外界热交换710 2 Rg11一次二次12热量13两14 173 KPa15系统和外界16定温绝热可逆17小大18小于零19不可逆因素720 2 Rg21、（压力）、（温度）、（体积）。22、（单值）。23、（系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零）。24、（熵产）。25、（两个可逆定温和两个可逆绝热）26、（方向）、（限度）、（条件）。31.孤立系；32.开尔文 (K) ；33. ws=h2 h1 或 wt=h2h134.小于t 2t 235.CCt

2、1036.i/ M ini/ M ii 137.热量38.65.29%1最新资料推荐39.环境40.增压比41.孤立42 热力学能、宏观动能、重力位能43.65044.cv(T 2T 1)45.cnlnT2T146.22.1247.当地音速48.环境温度49.多级压缩、中间冷却50.0 与 151.（物质）52.（绝对压力）。2253.（ q=(h 2-h1)+(C 2 -C1 )/2+g(Z 2 -Z1)+w S）。54.（温度）55. (0.657)kJ/kgK 。56. (定熵线 )57.（逆向循环）。58.（两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程）59.（预热阶段、汽化阶段、过热阶段）。6

3、0.（增大）二、单项选择题1.C2.D3.D4.A5.C6.B7.A8.A9.C10.B11.A12.B13.B14.B15.D16.B17.A18.B19.B20.C21.C22.C23.A三、判断题1234567 8910111213141516 17 18 19 20 21.（）22.（） 23.（） 24.（） 25. （） 26.（） 27. （） 28. （）29.（）30.（）四、简答题2最新资料推荐1.它们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行，由无限接近平衡状态的状态组成的过程。它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在，可逆过程不会产生任何能量的损耗。一个可

4、逆过程一定是一个准平衡过程，没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。2.1kg 气体 :pv=R rTmkg 气体 :pV=mR rT1kmol 气体： pV m=RTnkmol 气体： pV=nRTRr 是气体常数与物性有关，R 是摩尔气体常数与物性无关。3.干饱和蒸汽：x=1,p=p st=t sv=v ,h=hs=s湿饱和蒸汽： 0x1,p=p st=t svvv , h hh , s ss4.流速为当地音速(Ma=1) 时的状态称为流体的临界状态。流体临界状态的压力(临界压力 )与其滞止压力的比值，称为临界压力比。理想气体的临界压力比只与气体的物性有关(或比热比k 有关 )5.汽耗率是每作1

5、kw h 功 (每发 1 度电 )的新蒸汽耗量(汽耗量 )。热耗率是每作1kw h 功 (每发 1 度电 )的耗热量。热耗率与热效率是直接关联的，热耗率越高，热效率就越低；而汽耗率与热效率就没有这种对应关系，汽耗率低不一定热效率高，汽耗率高也不一定热效率低。6.平衡态是指热力系的宏观性质不随时间变化的状态。稳定态是指热力系的状态不随时间而变化的状态。平衡必然稳定，稳定未必平衡。7.前者：闭口系、任意工质、任意过程后者：闭口系、理想气体、可逆过程8.轮胎内气体压力为P= MR r T, MR r 为常数， 当 T 升高时 P 随之升高， 容易引起爆破。VV9.可以选择相同初、终状态间可逆过程熵的

6、变化来计算。10.在工程实际中，常引用“速度系数” 、“喷管效率” 和“能量损失系数” 来表示因摩擦对喷管流动的影响。三者之间的关系为： =1 2=1 11. 略12. 热力学第一定律的实质是什么？并写出热力学第一定律的两个基本表达式。答：热力学第一定律的实质是能量转换与守恒原理。热力学第一定律的两个基本表达式为：q=u+w； q=h+wt13. 热力学第二定律的实质是什么？并写出熵增原理的数学表达式。答：热力学第二定律的实质是能量贬值原理。熵增原理的数学表达式为：dS 0 。iso14. 什么是可逆过程？实施可逆过程的条件是什么？答：可逆过程为系统与外界能够同时恢复到原态的热力过程。实施可逆

7、过程的条件是推动过程进行的势差为无穷小，而且无功的耗散。五、名词解释1.热力系储存能包括：热力学能、宏观动能和重力位能。2.对于 ct 图上曲边梯形面积，由微积分中值定理知，必然存在 值使得曲边梯形面3最新资料推荐积与一矩形面积相等，这个 值在 ct 图上就是平均质量热容的概念。3.不可逆过程中，不可逆因素引起的熵的变化称为熵产。4.所谓稳定流动， 是指流体流经管道中任意点的热力状态参数及流速等均不随时间而变化的流动过程。5.湿空气的焓值等于干空气的焓值与水蒸气的焓值之和。六、分析题1、解：（方法一）过 b、c 分别作等温线，因为TbTc ，故 ubuc即 uabubuauacucua（方法二

8、）考虑过程b-cquwucubwq0vcvbw0ubuc ，uabuac2、解： 因为： quw1-3 ： 1n13k ，且 T3T1及 S30,q0 所 以 w0边压缩边放热1-2 ： kn12且 T2 T1及 S2 S1 ，则u0, q0边膨胀边放热1-4 ： 0 n1 4且 T4T1及 S4S1u0, q0wRgT1T40边膨胀边吸热n 11-5 ： 1 n1 5k且T5 S1u0, w0边膨胀边吸热边降温3、请问一下几种说法正确吗？为什么？（1）熵增大的过程必为不可逆过程；答：不正确。熵增大的过程不一定为不可逆过程，因为熵增大包括熵流和熵产两部分，如果熵流大于0，而熵产为0 的可逆过程

9、，上仍然是增大的。（2）熵产 Sg0 的过程必为不可逆过程。答：正确。熵产是由于热力过程中的不可逆因素导致的，因此当熵产Sg0 ，则此过程必定为不可逆过程。4最新资料推荐4、某循环在700K 的热源及 400K 的冷源之间工作，如图3 所示。（1）用克劳修斯积分不等式判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?（2）用卡诺定理判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?解：WnetQ1Q2Q1WnetQ2 10000kJ 4000kJ14000kJ方法 1：设为热机循环Q1Q214000kJ4000kJQ10kJ/K0 不可能T rTr1Tr 2700K400K设为制冷循环：图 3QQ

10、1Q214000kJ 4000kJTrTr 1Tr 2700K10kJ/K400K符合克氏不等式，所以是不可逆制冷循环方法 2：设为热机循环1TL400K0.4286Wnet10000kJCTh1tQ10.7126700K14000kJtC不可能设为制冷循环Tc400KQ24000kJcT0Tc700K1.33wnet0.4400K10000kJc 可能但不可逆 ，所以是不可逆制冷循环七、计算题1 解：（1） p1900098.669098.66kPap29 8. 6 69 5. 0 6 k P3.a6（2）取汽轮机汽缸内壁和蒸汽进、出口为系统，则系统为稳定流动系统，能量方程为qh1c 2g

11、zwsh2q6.3103 / 400000.1575 kJ / kg进、出口的动能差和位能差忽略不计，则wsh qh0.1575 (22403440) 1200 (kJ/kg)（3）汽轮机功率Pqm wsh4010312001.33 104(kW)3600（4） wsh1c21(1402602 ) 1038kJ / kg225最新资料推荐wsh8kwsh0. 6 7 %12002解：Qcmccc (tct m )Qwmw cw (tmtw )QcQwmccc (tctm )mwcw (tmtw )代入数据解得：tm32.48 TmSwTwQTm mwcwdTmwcw ln Tm6 4.187

12、ln 32.482731.23kJ / KTTwTTw18273TmScTcQTm mccc dTmccc ln Tm0.8 0.47 ln 32.482730.54kJ / KTTcTTc1000273SgSwSc1.230.540.69kJ / K3、解：（1）画出各过程的p-v 图及 T-s 图（ 2）先求各状态参数nRT1 500mol8.314J/(mol K) 273 25 Kp12m 3V16.19393105 Pa 6.11atm1T2T1p21MPap1298K6.11MPa1.67 11.67144.26K1VVp12m36.11MPa21p21MPa11.675.906m

13、3T3T2144.26KV3V12m 36最新资料推荐500mol8.314J/(mol K) 144.26K299855Pap32m 3等温过程：热量 =膨胀功 =技术功QQ1 2 Q2 3Q2 3WT 23nRT ln V3V2500mol8.314J/(molK)2m 3144.26K ln35.906m649.4kJ所以，放热WW1 2 W2 3U1 U 2WT 2 3nCVm T1T2nRT ln V3V2500mol34.1868J/(mol K) 298 144.26 K649.4 kJ316.12kJU 1 3Q13W1 3649.4kJ316.62kJ965.52kJH 1

14、3nC pm T3T1UpV965.52kJ299.855619.393 kPa2m31604.6kJS1 3n CVmln T3R ln V3T1V1500mol34.1868J/(molK) ln144.26K298K4.56kJ/K4解：根据能量方程有Q1U 1W1Q2U 2W2U 1U 2Q1W1W2Q2W2Q1 Q2 W1W2Q1Q2W1862628 (kJ)5 解： （1）TL12027372.7%c1800273THW0c QH0.7271000（2） P060606012.12(kW )（3） QLQH (1c )1000(10.727)273kJ7最新资料推荐6解 v2Rg

15、T10.287103(35273)3v1p10.21060.442m / kgp2p1 T20.2(180273)0.294 MPaT1(35273)qcV (t 2t1 )0.717(18035)103.97 kJ / kgw0wtv1( p1p2 )0.442 (0.20.294) 106 10 341.5 kJ / kghcp (t2t1 )1.004(18035)145.6kJ / kg7、解：缸内气体为热力系 - 闭口系。突然取走 90kg 负载，气体失去平衡， 振荡后最终建立新的平衡。虽不计摩擦，但由于非准静态， 故过程不可逆。但可以应用第一定律解析式。由于缸壁充分导热，所以缸内的

16、气体在热力变化过程中的温度是不变的。首先计算状态1 和状态 2 的基本参数，P1PbF1771133.3220598100 0.3039MPaA100V1Ah100 1010 610 3 m3T2T1V2A(hh)(hh)10010 6(10h) 10 4 m3PPF2771133.3220590981000.2156MPa2bA100(1) 求活塞上升的高度：过程中质量不变，且等于PV11m2PV2 2m1RgT2RgT1P10.3039103(10 h)104V2V1P20.2156h 4.1 cm（ 2）气体在过程中作的功根据热力学第一定律，QUW ， 以及UU 1U 2m2 u2m1u

17、1由于 m2m1, u KJ / KgT k 且 T1=T2， u 0由于不计摩擦气体所做的功，W 分为两部分：W1 位克服大气所做的功； W2 位活塞位能的增加量则 W2E pmgh(20590)9.81 4.110 246.25JW1 Pb Ah771 133.3210010 44.110 242.14 JWW1W246.2542.1488.4 J或者， Wp2 A H0.2156 106 Pa 100104 m24.110 2 m88.4 J8. 解：（1） 1 到 2 是可逆多变过程，对初，终态用理想气体状态方程式有8最新资料推荐Rg T1287J/(kg K)1300273 K3v1

18、p18106 Pa0.05643m / kgv2Rg T2287J/(kg K)400273 K0.48288m3 / kgp20.4106 Pa所以多变指数nln( p1 / p2 )ln(8106 Pa/0.4106 MPa)1.395ln( v2 / v1 )ln(0.48288m3 / kg / 0.05643m3/ kg)（2）多变过程的膨胀功wRgTT287J/(kgK)1573673 K653.92kJ/kgn 1121.3951（3）多变过程的热量quwcVT2T1w0.716kJ/(kgK)6731573K653.92kJ/kg9.52kJ/kg0故该可逆多变膨胀过程是吸热过

19、程1R r =4309.cv= k11.35 1=1229J/(kg k)W=0 U=mc v(T 2 T1)=2.26 1.229 (591 477)=317kJ Q= U=317kJ S=mcvln T2 =2.26 1.229 ln 591 =0.595kJ/KT14771000100010. Sg=5002731500273=0.73kJ/KEx1=T0 Sg=(273+25) 0.73=217.5kJp20.15为缩放型喷管。11.=0.2140.528p10.7T2=T1 ( p2 )k11 .4 1k=1073 (0.15 ) 1.4 =691Kp10.7c2=2cp (T1T2

20、 ) = 21004 (1073 691) =876m/sM 2= c 2 =8761.66a21.4 2876919最新资料推荐12.Q=mR rTlnP=1.50.287 328 ln0.2510672.1KJ10.15106P2W=mR rTln P1 =Q=72.1KJP2 U=mC v(T 2 T1)=0 H=mC p(T 2 T1)=013.(1)P =P1=1.5106Pa,V =V 1 =0.065m3/kg则 T = P V1.51060.065339.7KR r2871611.4V 2=V ( P ) K0.0651.5100.102m 3 / kgP20.8106P2V20.81060.102284.3KT 2=287R r(2)V C2 =2KR r (TT2 )2 1.4287 (339.7 284.3) 333.6m / sK11.4114.每小时排气的放热量Qp:Qp =mCp (T0T 1)=3600 1.2 1.02