(完整word版)工程热力学习题集附答案

热力学习题集一、填空题1．能源按使用程度和技术可分为能源和能源。2．孤立系是与外界无任何和交换的热力系。3．单位质量的广延量参数具有参数的性质，称为比参数。4．测得容器的真空度，大气压力，则容器内的绝对压力为。5．只有过程且过程中无任何效应的过程是可逆过程。6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水饱和水湿蒸气、和。7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越、水蒸气含量越，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少）8．克劳修斯积分为可逆循环。9．熵流是由引起的。10．多原子理想气体的定值比热容。11．能源按其有无加工、转换可分为能源和能源。12．绝热系是与外界无交换的热力系。13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。14．测得容器的压力，大气压力，则容器内的绝对压力为。15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。16．卡诺循环是由两个和两个过程所构成。17．相对湿度越，湿空气越干燥，吸收水分的能力越。（填大、小）18．克劳修斯积分为不可逆循环。19．熵产是由引起的。20．双原子理想气体的定值比热容。21、基本热力学状态参数有：（　　　）、（　　　）、（　　　）。22、理想气体的热力学能是温度的（　　　　　）函数。23、热力平衡的充要条件是：（　　　　　　　　　）。24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（　　　　　　）。25、卡诺循环由（　　　　　　　　　　　　　　　）热力学过程组成。26、熵增原理指出了热力过程进行的（　　　　　）、（　　　　）、（　　　）。31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。32.在国际单位制中温度的单位是_______。33.根据稳定流动能量方程，风机、水泵的能量方程可简化为_______。34.同样大小的容器内分别储存了同样温度的氢气和氧气，若二个容器内气体的压力相等，则二种气体质量的大小为_______。35.已知理想气体的比热C随温度的升高而增大，当t2>t1时，的大小关系为_______。36.已知混合气体中各组元气体的质量分数ωi和摩尔质量Mi，则各组元气体的摩尔分数χi为_______。37.由热力系与外界发生_______交换而引起的熵变化称为熵流。38.设有一卡诺热机工作于600℃和30℃热源之间，则卡诺热机的效率为_______。39.在蒸汽动力循环中，汽轮机排汽压力的降低受_______温度的限制。40.燃气轮机装置定压加热循环的_______是决定循环热效率的唯一的条件。41.与外界既无能量交换也无物质交换的热力系称为_____热力系。42.热力系的储存能包括_____。43.已知某双原子气体的气体常数Rr=260J/(kg·k)，则其定值定体质量比热容cv=_____J/(kg·k)。44.已知1kg理想气体定压过程初、终态的基本状态参数和其比热容，其热力学能的变化量可求出为Δu=_____。45.定值比热容为cn的多变过程，初温为t1,终温为t2，其熵变量Δs=_____。46.水蒸汽的临界压力为_____MPa。47.流体流经管道某处的流速与_____的比值称为该处流体的马赫数。48.汽轮机的排汽压力越低，循环热效率越高，但排汽压力的降低受到了_____的限制。49.压气机增压比较大时，为了减少滞胀容积、提高容积效率，除了尽可能减小余隙容积外，通常还采取_____的。50.未饱和湿空气的相对湿度值在_____之间。二、单项选择题1._________过程是可逆过程。()A.可以从终态回复到初态的B.没有摩擦的C.没有摩擦的准平衡D.没有温差的2.绝对压力p,真空pv，环境压力Pa间的关系为()A.p+pv+pa=0B.p+pa－pv=0C.p－pa－pv=0D.pa－pv－p=03.闭口系能量方程为()A.Q+△U+W=0B.Q+△U－W=0C.Q－△U+W=0D.Q－△U－W=04.气体常量Rr()A.与气体种类有关,与状态无关B.与状态有关,与气体种类无关C.与气体种类和状态均有关D.与气体种类和状态均无关5.理想气体的是两个相互独立的状态参数。()A.温度与热力学能B.温度与焓C.温度与熵D.热力学能与焓6.已知一理想气体可逆过程中,wt=w,此过程的特性为()A.定压B.定温C.定体D.绝热243TS7.卡诺循环如图所示,其吸热量Q1=()A.RrT1lnB.RrT1lnC.T1△S34D.T1△S218.在压力为p时,饱和水的熵为s′;干饱和蒸汽的熵为s″。当湿蒸汽的干度0s>s′B.s>s″>s′C.ss>s″9.电厂热力设备中，内的热力过程可视为定温过程。A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.水泵10.可逆绝热稳定流动过程中,气流焓的变化与压力变化的关系为()dh=－vdpB.dh=vdpC.dh=－pdvD.dh=pdv11.水蒸汽动力循环的下列设备中,有效能损失最大的设备是()A.锅炉B.汽轮机C.凝汽器D.水泵12.活塞式压气机的余隙容积增大使()A.wc增大,ηv减小B.wc不变,ηv减小C.wc不变,ηv不变D.wc减小,ηv减小13.已知燃气轮机理想定压加热循环压气机进,出口空气的温度为T1、T2;燃烧室出口燃气温度为T3,则其理想循环热效率为()A．1－B.1－C.1－D.1－14．饱和湿空气的相对湿度（）A．>1B.=1C.<1D.0<<115.湿空气的焓h为（）1kg湿空气的焓1m3湿空气的焓1kg干空气与1kg水蒸汽焓之和1kg干空气的焓与1kg干空气中所含水蒸汽的焓之和16.若已知工质的绝对压力P=0.18MPa，环境压力Pa=0.1MPa，则测得的压差为()A.真空pv=0.08MpaB.表压力pg=0.08MPaC.真空pv=0.28MpaD.表压力pg=0.28MPa17.简单可压缩热力系的准平衡过程中工质压力降低，则()A.技术功为正B.技术功为负C.体积功为正D.体积功为负18.理想气体可逆定温过程的特点是()A.q=0B.Wt=WC.Wt>WD.Wt1，则应采用拉伐尔喷管。（）四、简答题1.准平衡过程与可逆过程有何共同处?有何区别?有何联系?2.理想气体状态方程有哪些常见形式?方程中的常数项与物性是否有关?3.干饱和蒸汽与湿饱和蒸汽的状态参数各有何特点?4.何谓汽流在喷管中的临界状态?何谓临界压力比?理想气体的临界压力比与哪些因素有关?5.何谓汽耗率?何谓热耗率?它们与热效率有什么关系?6.平衡状态与稳定态有什么联系与区别?7.能量方程q=△u+w和q=Cv△T+的适用条件有何不同?8.夏天，自行车在被太阳晒得很热的马路上行驶时，为什么容易引起轮胎爆破?9.不可逆过程熵的变化如何计算?10.在工程实际中，常引用哪些参数来表示因摩擦对喷管流动的影响?它们之间有何关系?五、名词解释(每小题5分，共25分)1.热力系的储存能2.平均质量热容3.熵产4.稳定流动5.湿空气的焓六、

分析

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题1、如图1，某种理想气体有两任意过程a-b和a-c，已知b，c在同一可逆绝热线上，试分析：Δuab和Δuac哪个大？SHAPE\*MERGEFORMAT2、某理想气体经历4个过程，如图2所示。指出各过程加热或放热，膨胀或压缩。图1图23、请分析以下几种说法正确吗？为什么？（1）熵增大的过程必为不可逆过程；（2）熵产的过程必为不可逆过程。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?图3七、计算题1．某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40t/h，进口处压力表读数为，进口比焓为kJ/kg；出口真空表读数为，比焓为kJ/kg，当时当地大气压力为，汽轮机对环境放热为6.3×103kJ/h。试求：汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少？单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？汽轮机的功率为多大？若进出口蒸汽流速分别为60m/s和140m/s时，对汽轮机输出功有多大影响？2．将0.8温度为1000℃的碳钢放入盛有6温度为18℃的水的绝热容器中，最后达到热平衡。试求此过程中不可逆引起的熵产。碳钢和水的比热容分别为和。3、0.5kmol某种单原子理想气体，由25℃，2m3可逆绝热膨胀到1atm，然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m3。（1）画出各过程的p-v图及T-s图；（5分）（2）计算整个过程的Q，W，ΔU，ΔH及ΔS。4．系统经一热力过程，放热8kJ，对外作功26kJ。为使其返回原状态，对系统加热6kJ，问需对系统作功多少？5．一卡诺机工作在800℃和20℃的两热源间，试求：卡诺机的热效率；若卡诺机每分钟从高温热源吸入1000kJ热量，此卡诺机净输出功率为多少kW？求每分钟向低温热源排出的热量。6．空气从相同初态、℃经定容过程至终温℃，试求吸热量、膨胀功、技术功和初终态焓差。（空气的，，。）8、封闭气缸中气体初态p1=8MPa，t1=1300℃，经过可逆多变膨胀过程变化到终态p2=0.4MPa，t2=400℃。已知该气体的气体常数Rg=0.287kJ/(kg·K)，比热容为常数，cV=0.716kJ/(kg·K)。（1）求多变过程的多变指数；（2）求多变过程的膨胀功；（3）试判断气体在该过程中各是放热还是吸热的？9.m=2.26kg理想气体的气体常数Rr=430J/(kg·k)，比热比k=1.35。初温T1=477K，经可逆定体过程后终温T2=591K。求Q、ΔU、W、ΔS。10.设炉膛中火焰的温度恒为tr=1500℃，汽锅内蒸汽的温度恒为ts=500℃，环境温度为t0=25℃，求火焰每传出1000kJ热量引起的熵产和作功能力损失。11.空气可逆绝热流过一喷管，入口压力p1=0.7MPa，温度t1=800℃，出口压力p2=0.15MPa，此喷管是什么外型的喷管?入口空气流速忽略不计，比热容和比热比取定值，分别为cp=1.004kJ/(kg·K)，k=1.4，求喷管出口空气的温度、流速、马赫数。12.m=1.5kg空气按可逆定温过程由初态T1=328K,P1=0.25×106Pa变化到终态P2=0.15×106Pa，空气的Rr=0.287KJ/(kg·k)，试求此定温过程的Q、W、△U、△H。13.空气在渐缩喷管进口截面上的压力P1=1.5×106Pa，比体积V1=0.065m3/kg，VC1≈0；喷管出口截面上的压力P2=0.8×106Pa出口截面积A2=14cm2；设空气的Rr=287J/(kg·k)，比热容比K=1.4。试求：(1)喷管出口截面上的比体积V2，温度T2(2)空气流经出口截面时的速度VC214.某燃气轮机排气1.20kg/s，温度为T1=576K,定压排入温度T0=283K的环境；设排气的Cp=1.021KJ/(kg·k)。试求每小时燃气轮机的排气热量中的有效能和无效能。15.设炉膛中火焰的温度恒为tr=1500℃，汽锅内蒸汽的温度恒为ts=500℃，环境温度为t0=25℃，求火焰每传出1000kJ热量引起的熵产和作功能力损失。16.m=1.5kg空气按可逆定温过程由初态T1=328K,P1=0.25×106Pa变化到终态P2=0.15×106Pa，空气的Rr=0.287KJ/(kg·k)，试求此定温过程的Q、W、△U、△H。17．某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40t/h，进口处压力表读数为，进口比焓为kJ/kg；出口真空表读数为，比焓为kJ/kg，当时当地大气压力为，汽轮机对环境放热为6.3×103kJ/h。试求：（1）汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少？（2）单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？（3）汽轮机的功率为多大？（4）若进出口蒸汽流速分别为60m/s和140m/s时，对汽轮机输出功有多大影响？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4．545．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10．　　　　　11．一次二次12．热量13．两14．17315．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20．21、（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=h2－h1　　34.小于35.　　36.37.热量　38.65.29%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(T2－T1)45.cnln46.22.1247.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）。53.（q=(h2-h1)+(C22-C12)/2+g(Z2-Z1)+wS）。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）。60.（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1．√2．√3．4．√5．6．7．8．9．10．11．12．13．14．√15．16．17．18．√19．√20．√21.（×）22.（√）23.（×）24.（×）25.（√）26.（×）27.（√）28.（√）29.（×）30.（√）四、简答题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=RrTmkg气体:pV=mRrT1kmol气体：pVm=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=pst=tsv=v″,h=h″s=s″湿饱和蒸汽：0方法

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