热力学复习题.docx
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热力学复习题
《工程热力学》复习题汇总
一填空题
1•热力系统：
忽略家用电热水器的表面散热，取正在加热不在使用的电热水器
为控制体，（不包括电加热器），这是系统，把电加热器包括在研究对象
内，这是系统，研究对象加入，构成孤立系
统。
2.热力系统：
盛满热水的真空保温杯是系统，内燃机在汽缸进气或排气
阀门打开时，是系统。
3•过程判断：
热力系统与外界在绝热但存在摩擦力的情况下，在无限小压差下
缓慢的做功过程准静态过程，可逆过程。
4•过程判断：
热量从温度为100C的热源通过薄容器壁缓慢地传递给处于平衡
状态下的冰水混合物，此过程_准静态过程，可逆过程，理由
5.通过搅拌器作功使水保持等温的汽化过程，此过程为:
理由为。
6.有一刚性容器，被分成两部分，一部分装有气体，一部分抽成真空，若真空部
分装有许多隔板，每抽去一块隔板，让气体先恢复平衡再抽去下一块，问此过程为，理由为C
7.闭口系统热力学第一定律表达式：
，稳流开口系
的技术功包括，可逆过程技术功的计算式
为：
；
8闭口容器内的气体从热源吸收了100kJ的热量，并对外膨胀作功消耗了40kJ,其中克服摩擦功5kJ，假设摩擦产生的耗散热全部用于增加工质的热力学能，根据闭口系统能量守恒方程式，系统热力学能增加量为。
9.理想气体是，
工程上常用的空气、燃气和烟气理想气体，水蒸气理想气体。
10•一种确定的理想气体，其Cp-Cv定值，Cp/Cv定值，Cp/Cv随变
化，其中CP-G的含义是；工程
上常用的空气、燃气理想气体，水蒸气理想气体。
11.过冷水的定压汽化过程在p-v图上可表示出五种状态，分别
为：
。
12.实际气体与理想气体的偏离可用压缩因子Z表示，理想气体的Z等于，
实际气体的Z随压力的增高，呈现的变化。
13•气体在管道内绝热流动，其滞止状态是指，此时的焓
h°=;临界压力与有关，
工临界流速临界声速。
14•活塞式压缩机中，因的存在，使产气量降低，但理论上对单
位质量气体耗功影响。
15•活塞式内燃机有三个循环特征性能参数，分别为
16•活塞式内燃机循环过程与燃气轮机循环过程的主要区别可概括为
17
•刚性绝热气缸-活塞系统，B侧设有电热丝，判断下列4种情况分别是什么热力系统.
18
1.某容器中气体的表压力为0.04MPa,当地大气压为0.1MPa,则该气体的绝
对压力为（）：
A0.06MPaB0.04MPa
C0.14Mpa
容器中气体的真空度为0.04MPa,
当地大气压为0.1MPa,则该气体的绝对
压力为（）
3.理想气体在某一过程中吸入3100kJ的热量，同时内能增加了150kJ，该过
程是（）:
4．理想气体在某过程中吸入100kJ的热量，对外输出100kJ的功，此过程是（）。
A压缩过程B绝热过程C定温过程
5.一绝热刚体容器用隔板分成两部分，左边盛有高压理想气体，右边为真空，抽去隔板后，容器内的气体温度将（）
A升高B降低C不变
6.稳流开口系统q=少+Wt适用于（）
A任何过程，任意工质；B可逆过程，任意工质；C可逆过程、理想气体
7.q=Ah+wt适用于（）
A稳流开口系统,B闭口系统,C任意系统,D非稳流开口系统
8.q=h2-hi适用于（）。
A压气机,B换热器,C动力机,D管道
9.下列能量方程式正确的有（）。
Aq=Au+pv,Bq=Au+A（pv）,Cq=Ah+w,Dq=Ah+wt
10.理想气体经某可逆过程后，其Au和Ah的变化量为0，此过程为（）；若As=0，则此过程为（）；如wt=0，过程为（）；若w=0,过程为（）。
A定容过程，B定压过程，C定温过程，D绝热过程
11．某理想气体经历了一个内能不变的热力过程，则该过程中工质的焓变（）
A大于零，B等于零C小于零
12.单位千克理想气体可逆绝热过程的技术功等于
A-少BAuC少D-Au
13.对于理想气体，下列各说法是否正确（）
A气体吸热后熵一定增大，B气体吸热后温度一定升高，
C气体吸热后热力学能一定升高，D气体膨胀时一定对外作功,
E气体压缩时一定耗功;
14.某一闭口热力系统，经历了一个可逆过程，热力系对外做功20kJ,外界对热
力系加热5kJ,热力系中工质的熵变（）
A大于零B等于零C小于零
15．干饱和蒸汽被定熵压缩将变为
A饱和水B湿蒸汽C过热蒸汽
16．有一卡诺热机,当它被作为制冷机使用时,两热源的温差越大则制冷系数（）
A越大B越小C不变
17．有位发明家声称他设计了一种机器,当这台机器完成一个循环时,可以从单
一热源吸收1000kJ的热,并输出1200kJ的功,这台热机（）。
A既不违反第一定律，也不违反第二定律；B违反了第一定律和第二定律；
C违反了第一定律；D违反了第二定律
三、判断对错，并说明理由
1•系统内质量保持恒定的热力系统一定是闭口系统；
2•绝热系统是既无质量交换，又无能量交换的热力系统；
3•开口系统中系统与外界有物质交换，而物质与能量不可分割，所以开口系统
不可能是绝热系统。
4•工质经历一个循环过程恢复到原状态后，整个循环中从外界得到的净热量大
于对外作的净功；
5.20C的蒸汽缓慢加热0C的冰，使其融化为0C的水，其过程为准静态过程；
6•开口系统中，随工质压力的升高，系统输出的技术功为正值；
8•能量方程q-巾wt适用于一切工质、一切过程和任意热力系统；
9.对于理想气体的任何一种过程q二3二Cv（t27）和q二彷=Cp（t27）都适
用；
10.理想气体的Cv,Cp,u,h和s都只是温度的单值函数；
11.当时实际气体的压缩因子Z"时，说明实际气体的可压缩性比理想气体小；
12.迈耶公式Cp-G二Rg也适用于高压水蒸气；
13.水的汽化潜热是不随压力变化的常数；
14.对于湿饱和蒸汽构成的闭口系统，其热力学状态可以由饱和温度和饱和压力
唯一确定;
15.水泵作功过程相当于稳流开口系统的定容过程；
16.绝热过程即定熵过程；
17.工质经过不可逆循环-ds•0「旦：
:
:
0;
19.工质经过不可逆循环■:
：
Sg:
:
:
0,：
』0；
Tr
20.系统若从某一初态经可逆与不可逆两条途径到达同一终态，则不可逆途径的
△必大于可逆途径的△S;
21.在两个热源间工作的一切可逆循环，其热效率大小与可逆循环的种类无关，与工质的特性无关；
22.循环净功Wnet愈大则循环热效率愈高；
23.当时实际气体的压缩因子z"时，说明实际气体的可压缩性比理想气体小；
24.缩放喷管是随流速增加，压力下降，马赫数从大于1降到小于1的过程；
25.若缩放喷管进口截面上工质的参数不变，提高背压，则流经喷管的工质流量
必然下降；
26.绝热节流后气体的焓不变，因此其温度也不变；
27.绝热节流过程是等焓过程；
28.绝热节流后气体的焓不变，压力下降，熵增大；
29.压气机的余隙容积使产气量下降，生产单位千克高压气体的理论耗功量也增
加;
30.压气机余隙容积不会使产气量下降，但生产单位千克高压气体的耗功量增加；
31.对于单级活塞式压气机，余隙容积的存在具有不利影响，主要是降低了压气
机的产气量，同时增加了耗功量；
32•在压缩比相同、吸热量相同时，活塞式内燃机的三种理想循环的热效率具有
如下关系：
定压加热热效率>混合加热（定容加热+定压加热）的热效率>定容加热热效率；
33.对简单蒸汽动力循环，提高蒸汽的初温和冷凝器内的真空度都可提高循环热
效率，而提高蒸汽的初压不一定能够提高循环的热效率；采用再热循环和回
热循环的机组热效率则总大于简单蒸汽动力循环的热效率；
1
34.压缩空气制冷循环的制冷效率为；二-k^—，其中二为循环增压比，当二增
■:
k—1
加时，；减少，单位质量工质的制冷量也减小；
四、判断题
1•下列各说法是否正确？
（1）气体吸热后热力学能一定升高（）
（2）绝热过程即定熵过程（）
（3）循环净功Wnet愈大，则循环效率越高（）
（4）一杯温度等于环境温度的水没有火值（）
（5）家用空调一般采用压缩空气制冷循环（）
2•工质经过不可逆循环，为ds>0,仁q/TrvO
3•气流速度是超声速时，可选取缩放管作为喷管
4•水蒸气的汽化潜热是常数
5.u是1千克工质流进开口系统时所携带的能量（）
6.开口系统的技术功Wt=Cf2gzWi（）
7.绝热过程一定是定熵过程（）
8.理想气体热力学能、焓和熵都是温度的单值函数（）
9.不可逆绝热过程的熵产等于零（）
10.水蒸汽的汽化潜热是常数（）
11.工质经过不可逆循环其为ds>0（）
12.热量不可能自发地、不付代价地从低温物体传至高温物体（）
13.压气机的产气压力一般在0.1MPa~0.3MPa之间（）
14.当气流速度是亚声速时，可选取缩放管作为喷管（）
15.同条件下有摩阻的喷管出口流速比无摩阻的喷管出口流速低（）
16.同条件下有摩阻的喷管工质出口焓比无摩阻的喷管出口焓低（）
17.同条件下有摩阻的喷管工质的滞止焓等于无摩阻的喷管滞止焓（）
五、简答题
1•描述准平衡过程和可逆过程的概念，说明两种过程的异同
2．稳流开口系统能量方程式，技术功表达式，及体积功、技术功和流动功三者的关系。
3．写出符合下列条件的稳流开口系统的能量方程式：
（1）绝热条件下蒸汽在汽轮机内的做功过程；
（2）工质流经换热器的热交换过程
4．理想气体的定义
5•某一理性气体从初态（Ti,pi）经过一可逆过程后到达终态（T2,P2）,写出其熵变公式，要求至少两个计算方法，设比热容为定值。
若为不可逆过程，熵变公式是否变化？
6．写出判断不可逆的热力循环和不可逆热力过程的数学表达式；
7.写出孤立系统熵增原理表达式,并指出孤立系统熵增大的原因。
8.迈耶公式Cp-Cv=Rg,是否适用于动力工程中应用的高压水蒸汽？
是否适用于
地球大气中的水蒸汽,为什么？
9.水的汽化潜热是否是常数,有什么变化规律？
10.描绘理想气体的热力学状态参数中,哪些参数仅是温度的单值函数,哪些是两个独立参数的函数,
11．把理想气体热力过程表示在P-V图和T-s图上,确定多变指数n的范围（要求给出四个基本过程）；
a.工质膨胀、降温且放热；b.工质吸热、升温且降压过程12.有一个由一台热机、高低温热源、功源等组成的孤立系统,热机的高温热源
Th=1000K，低温热源Tl=300K，工质从高温热源吸收1000kJ的热量,
对外输出600kJ的功，求此孤立系统的熵增。
13•图中容器为刚性容器，现将容器分成两部分，一部分装气体，一部分抽真空;
中间是隔板，若突然抽去隔板，气体是否作功？
若每抽去一块隔板让气体先恢复平衡在抽去下一块隔板，气体是否作功？
上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否可以在p-v图上表示，分别是什么过程？
14.在P-v图上，画出理想气体某一多变过程的膨胀功、技术功和传热量。
15.在T-s图上画出蒸汽单级压缩式制冷循环，然后转换到lgp-h图上，并分析说
明实际压缩过程对制冷效率的影响。
16•指出下列过程的适用条件
2
（a）g=du+c^w，（b）8q=du+d（pv），（c）q=[qdT，（d）q=h2-h[
17•分析说明提高初温和初压对提高朗肯循环效率的影响。
18.压气机采用两级压缩中间冷却有什么优缺点？
19.已知一活塞式内燃机的三个循环特性参数，试推导混合加热理想循环的热效
率（要画出p-v和T-s图）。
20.已知一活塞式内燃机的三个循环特性参数，试推导定压加热理想循环的热效
率（要画出p-v和T-s图）
21.比较在初态、增压比相同的情况下压气机三种压缩过程（绝热、多变及定温）
的耗功量及终态温度的大小
22.什么是湿空气的相对含湿量及含湿量？
相对湿度越大，含湿量越高，这样的说法对吗？
为什么？
六、计算题
热力学第一定律
1.1kg空气首先从95kPa和17°C的状态定容吸热到380kPa，然后经历一个定熵膨胀过程到95kPa，最后回到初态。
求循环净功和热效率。
已知空气k=1.4。
2.某理想气体初态时P!
=520kPa，y=0.1419m3，经过热膨胀过程，终态的
3一
P2=170kPa,Vi=0.2744m,过程中焓值变化--67.95kJ0已知该气体的定
容比热容Cp=5.2kJ/（kg•K），且为定值，试求：
（1）气体常数Rg,
（2）定容比热容Cv，（3）U
3.—刚性容器内装有2kg理想气体，定容下吸热量Qv=367.6kJ,同时输入搅拌功
468.3kJ该过程中气体的平均比热容Cp=1124J/（kg•K），c^934J/（kg•K）。
已知初态温度t1=280°C,求：
（1）终态温度t2,;⑵热力学能、焓和熵的变化U、
.H、So
热力学第二定律
1.某热机工作于T1=2000K,T^300K的两个恒温热源之间，试问下列几种情况能否实现？
是否是可逆循环？
（1）Q^1kJ,Wnet=0.9kJ
（2）Q^2kJ,
Q2=0.3kJ;（3）Q2=0.5kJ,Wnet=1.5kJ。
2.有一循环装置，工作在800K和300K的热源之间。
若与高温热源换热3000kJ,与外界交换功2400kJ,试判断该装置能否成为热机？
能否成为制冷机？
3.设工质在1000K的恒温热源和300K的恒温冷源间工作，工质从热源吸热和向冷源放热都存在50K的温差。
（1）计算循环热效率；
（2）设环境温度280K，
求热源每供给1000kJ热量时，两处不可逆传热的有用能损失Ii和J，及总有用能损失。
4•有一台多热源热机，热源A温度1000K，放出750kJ热量，热源B温度800K，放出480kJ热量，热源C温度300K，吸收510kJ的热量，环境温度290K,试判断该热机能否实现？
若能实现是否是可逆热机？
若不可逆，热机效率是多少？
最大有用能损失多少？
压气机
1.2kg空气从初态为pi=0.1MPa,ti=27°C,经过2级压缩，中间冷却系统后，压力提高到2.5MPa。
若空气进入两级气缸的温度相同，且各级压缩过程的多变
指数均为1.3，空气的Rg=0.287kJ/（kgK）。
求
（1）最佳的中间压力？
（2）各级排气压力？
（3）生产2kg质量的压缩空气所消耗的理论功？
（4）各级气缸的排气温度？
2.已知某压气机，当存在余隙容积时的工作过程如图所示，必=0.4455m3，
V3=0.0223m3，p1=1bar，t=15°C，p2=3.5bar，n=1.2，求排气量和1kg气体的理论耗功量。
V3V4
压气机工作过程
3.空气初态为p^0.1MPa,t^20C,经3级压缩机压缩后，压力提高到12.5MPa。
若空气进入各级气缸的温度相同，且各级压缩过程的多变指数均为
1.3，求
（1）最佳的中间压力？
（2）各级排气压力？
（3）生产1kg质量的压缩空气所消耗的理论功？
（4）各级气缸的排气温度？
喷管与扩压管
1.已测得喷管某一截面空气的压力为0.5MPa,温度800K,流速600m/s,设空气
的Cp=1004J/（kgk）,k=1.4，求滞止温度和滞止压力。
2.出口截面面积A2=10cm2的减缩喷管，设空气初速度可忽略，初参数
p1=2*106MPa,t1=27C。
当喷管出口背压p^1MPa时，求空气经喷管射出的速度，流量，出口截面的状态参数V2、t2。
设Cp=1004J/（kgK），k=1.4，临界压力比cr=0.528。
3.空气进入渐缩喷管时的初速为200m/s，初压1MPa，初温500C。
求喷管达到最大流量时出口截面的流速、压力和温度。
燃气动力循环
1.某内燃机进行的是狄塞尔循环（定压加热理想循
环），已知压缩比S定压预涨比P,工质为空气,求：
（1）画出T—S图，
（2）推导循环热效率。
2.绘制汽油机的理论循环即定容加热循环的P-v图和T-s图，推导汽油机定容
加热循环的热效率与压缩比；=9之间的关系，并阐明该关系式的物理意义。
V2
3.某内燃机进行的是狄塞尔循环（定压加热理想循环），已知压缩比；，定压预涨比匚工质为空气，求：
（1）画出P-v和T-s图，
（2）推导循环热效率。
蒸汽动力循环
1.有一朗肯蒸汽动力循环，蒸汽进汽轮机的压力为：
p^17MPa，蒸汽温度
ti=550C；汽轮机排汽压力p2=5kPa。
请将循环表示在T-s图上，求1公斤蒸汽：
（1）在锅炉中的吸热量；
（2）输出功Wt;（3）水泵耗功Wp；（4）冷凝器
中的放热量；（5）该循环热效率t;
2.有一小型压水堆核电机组，由蒸汽发生器提供低参数工质为饱和水蒸汽，工质在汽轮机内可逆绝热膨胀做功，在冷凝器内冷凝，冷凝水经水泵再送入蒸汽发生器加热循环使用。
请将循环的热力过程表示在T-s图上。
若从蒸汽发生器出来的工质为175C的饱和水蒸汽，冷凝器内的压力为7.5KPa，求该循环的热效率。
3.有一朗肯蒸汽动力循环，蒸汽进汽轮机的压力为：
p^17MPa，蒸汽过热度
1=197.7C；汽轮机排汽压力p2=0.005MPa。
请将循环表示在T-s图上，求1公斤蒸汽：
（1）在锅炉中的吸热量；
（2）输出功Wt;（3）水泵耗功Wp；（4）冷凝器中的放热量；（5）该循环热效率t;
p
T
v'
v''
h'
h''
R
S，
S'
（MPa）
（C）
（m3/kg）
（m3/kg）
（kJ/kg）
（kJ/kg）
（kJ/kg）
（kJ/kg•k
:
）（kJ/kg•k
17
352.3
0.001
0.008
1690
2547
857
3.807
5.177
0.005
32.88
0.001
28.19
137.7
2560
2422
0.476
8.393
4.某一回热蒸汽动力循环如右图所示,
循环热效率。
（不要求）
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