工程热力学及传热学复习资料安全本样本.docx
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工程热力学及传热学复习资料安全本样本
下述说法是否有错误:
⑴循环净功Wnet愈大则循环热效率愈高;
⑵不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率;
⑶可逆循环的热效率都相等,
。
答:
⑴说法不对。
循环热效率的基本定义为:
循环的热效率除与循环净功有关外,尚与循环吸热量Q1的大小有关;
⑵说法不对。
根据卡诺定理,只是在”工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间”的条件下才能肯定不可逆循环的热效率一定小于可逆循环,离开了这一条件结论就不正确;
⑶说法也不正确。
根据卡诺定理也应当是在”工作于同样温度的高温热源和同样温度的低温热源间”的条件下才能肯定所有可逆循环的热效率都相等,
而且与工质的性质与关,与循环的种类无关。
如果式中的温度分别采用各自的放热平均温度和吸热平均温度则公式就是正确的,即
不过这种情况下也不能说是”所有可逆循环的热效率都相等”,只能说所有可逆循环的热效率表示方式相同。
试证明热力学第二定律各种说法的等效性:
若克劳修斯说法不成立,则开尔文说法也不成立。
高温热源
低温热源
图4A热机循环
热机
Q1
Q2
W0
高温热源
低温热源
图4B不可能的热机循环
热机
Q1
Q2
W0
Q2
证:
热力学第二定律的克劳修斯表述是:
热不可能自发地、不付代价地从高温物体传至低温物体。
开尔文表述则为:
不可能从单一热源取热使之全部变为功而不产生其它影响。
按照开尔文说法,遵循热力学第二定律的热力发动机其原则性工作系统应有如图4A所示的情况。
假设克劳修斯说法能够违背,热量Q2能够自发地不付代价地从地温物体传至高温物体,则应有如图4B所示的情况。
在这种情况下,对于所示的热机系统当热机完成一个循环时,实际上低温热源既不得到什么,也不失去什么,就如同不存在一样,而高温热源实际上只是放出了热量（Q1Q2）,同时,热力发动机则将该热量全部转变为功而不产生其它影响,即热力学第二定律的开尔文说法不成立。
试判断下列各种说法是否正确:
（1）定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程;
（2）绝热过程即定熵过程;
（3）多变过程即任意过程。
答:
①膨胀功（压缩功）都是容积（变化）功,定容过程是一种系统比体积不变,对控制质量或说系统容积不变的过程,因此说定容过程即无膨胀（或压缩）功的过程是正确的;
②绝热过程指的是系统不与外界交换热量的过程。
系统在过程中不与外界交换热量,这仅表明过程中系统与外界间无伴随热流的熵流存在,但若为不可逆过程,由于过程中存在熵产,则系统经历该过程后会因有熵的产生而发生熵的额外增加,实际上只是可逆的绝热过程才是定熵过程,而不可逆的绝热过程则为熵增大的过程,故此说法不正确;
③多边过程是指遵循方程Pvn=常数（n为某一确定的实数）的那一类热力过程,这种变化规律虽较具普遍性,但并不包括一切过程,因此说多变过程即任意过程是不正确的。
为什么推动功出现在开口系能量方程式中,而不出现在闭口系能量方程式中?
答:
当流体流动时,上游流体为了在下游占有一个位置,必须将相应的下游流体推挤开去,当有流体流进或流出系统时,上、下游流体间的这种推挤关系,就会在系统与外界之间形成一种特有的推动功（推进功或推出功）相互作用。
反之,闭口系统由于不存在流体的宏观流动现象,不存在上游流体推挤下游流体的作用,也就没有系统与外间的推动功作用,因此在闭口系统的能量方程式中不会出现推动功项。
经历一个不可逆过程后,系统能否恢复原来状态?
包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态?
答:
所谓过程不可逆,是指一并完成该过程的逆过程后,系统和它的外界不可能同时恢复到她们的原来状态,并非简单地指系统不可能回复到原态。
同理,系统经历正、逆过程后恢复到了原态也并不就意味着过程是可逆的;过程是否可逆,还得看与之发生过相互作用的所有外界是否也全都回复到了原来的状态,没有遗留下任何变化。
原则上说来经历一个不可逆过程后系统是可能恢复到原来状态的,只是包括系统和外界在内的整个系统则一定不能恢复原来状态。
1．比热是过程量,定压比热B。
A.表示比体积一定时比内能随温度的变化率B.是温度与压力的状态函数
C.与系统质量成正比D.也是过程量
2．对闭口系任意微元过程,若系统的熵变等于零,则___C___。
A.该过程可逆B.该过程不可逆C.无法判定过程的可逆与否D.必为吸热过程
3．概括性卡诺循环热机的效率能够表示为____A_____。
A.
B.
C.
D.
（下标”1”表示高温,”2”表示低温,”net”表示循环）
4．理想气体多变过程的比热为_D__。
A.
B.
C.
D.
5．在压缩比相同、吸热量相同时,定容加热循环（Otto）、定压加热循环（Diesel）和混合加热循环的效率（
）大小依次为_____B_____。
A.
B.
C.
D.
6．对于闭口系绝热过程,错误的表述是D。
A.熵变等于熵产B.过程功的大小等于内能差C.熵变必大于零D.必为等熵过程
7.准平衡过程是指___B___的过程。
A.弛豫时间很长B.不平衡势差无限小C.温差无限小D.压差无限小
8．理想气体的比内能和比焓_____C____。
A.是温度与压力的函数B.是压力的函数
C.在初终态压力不同,温度相同时的变化值相同D.在初终态压力相同,温度不相同时的变化值相同
9．
适用于____C___。
A.定压过程B.准平衡过程C.无耗散的准平衡过程（可逆过程w=PdV）D.理想气体的任意过程
10．湿空气B。
A.可当作纯物质来处理B.中的干空气与水蒸汽均可视为理想气体
C.中的干空气与水蒸汽的状态由分体积定律确定D.中的干空气必须视为混合物
11．在理想气体压容图上,等熵线____C_____。
A.的斜率为
B.比等温线平缓C.比等温线陡D.的斜率为
12．闭系经历一不可逆循环,作循环功5KJ,则___D__。
A.熵变小于零B.循环热小于5KJC.熵变大于零D.循环热等于5KJ
13．空气的平均分子量为28.97,定压比热
=1004J/（kg.K）,其定容比热为___A____J/（kg.K）。
A.717B.0.717C.1006D.
15．相同初终态参数条件下,不可逆过程的B。
A.熵变一定大于可逆过程的熵变B.焓差一定等于可逆过程的焓差
C.熵变一定小于可逆过程的熵变D.焓差一定小于可逆过程的焓差
16．1kg理想气体在一容器内作绝热自由膨胀,体积扩大了两倍,熵差为__A_。
A.
B.
C.
D.
17．湿空气的相对湿度
＝100％时,表明空气中B。
A.只有水蒸气B.的水蒸气处于饱和状态
C.的水蒸气的绝对含量很高D.的干空气处于饱和状态
18．湿空气的状态能够由A确定。
A.3个强度参数B.总压与干球温度C.总压与相对湿度D.比焓和湿球温度
19．摄氏温标B。
A.是经验温标B.是由热力学温标导出的温标
C.有两个基准点D.在水的冰点与沸点无量测误差
20．与理想气体比较,实际气体的最大两个特点是A。
A.分子占有体积和分子间有作用力B.分子占有体积和压缩因子等1
C.压缩因子等于1和分子间有作用力D.以上选择都
含湿量（比湿度）:
在含有1kg干空气的湿空气中,所混有的水蒸气质量
开尔文说法:
只冷却一个热源而连续不断作功的循环发动机是造不成功的。
克劳修斯说法:
热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。
系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后,系统和外界有什么变化?
若上述正向及逆向循环中有不可逆因素,则系统及外界有什么变化?
答:
系统完成一个循环后接着又完成其逆向循环时,无论循环可逆与否,系统的状态都不会有什么变化。
根据可逆的概念,当系统完成可逆过程（包括循环）后接着又完成其逆向过程时,与之发生相互作用的外界也应一一回复到原来的状态,不遗留下任何变化;若循环中存在着不可逆因素,系统完成的是不可逆循环时,虽然系统回复到原来状态,但在外界一定会遗留下某种永远无法复原的变化。
（注意:
系统完成任何一个循环后都恢复到原来的状态,但并没有完成其”逆过程”,因此不存在其外界是否”也恢复到原来状态”的问题。
一般说来,系统进行任何一种循环后都必然会在外界产生某种效应,如热变功,制冷等,从而使外界有了变化。
）
马赫数:
工质（如气体和蒸汽）的流速Wg与当地音速C之比。
临界压力比:
气体速度等于当地音速的截面为临界截面,临界截面上的压力即临界压力Pcr与气体进口压力P1之比。
Bcr=Pcr/P1.
干度:
工程上一般给出的”干度”表示1kg湿蒸汽中含有Xkg的饱和蒸汽。
露点:
未饱和空气中的过热蒸汽在水蒸气分压力不变的情况下,冷却至饱和蒸汽时的温度称为未饱和空气的露点,或湿空气中水蒸气分压力Pv相应的饱和温度即为露点。
过热蒸汽:
蒸汽温度t高于其压力p所对应的饱和温度ts,这种蒸汽称为过热蒸汽。
过热蒸汽的P和T是两个相互独立的参数。
热力学第一定律解析式有时写成下列两种形式:
分别讨论上述两式的适用范围。
答:
第一个公式为热力学第一定律的最普遍表示,原则上适用于不作宏观运动的一切系统的所有过程;第二个表示式中由于将过程功表示成
这只是对简单可压缩物质的可逆过程才正确,因此该公式仅适用于简单可压缩物质的可逆过程。
熵增原理:
孤立系统中,如进行的过程是可逆过程,其熵保持不变,如为不可逆过程,其熵增加,不论进行什么过程,其熵不可能减少。
热力学第一定律的能量方程式是否可写成
的形式,为什么?
答:
⑴热力学第一定律的基本表示式是:
过程热量=工质的热力学能变化+过程功
第一个公式中的Pv并非过程功的正确表示,因此该式是不成立的;
⑵热量和功过程功都是过程的函数,并非状态的函数,对应于状态1和2并不存在什么q1、q2和w1、w2;对于过程1-2并不存在过程热量
和过程功
因此第二个公式也是不成立的。
黑度:
实际物体的辐射力E与同温度下绝对黑体的辐射力Eo之比值。
ε=E/Eo,黑度表征着物体辐射力接近黑体辐射力的程度。
灰体:
在所有波长下,物体的单色辐射力Ｅλ与同温度,同波长下黑体单色辐射力Ｅｏλ之比为定值的物体。
准静态过程:
过程进行得非常缓慢,使过程中系统内部被破坏了的平衡有足够的时间恢复到新的平衡态,从而使过程的每一瞬间系统内部的状态都非常接近平衡状态,整个过程可看作是由一系列非常接近平衡态的状态所组成,并称之为准静态过程。
在闭口热力系的定容过程中,外界对系统施以搅拌功δw,问这时δQ=mcvdT是否成立?
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