2012年大学《工程热力学》试卷及答案.docx

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1、1 .平衡状态与稳定状态有何区别和联系？2 .下列两组公式分别适用于理想气体的何种过程？m=cv(t2),M=cp(t2t)m=z=,(r2-ti),q=CPatT1)3 .有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系。对不对，为什么？4 .有人提出一循环1321,其中13是可逆定温吸热过程、32是可逆绝热过程、2/为不可逆绝热过程，如图所示，图中123分别为三个平衡状态点。试问此循环能否实现，为什么？四、计算题(总分33分)1、医用氧气袋中空时呈扁平状态，内部容积为零。接在压力为MVPa、温度为17*C的钢质氧气瓶上进行充气。充气后氧气袋隆起，体

2、积为0.008m3,压力为0.15MPa。由于充气过程很快可近似为绝热充气，且充气过程中钢瓶内氧气参数始终保持不变。设氧气可作为理想气体,cF.657kJ/(kgK),cp0.917kJ/(kgK).求充入氧气袋内氧气的质量。(12分)2、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为GFII24J(kgK),C尸934J(kgK),已知初态温度为=280*C,求：(1)终态温度，2和热力学能的变化量AU；(2)熔、端的变化量AH、ASo(11分)3、有人设计了一台热机，工质分别从温度为T=900K、T2=400K的两个高温热源吸热Q

3、=1500kJ和02=5OOkJ,以7b=300K的环境为冷源，放热。3，问：(1)要求热机作出循环净功Wnct=I000kJ,该循环能否实现？(2)最大循环净功WneImaX为多少？(10分)一：判断题1 .用压力表可以直接读出被测工质的绝对压力。(X)大学本科生考试试卷（2012年春季学期期中考试）课程名称：工程热力学一、判断下列命题对错（每题2分，总分30分）2 .用压力表可以直接读出被测工质的绝对压力。3 .系统的状态参数保持不变，则系统定处于平衡状态。4 .气体膨胀时一定对外做功。5 .系统内质量保持不变，则定是闭口系统。6 .绝热闭11系的端增就是其与相关外界构成的孤立系统嫡增。7

4、 .机械能可以完全转变为热能，而热能不能完全转变为机械能。8 .理想气体可逆定温过程，工质的膨胀功等于技术功。9 .在相同温限间工作的一切可逆热机，其热效率均相等。10 理想气体经过绝热自由膨胀，热力学能不变，温度不变。11 .尴变计算公式=aJn（T2T）+RgIn（v2v）适用于理想气体任何过程。12 .工质从初状态1变化到另一状态2,不论中间经历什么过程，其内能的变化量均相等。13 .多变过程就是任意过程。14 .热力系统经过一不可逆过程，则系统与外界皆无法回到原状。15 .能量方程q=Au+pdv适用于任何工质闭口系统的可逆过程。16 .理想气体的热力学能、培和皤都仅仅是温度的单值函数

5、.二、图示题：（总分17分）1 .在T-S图上用面积表示理想气体由状态1等端膨胀到状态2时体积膨胀功的大小。（5分）2 .试在p-v图和T-S图上定性地画出理想气体的下述过程（借助四个基本热力过程线）：（12分）1）压缩、升温、放热的过程；2）膨胀、降温、吸热的过程；3）多变系数n=1.6的压缩过程。三、简答题（每题S分，共20分）w12=m1-u2=ui-u3=q31-阴影面积2.试在所给参数坐标图上定性地画出理想气体过点1的下述过程（图中请标明四个基本过程线）：1）压缩、升温、放热的过程2）膨胀、降温、吸热的过程。3）然后在图上画出自点1出发的多变系数n=1.6的压缩过程四：计算题1、据能

6、量方程6Q=dEcv+(h+-+gz)m,na-(h+-+gz)min+Wi2据题意，z0=,mtu1=0,d&w=dU,忽略S-和gz”则dU-hinmin+W.=0m2=min,m=mou,)因训.=pt1dV,且氧气袋内氧气质量即充入氯气的质量，所以积分后得:n2u2-hinm2+P0(V2-Vi)=O(a)w2(m2-zJ+Po=02 .系统的状态参数保持不变，则系统一定处于平衡状态。（X）3 .气体膨胀时一定对外做功。（）4 .系统内质量保持不变，则一定是闭口系统。（X）5 .绝热闭口系的懒增就是孤立系的熠增。（）6 .机械能可以完全转变为热能，而热能不能完全转变为机械能。（）7 .

7、理想气体可逆定温过程，工质的膨胀功等于技术功。（）8 .在相同温限间工作的一切可逆热机，其热效率均相等。（）9 .气体经过绝热自由膨胀，热力学能不变，温度不变。（J）10 .焙变计算公式/S=Cv1nT2HVR1n（v2v）适用于任何工质任何过程。（J）11 .工质从初状态1变化到另一状态2,不论中间经历什么过程，其内能的变化量均相等。（）12 .多变过程即任意过程，（）13 .热力系经过一不可逆过程，则系统与外界皆无法回到原状。（X）14 .能量方程q=Au+pdv适用于闭口系统中任何工质的可逆过程。Z）15 .理想气体的热力学能、培和焰都仅仅是温度的单值函数。（）二：简答题1 .答：只有在

8、没有外界影响的条件下,工作质的状态不随时间变化，这种状态称之为平衡状态。稳定状态只要其工质的状态不随时间变化，就称之为稳定状态，不考虑是否在外界的影响下，这是他们的本质区别。平衡状态并非稳定状态之必要条件。物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。平衡状态不一定为均匀状态，均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。（稳定不一定平衡，但平衡一定稳定；平衡不一定均匀，但均匀一定平衡。）2 .答：不是都适用O第一组公式适用于任何一种过程。第二组公式q=u=cv（t2-ti）适于定容过程，q=7G-G适用于定压过程。3 .答：热力学中把热量定义为热力系和外界之间仅仅由于温度的不同而通过边界传递的能量（能量

9、的一种，是由温差引起的）。因此对于开口系，若没有因温差而导致的热量传递，则可以为绝热系，物质的进出导致的能量交换不是热量。4 .答：不能实现，Q3=W13,U32+W32=O,U2+W2=O0其中U32+U2=O,即Wnet=W13+W32+W21=Q13,从中明显看出违背热力学第二定律，从单一热源吸热并全部拿来做功，而不引起其它任何变化，是不能实现的。三：作图题1.在Ts图上表示每公斤理想气体由状态1等燃可逆膨胀到状态2时膨胀功的大小。BPM又机加=%=gVS)将p2=0.15MPa,=O.OO8h3,据/依=0.657/7；4/龟A/依=O917T”4关系式，代入式(a)、(b),解得T2

10、=313.20K,i2=0.0147依2、(1)终态温度和热力学能的变化量由闭口系统能量守恒式Q=AU+W及(/=mcv(t2-t1)AU=Qv-W=367.6Q一(-468.3)=835.9Q=/,+=280。+835，W=727.48C,mcv2kg0.934kJ/(kgK)(2)始和燃的变化量7=AU+mRQT=(m(cp-cv)T=835.9以+2依X(1.124-0.934Az/(kgK)x(72748-280)C=IoO5.94。S=mcv1n-=2kgX0.934H/(kgK)1n72748+273=uo75fc/KvT(280+372X3、解：(1)已知循环吸热0=150OkJ,Q2=500kJ,=IOOOkJ,故循环放热Q=(Q+ft)-7=T(1500+500)kJ-1OOOU7=-1OO(KJ(J图=2+0+2=空蛆+空.咏74U/K。iTrTxT1Ti900K400K300K所以可以实现。2)最大循环净功只有在可逆循环时才能获得，即悭=0乌+-1=OjTrTT1Q=T/旦+结=-300KX(+)=-875.0。337；7；900K400K,rv=+e2+a=15(XUJ+500H-875.0心=I125.0a