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1、-工程热力学参考试题及答案-试卷5-第 4 页工程热力学参考试题及答案5一选择题（10分）1“不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不引起其它变化”是 的表述。BA热力学第一定律 B热力学第二定律的开尔文说法C热力学第二定律的克劳休斯说法 D热力学第三定律2郎肯循环中汽轮机排出的湿蒸汽在凝汽器中的放热是 过程。DA压力、温度都降低 B定压但温度降低C定温但压力降低 D既定压又定温3某刚性绝热容器内充有水和水蒸气混合物，它们的温度与压力分别相等且不随时间变化，则判断此系统处于 状态。CA均匀 B平衡且均匀C平衡但且不均匀 D不平衡但均匀4下列说法正确的是： 。CA气体吸热后一定膨胀，内能一定
2、增加 B气体膨胀时一定对外做功C气体压缩时不一定消耗功 D气体对外做功，内能一定减少5定量理想气体经过任意两个过程a-b和a-c，如图所示。若b、c在同一条等温线上，则和的关系为 。BA BC D无法比较二判断题（10分）1一切可逆热机的热效率都相等。（）2熵产大于零的过程必为不可逆过程。（）3自发过程的反过程无法进行。（）4定压过程热量不仅适用于理想气体，还适用于实际气体。（）5绝热节流前后，系统焓值不变。（）三简答、分析题（30分）1.（7分）在炎热的夏天，有人试图用关闭厨房的门窗和打开电冰箱门的办法使厨房降温。请问这种方法有效吗？为什么？解：使用此种方法降温，开始时会感觉到凉爽，但过一段
3、时间后这种效果逐渐消失，甚至会感到更热。现以厨房为一闭口系统进行分析，厨房可近似为一绝热系统，即Q=0；由热力学第一定律得到：Q=U+W；所以U=-W。W0，空气为理想气体，而理想气体热力学能是温度的单值函数，故室内空气温度T上升。2.（8分）将等温、等压、等容、等熵过程表示在p-v图和T-s图上，并将满足下列要求的理想气体多变过程也表示在p-v图和T-s图上。（1）工质升压、升温且放热过程；（2）工质膨胀、降温且放热过程。解：具体如下图所示（1）1-2过程；（2）1-3过程。3.（7分）某专利申请书提出一种热机：它从167的热源接受热量，向7冷源排热，热机每接受1000kJ热量，能发出0.1
4、2kW.h的电力。请问：判定此种热机可以实现吗？并阐述判定依据。解：（1）从申请是否违反自然界普遍规律着手:Wnet=0.123600=432kJQ1=1000kJ即此专利申请热机并不违反热力学第一定律。（2）根据卡诺定理，两个恒温热源之间，卡诺机的热效率最高：此热机效率大于可逆热机效率，所以此热机是不可能实现的。4.（8分）在lnp-h图和T-s图上画出蒸气压缩制冷循环（如下图所示）的循环曲线图，并分析制冷工质在各个部件中的热力过程和状态变化。解：lnp-h图和T-s图如下所示：1-2：绝热压缩过程，此过程中，制冷剂由低温、低压饱和蒸气变为高温、高压过热蒸气；2-3：定压放热过程，此过程中，
5、制冷剂由高温、高压过热蒸气冷却至高温高压饱和液体；4-5：绝热节流过程，此过程中，制冷剂由高温高压饱和液体变为饱和湿蒸汽气状态；5-1：定压吸热过程，此过程中，制冷剂由饱和低温、低压湿蒸汽状态变为低温低压饱和气体。四计算题（50分）1.（15分）闭口系统从状态1沿1-2-3途径到状态3，传递给外界的热量为47.5kJ，而系统对外做功为30kJ，如图所示。试求：（1）若沿1-4-3途径变化时，系统对外做功15kJ，求过程中系统与外界传递的热量；（2）若系统从状态3沿图示曲线途径到达状态1，外界对系统做功6kJ，求该过程中系统与外界传递的热量；（3）若U2=175kJ，U3=87.5kJ，球求过程
6、2-3传递的热量及状态1的热力学能。 解：对途径1-2-3，由闭口系统能量方程得：U123=U3-U1=Q123-W123=-47.5-30=-77.5kJ（1）对途径1-4-3，由闭口系能量方程得：Q143=U143+W143=U123+ W143=-77.5+15=-62.5kJ（2）对途径3-1可得：Q31=U31+W31=-U123+ W31=77.5+（-6）71.5kJ（3）途径2-3为等容过程，所以W23=0则Q23=U23+W23=U3-U2=87.5-175=-87.5kJU1=U3-U123=87.5-（-77.5）=165kJ2.（20分）0.5kmol某种单原子理想气体
7、，由25，2m3可逆绝热膨胀到0.1Mpa，然后在此状态的温度下等温可逆压缩回到2m3。定容摩尔比热容取定值，且=，定熵指数，摩尔气体常数。（1）画出各过程的p-v图和T-s图；（2）计算整个过程的Q，W，U，H及S。解：（1）（2）先求各状态的参数：理想气体等温过程系统传递热量等于容积变化功，且绝热过程传递热量为零。即系统完成1-2-3过程后，向外放热。由热力学第一定律得：3.（15分）储气罐原有气体，输气管内气体状态不变，且输气管内气体焓值为，经t时间向储气罐充气后，关闭充气阀。此时储气罐中气体质量为。求：储气罐中气体内能解：取储气罐为系统，此系统为一开口系，由开口系统能量方程式得出：忽略气体动位能变化，并且此储气罐为一绝热系统，没有做功部件，无离开储气罐的气体，所以热力学第一定律开口系统表达式可简化为：，进一步简化为：经t时间充气，积分上式得到：为常数，附 计算公式：理想气体可逆过程计算公式定熵过程：， 等温过程：