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1、 第 1 页（共 6 页）诚信应考,考试作弊将带来严重后果！湖南大学课程考试试卷 课程名称：工程热力学 A ；课程编码：试卷编号：B；考试时间：120 分钟 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 应得分 15 10 20 15 40 100 实得分 评卷人 一、名词解释题（每题 3 分，共 15 分）1.简单可压缩系统：与环境的功交换只有体积变化功的可压缩系统。2.平衡状态：一个热力系统在不受环境影响（重力场除外）的条件下，如果其状态参数不随时间变化，同时热力系统内外建立了热和力的平衡，则该热力系统处于热和力的平衡状态。3.稳定流动：若流动过程中开口系统内部及其边界上各点工质的
2、热力参数及运动参数都不随时间而发生变化。4.熵增原理：孤立系统（定质量系）的熵通常总是增大的，极限情况时不变，永不可能减小。5.比热容：单位质量工质吸热使之温度升高（或降低）1K 所需的热量。二、判断题（下列各题，你认为正确的，请在题干的括号内打“”，错的打“”，每题 1 分，共 10 分）1.理想气体任意两个状态参数确定之后，气体的状态就确定了。（）考试中心填写：_年_月_日 考 试 用 专业班级：学号：姓名：装订线（题目不得超过此线）湖南大学课程考试试卷 湖南大学教务处考试中心 第 2 页（共 6 页）2.理想气体只有取定值比热容时，才能满足迈耶公式gvpRcc。（）3.不可逆过程不能 T
3、-s 图上表示，所以也不能计算过程的熵变量。（）4.卡诺循环的热效率一定大于其它循环的热效率。（）5.稳定流动能量方程适用于所用工质的稳定流动情况，不论过程是否可逆，有无耗散效应。（）6.自发过程都是不可逆过程，非自发过程都是可逆过程。（）7.活塞式压气机应采用隔热措施，使压缩过程接近绝热过程。（）8.经不可逆循环，系统与环境无法完全恢复原态。（）9.熵产大于0的过程必为不可逆过程。（）10.实际气体绝热自由膨胀之后，其热力学能不变。（）三、选择题（每小题 2 分，共 20 分）1.理想气体可逆吸热过程，下列哪个参数一定增加：（B ）。A.热力学能；B.熵；C.压力；D.温度 2.pdvuq适
4、用于 （B）A理想气体可逆过程 B一切气体可逆过程 C理想气体一切过程 D理想气体准静态过程 3.下面参数中，量纲不相同的有（B ）A.比热容 B.比焓 C.质量气体常数 D.比熵 4.若空气进行可逆定压加热过程，则：（C ）。A.空气作功量大于其热力学能增量；B.空气作功量等于其热力学能增量；C.空气作功量小于其热力学能增量；D.无法确定 5.下列三种状态的空气，哪种状态的熵最大？（A ）。A.100C，20bar；B.200C，10bar；C.100C，10bar；D.150C，15bar 6.某制冷机在热源1T=300K 及冷源2T=250K 之间工作，其输入功 W 为 25kJ，从冷源
5、吸热量 Q,2为 110kJ，此制冷机是（C ）。第 3 页（共 6 页）A.可逆的；B.不可逆的；C.不可能的；D.可逆或不可逆的 7.工质不可逆稳态稳流经某控制容积，则此控制容积内，则：（B ）。A.储能不变，熵增大 B.储能不变，熵不变 C.储能增大，熵增大 D.储能增大，熵不变 8.理想气体进行了一个降温，升压的多变过程，则多变指数 n 满足：(B )A.nk；B.nk；C.n=k D 不能确定 9.系统经过不可逆循环过程后，其熵变(B )A.大于 0；B.等于 0；C.小于 0；D.不定 10.在密闭门窗的房间内，有一台启动的冰箱，将冰箱门打开，经一段时间运行，则室内温度将（B ）A
6、.降低；B.升高；C.不变；D.不定 四、简答题（共 15 分）1.某理想气体经历了下述循环：某理想气体经历了下述循环：（I）等容吸热，压强从P1 升高到 P2；（II）可逆绝热膨胀，压强从 P2 又回到 P1；（III）等压压缩，体积又回到循环的初始值，分别在 p-v 图及 T-s 图上画出这个循环。（5 分）答：123PV0 123TS0 2.热力学第一定律和第二定律的实质分别是什么？写出各自的数学表达式。（5 分）答：热力学第一定律实质上就是能量守恒与转换定律，即热力过程中参与转换和 装订线（题目不得超过此线）湖南大学课程考试试卷 湖南大学教务处考 第 4 页（共 6 页）传递的能量在数
7、量上是守恒的。其表达式为 dEiso=0。对于常用的闭口系和稳定流动开口系其表达式为 q=u+w 和 q=h+1/2cf2+gz+ws=h+wt。热力学第二定律实质上揭示了热力过程的方向、条件和限度，揭示了能量品质的高低。只有同时满足热力学第一定律和第二定律的过程才能实现。其表达式为dSiso0、0Tq或Tqs。3.压气机高压缩比时为什么采用多级压缩中间冷却方式？（画 p-v 图说明）答：采用多级压缩、中间冷却，有如下一些好处：1）可降低排气温度 2）可减少压气机耗功量 3）对于活塞式压气机可提高压气机的容积效率 五、计算题（共 40 分）1.设气缸中1kg空气（可作理想气体处理）经历一可逆多
8、变过程从初态t1=27、p1=0.1Mpa 压缩到终态 p2=1MPa，其多变指数 n=1.3。设空气的比热容为定值。求过程的膨胀功、技术功、热量和内能变化量、熵变、焓变。在 p-v 图上画出该过程，并表示出膨胀功、技术功。（该气体的气体常数 Rg=0.287kJ/(kg K)、绝热指数 k=1.4)（10 分）解：12211nnTpTp 11.3 11.322111(27327)*510.40.1nnpTTKp 1211*()1*0.287*(300510.4)201.311.3 1gWmR TTKJn 1.3*(201.3)261.69tWnWKJ 21()1*0.717*(510.430
9、0)150.8568vUmc TTKJ 150.8568(210.3)59.4432QUWKJ 21()1*1.005*(510.4300)211.452pHmcTTKJ 第 5 页（共 6 页）2211510.41lnln1*1.005ln0.287ln0.127/3000.1pgTPSm cRKJKTP PV0PVTS 2.一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，压力为 1000kPa，温度为 27。充气开始时，储气罐内为真空，求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。（10 分）解：根据开口系统的能量方程，有：Q=d(mu)+(hout+c2fout+gz
10、out)mout-(hin+c2fin+gzin)min+Ws 由于储气罐充气过程为绝热过程，没有气体和功的输出，且宏观能差值和重力位能差值，则 Q=0，mout=0，(c2fin+gzin)min=0，Ws=0，min=dm，故有：d(mu)=hindm 经积分可得：mu=hinmu=hinT2=hin/cv=cp Tin/cv=1.4300=420K 3.一活塞气缸装置中的气体经历了 2 个过程。从状态 1 到状态 2，气体吸热 500kJ，活塞对外做功 800kJ。从状态 2 到状态 3 是一个定压的压缩过程，压力为 p=400kPa，气体向外散热 450kJ。并且已知 U1=2000k
11、J，U3=3500kJ，试计算 2-3 过程中气体体积的变化。（10 分）解：W23=p2(V3-V2)求出 W23，则可求出 V3-V2 对于过程 1-2，U12=U2-U1=Q12-W12 所以 U2=Q12-W12+U1=500-800+2000=1700kJ 对于过程 2-3，有 W23=Q23-U23=Q23-（U3-U2）=-450-（3500-1700）=-2250kJ 所以 V23=V3-V2=W23/p2=-2250kJ/400kPa=-5.625 m3 装订线（题目不得超过此线）湖南大学课程考试试卷 湖 第 6 页（共 6 页）4.已知 A、B、C 3 个恒温热源的温度分别为 500K，400K 和 300K，有可逆机在这 3 个热源间工作。若可逆机从 A 热源净吸入 3000kJ 热量，输出净功 400kJ，试求可逆机与 B、C 两热源的换热量，并指明其方向。（10 分）解：WQQQCBA 0CCBBAAisoTQTQTQS 代入数据：4003000CBQQ 03004005003000CBQQ 解得：3200BQ 600cQ A C B W QB QC QA