工程热力学B
工程热力学
一、单项选择题(共10题,共20分)
1、热力学第一定律表达式⎰s 2
s 1Tds =c v (T 2-T 1) +⎰pdv 适用于 【 】 v 1v 2
A .理想气体的任意过程 B.理想气体的可逆过程
C .任意工质的可逆过程 D.任意工质的任意过程
2、理想气体状态方程可表示为 【 】
A .p v =mRg T B .p v =RT D .p V =8314.31T E .p v =mRT
3、T —S 面上的干饱和汽线是相同 下各干饱和蒸汽状态点联成的曲线 【 】
A .压力 B .干度 C .温度 D .比体积
4、在等容过程中,理想气体内能的变化Δu= 【 】
A .w B .w t C .⎰c 12p dT D .⎰c v dT 12
5、在T - S图上, 理想气体等压过程线的斜率 【 】 A. C p T B.c v T T C. D. T c v c p
6、技术功为宏观动能增量、重力位能增量和 三项机械能之和。 【 】
A .内部功 B .推动动 C .膨胀功 D .压缩功
7、绝对压力p, 真空p v ,环境压力P a 间的关系为 【 】
A. p+pv +pa =0 B. p+pa -p v =0 C. p-p a -p v =0 D. pa -p v -p=0
8、热力学第二定律表明 【 】
A. 能量转换过程中, 能量的总量保持定恒不变 B. 第一类永动机不可能制造成功
C. 单热源热机不可能制造成功 D. 热量中含有有效能和无效能, 两者可以相互转换
9、在压力为p 时,, 饱和水的熵为s ′;干饱和蒸汽的熵为s ″。当湿蒸汽的干度0
则 【 】
A. s″>s>s′ B. s>s″>s′ C. ss>s″
10、( )过程是可逆过程。 【 】
A.可以从终态回复到出台的 B. 没有摩擦的准静态过程 C. 没有摩擦的 D. 没有温差的
二、概念题(共5题,共15分)
1、准平衡过程 2、焓 3、定压比热容 4、卡诺循环
5、水蒸气的汽化潜热
三、简答题(共35分)
1、判断下列说法是否正确, 简单说明理由。(10分)
(1)工质吸热后必须体积膨胀; (2)工质被压缩时一定消耗外功;
(3)工质不能一边压缩一边吸热; (4)工质不能一边压缩一边放热。
2、推动功是否也是过程量?(5分)
3、工质从同一初态出发,分别经可逆绝热过程与不可逆绝热过程到达相同的终压,两过程终态熵如何? (5分)
4、平衡态与稳定态有何区别? 有何联系?(5分)
5、摩尔气体常数与气体的种类、气体所处的状态有什么关系?(5分)
6、在h-s 图上,已知湿饱和蒸汽压力,如何查出该蒸汽的温度?(5分)
四、计算题(共30分)
1、如右图,卡诺热机A 从700K 的热源吸热,向温度为T 的热源放热,卡诺
热机B 从温度为T 的热源吸热,而向温度为300K 的热源放热。试求A 、B
两热机的热效率相等时,中间热源的温度为多少?(15分)
2、m=2.26kg理想气体的气体常数Rg=430J/(kg·k) ,比热比k=1.35。初温T 1=477K,经可逆定容过程
后终温T 2=591K。求Q 、ΔU 、W 、ΔS 。(7分)
3、试证明理想气体质量定压热容与质量定体积热容有下面的关系:c p -c v =R r (8分)
工程热力学试题B 答案
一、
1、C 2、D 3、B 4、D 5、C 6、A 7、D 8、C 9、A 10、B
二、 1、由一系列连续的平衡态或无限接近平衡状态的点组成的过程称为准平衡过程,也称为准静态过程。 2、工质的热力状态参数之一,表示工质所含的全部热能,等于该工质的内能加上其体积与绝对压力的乘积。
3、在压强不变的情况下,单位质量的某种物质温度升高1K 所需吸收的热量,叫做该种物质的“定压比热容”,用符号Cp 表示,国际制单位是:J/(kg·K) 。
4、由两个可逆的等温过程和两个可逆的绝热过程所组成的理想循环称为卡诺循环。
5、将1kg 饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需的热量。
三、
1、
(1)工质在热力过程中与外界交换能量应遵循热力学第一定律, Q=ΔU +W ,若假设工质吸热,同时热
力系不作功,体积不发生变化W =0,热力系吸热得到的能量最终转换为热力系的储存能——热力学能存于热力系内;另还可以假设热力系在吸热的同时作压缩功,体积减小,获得的能量Q 、W 都转换为热力学能存于热力系内。因此,(1)的说法不正确。
(2)按照热力学第一定律Q =ΔU +W ,则W =Q 一ΔU ,工质被压缩时不一定要消耗外功,也可以通过消
耗热力系储存能来实现,故(2)说法不正确。
(3)工质被压缩得到外界消耗的功,同时亦可吸热,获得的功、热量转换为热力系储存能——热力学能存
于热力系内,能量转换仍然遵循热力学第一定律Q ―(―W )=ΔU 即 Q+W =ΔU ,故(3)说法不正确。
(4)工质在热力过程中吸热、放热或压缩、膨胀都是可以进行的,关键的是其能量交换在数量上应该守恒。
工质一边压缩一边放热,则(-Q )=ΔU +(-W ),过程完全可以进行,故(4)说法也不正确。 2、
推动功不是过程量。推动功是流动过程中推动工质流动所必需的功,只有流动过程才有推动功,推动功通常是由外界提供,例如由泵、风机等设备提供。推动功不是由热力系的能量转换而得到的,因此工质作推动功时状态不发生变化,状态一定pv 即为确定的值,推动功是状态量而不是过程量。
3、
从T-S 图上可以看出,从同一初态出发,达到相同的终压(注意仅为相同终压,不是相同状态):
1) 对于可逆绝热过程,熵增为零,
2) 对于不可逆绝热过程,熵流为零,熵产大于零,因此熵要增大。
由于工质从同一个初态出发,因此不可逆绝热过程终态的熵要大于可逆绝热过程终态的熵。
4、
平衡状态是在热力系没有外界作用的条件下,表现出状态参数不随时间变化特征的状态;稳定状态则不然,它是不需要任何条件,均能表现为参数不随时间变化的状态。平衡状态必然是稳定状态,稳定状态未必是平衡状态。
5、
摩尔气体常数与气体的种类、气体所处的状态无关,摩尔气体常数对于任何气体、任何状态下均为8314.31J/kmol·k 。
6、
水在两相区中经历的是等温等压过程,湿饱和蒸汽的压力和温度一一对应,即两相区内等压线和等温线重合。因此,根据已知的饱和蒸汽压力,找到相应的等压线,找到等压线与上界线和下界线的交点,通过该交点和临近的等温线可以确定该蒸汽的温度。
四、
1、
解:由卡诺循环热效率
T 700
300卡诺热机B :ηB =1- T
T 300当ηA =ηB 时,则有1- =1-700T 卡诺热机A :ηA =1-
T 2=300⨯700
T =⨯700=458. 26K
2、
解. cv = 1430R r ==1229J/(kg·k) k -11. 35-1
W=0
△U=mcv (T2-T 1)=2.26×1.229×(591-477)=317kJ
Q=△U=317kJ
△S=mcv ln T 2591=2.26×1.229×ln =0.595kJ/K 477T 1
3、
解:气体定压质量热容与定体质量热容间的关系可以通过焓的定义式、理想气体热容与热力学能、焓间的关系推导证明。 dh du , c v = 可知dT dT
dh d (u +pv ) c p ==dT dT
d(u+R r T ) = dT
du d (R r T ) =+dT dT
=c v +R r 由c p =
c p -c v =R g 证毕