1、工程热力学习题集答案一、填空题1常规 新 2能量 物质 3强度量454 KPa5准平衡 耗散 6干饱和蒸汽 过热蒸汽7高 多 8等于零9与外界热交换 10 2gR11一次 二次 12热量 13两 14173 KPa15系统和外界 16定温 绝热可逆 17小 大 18小于零 19不可逆因素 20 72gR21、 （压力） 、 （温度 ） 、 （体积） 。 22、 （单值） 。23、 （系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零） 。24、 （熵产） 。 25、 （两个可逆定温和两个可逆绝热） 26、 （方向） 、 （限度） 、 （条件） 。31.孤立系； 32.开尔文(K)； 33.w s
2、=h2h 1 或 w t=h2h 1 34.小于35. 221t0ttC36. n1iiiiM/37.热量 38.65.29% 39.环境 40.增压比41.孤立 42 热力学能、宏观动能、重力位能43.650 44.cv(T2T 1)ln 146.22.1247.当地音速 48.环境温度49.多级压缩、中间冷却 50.0 与 151.（物质） 52.（绝对压力）。53.（q=(h 2-h1)+(C22-C12)/2+g(Z2-Z1)+wS）。54.（温度）55. (0.657)kJ/kgK。56. (定熵线)57.（逆向循环）。58.（两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程） 59.（预热阶段、
3、汽化阶段、过热阶段）。60.（增大）二、单项选择题1.C 2.D 3.D 4.A 5.C6.B 7.A 8.A 9.C 10.B11.A 12.B 13.B 14.B 15.D16.B 17.A 18.B 19.B 20.C21.C 22.C 23.A三、判断题1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 2021.（） 22.（） 23.（） 24.（） 25.（） 26.（） 27.（） 28.（） 29.（） 30.（） 四、简答题1.它们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行，由无限接近平衡状态的状态组成的过程。 它们的区别在于准平
4、衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在，可逆过程不会产生任何能量的损耗。一个可逆过程一定是一个准平衡过程，没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。2.1kg 气体:pv=R rT mkg 气体:pV=mR rT1kmol 气体：pV m=RT nkmol 气体：pV=nRTRr 是气体常数与物性有关，R 是摩尔气体常数与物性无关。3.干饱和蒸汽：x=1,p=p s t=tsv=v,h=h s=s湿饱和蒸汽：00,0w1-4： 144141nTS且边膨胀边吸热,uq140gRn1-5： 15nk51且uqw3、请问一下几种说法正确吗？为什么？（1）熵增大的过程必为不可逆过程；答：不正确。熵增大的过程不一定
5、为不可逆过程，因为熵增大包括熵流和熵产两部分，如果熵流大于 0，而熵产为 0 的可逆过程，上仍然是增大的。（2）熵产 的过程必为不可逆过程。gS答：正确。熵产是由于热力过程中的不可逆因素导致的，因此当熵产 ，则此过程必0gS定为不可逆过程。12g1 g2121 1dnRTRppv Tn4、某循环在 700K 的热源及 400K 的冷源之间工作，如图 3 所示。（1）用克劳修斯积分不等式判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆? （2）用卡诺定理判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆? 解： net12t0kJ410kJWQ方法 1：设为热机循环不可能124J/K7KrrTA设为制
6、冷循环： 120kJ410k/rrQ符合克氏不等式，所以是不可逆制冷循环方法 2：设为热机循环 C40K1.2867LhTnet10kJ.71264tWQt不 可 能设为制冷循环 0401.37ccT2net0kJ.4w，所以是不可逆制冷循环可 能 但 不 可 逆七、计算题1解：（1） 908.690.pkPa298.65.03.6pkPa（2）取汽轮机汽缸内壁和蒸汽进、出口为系统，则系统为稳定流动系统，能量方程为 shwzgchq2136.0/4.157/kJg进、出口的动能差和位能差忽略不计，则(kJ/kg)shwq.(2403)120（3）汽轮机功率(kW)341.60mshP（4） 2
7、231(4)8/shwckJg图 380.67%12shkw2解： ()ccmQt()wmwQctw()ct代入数据解得： 32.48mt 32.487ln6.17ln1.23/wwTTmwcdTQS kJK .l0.8l0.54/0mmccTTcc1.2354.69/gwSkJK3、解：（1）画出各过程的 p-v 图及 T-s 图（2）先求各状态参数 1 350mol8.14J/(olK)2756.93Pa6.tnRTpV11.67221 M8K4.2K.apT 1.673 3122.Pm590mVp33314.62TV3350mol8.14J/(olK)14.26985Pa2p等温过程 ：
8、热量=膨胀功=技术功312322323lnm50mol8.4J/(olK)14.6l5.9069kTVQWR所以，放热 123123ln50mol4.86J/(oK)29814.6K49.kJ316.2kJTVWUWVnCTR 139J5.kJUQ1331 365.2k.869.3Pa2m04JpmHnCTUpV331311lnl14.26K50mol4.86J/(ol)n98.kJ/KVSRT4解：根据能量方程有11QUW22QUW212121QW(kJ)218685解： （1） 02731.%LcHT（2） 0.1.2()66cWQPkW（3） (1)0(7)3LHc J6解 31 32
9、60.287(527)0.4/.1gRTv mkgp21()93MPa21()0.7(85)103.7/Vqct kJgw6312().4(.294)41.5/tvp kJg01835./hct kJg7、解：缸内气体为热力系-闭口系。突然取走 90kg 负载，气体失去平衡，振荡后最终建立新的平衡。虽不计摩擦，但由于非准静态，故过程不可逆。但可以应用第一定律解析式。由于缸壁充分导热，所以缸内的气体在热力变化过程中的温度是不变的。首先计算状态 1 和状态 2 的基本参数，1F0573.981.309MPaAbP630Vhm21T643()()0()1hhm22F259713.80.256PabP
10、(1) 求活塞上升的高度：过程中质量不变，且等于 12ggPVmRT34120.9(0)56VhP4. ch（2）气体在过程中作的功根据热力学第一定律， ， 以及QUW121Umu由于 且 T1=T2，21/,KJgkmu0u由于不计摩擦气体所做的功， 分为两部分：位克服大气所做的功； 位活塞位能的增加量1W2则 22(059).846.5pEhJ1713.10.41bPA1246J或者， 6422.Pam.08.4HJ 8.解：（1）1 到 2 是可逆多变过程，对初，终态用理想气体状态方程式有g1 36g2 3687J/(kK)130270.564m/kgPa/g4.82/.RTvp所以多变
11、指数 61233ln(/)ln(810a/.MPa)1.95.4mkg54/kgpv （2）多变过程的膨胀功 127J/(K)7.2J/.91gRwTn（3）多变过程的热量 20.76kJ/(g)63563.9kJ/g95Vqucw故该可逆多变膨胀过程是吸热过程9.cv= = =1229J/(kgk)rR1k3.40W=0U=mc v(T2T 1)=2.261.229(591477)=317kJQ=U=317kJS=mc vln =2.261.229ln =0.595kJ/K124759110.S g= 307350=0.73kJ/KEx1=T0S g=(273+25)0.73=217.5kJ
12、11. = =0.2140.528 为缩放型喷管。12p7.05T2=T1( =1073( =691Kk)4.1)705c2= = =876m/s21p )693M2= = 1.66a691874.12.Q=mRrTln =1.50.287328ln21PKJ1.72015.6W=mRrTln =Q=72.1KJ21U=mC v(T2T 1)=0H=mC p(T2T 1)=013.(1)P=P1=1.5106Pa,V=V1=0.065m3/kg则 T= K7.9287065.5.RVPr V2=V kg/m1020165.)P( 34.6K12T2= K3.2878.0Rr (2)VC2= s
13、/m6.3).2847.9(14.)T(1K2r 14.每小时排气的放热量 Qp:Qp=mCp(T0T 1)=36001.21.021(576+283)=1292341KJ/h此热量中的有效能 Qa:Qa= Tln)T(mCd)1mC)( 010p0Tp001 =36001.21.021(283576)283ln = 405345.2KJ/h576283此热量中的无效能 Qu:Qu=QpQ a=1292341(405345.2)= 886995.8KJ/h15.S g= 27315027350=0.73kJ/KEx1=T0S g=(273+25)0.73=217.5kJ16.Q=mRrTln =1.50.287328ln21PKJ1.72015.6W=mRrTln =Q=72.1KJ21U=mC v(T2T 1)=0H=mC p(T2T 1)=017.解：（1） 908.690.kPa298.65.03.6pkPa（2）取汽轮机汽缸内壁和蒸汽进、出口为系统，则系统为稳定流动系统，能量方程为 shwzgchq2136.0/4.157/kJg进、出口的动能差和位能差忽略不计，则(kJ/kg)shwq.(2403)120（3）汽轮机功率(kW)341.60mshP（4） 2231(4)8/shwckJg80.67%skh18.19.20.
