工程熱力學(xué) 期末試題 答案

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1、 真誠(chéng)為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當(dāng)之處，請(qǐng)指正。 全國(guó)考研專業(yè)課高分資料 中北大學(xué) 《工程熱力學(xué)》 期末題 筆 記：目標(biāo)院校目標(biāo)專業(yè)本科生筆記或者輔導(dǎo)班筆記 講 義：目標(biāo)院校目標(biāo)專業(yè)本科教學(xué)課件 期末題：目標(biāo)院校目標(biāo)專業(yè)本科期末測(cè)試題2-3套 模擬題：目標(biāo)院校目標(biāo)專業(yè)考研專業(yè)課模擬測(cè)試題2套 復(fù)習(xí)題：目標(biāo)院校目標(biāo)專業(yè)考研專業(yè)課導(dǎo)師復(fù)習(xí)題 真 題：目標(biāo)院校目標(biāo)專業(yè)歷年考試真題，本項(xiàng)為贈(zèng)送項(xiàng)，未公布的不送！ 1 / 21 中北大學(xué) 工程熱力學(xué) 試題（A ）卷（閉卷） 2013--2014學(xué)年第 一 學(xué)期 學(xué)號(hào)：

2、 姓名： 一、單項(xiàng)選擇題（本大題共15小題，每題只有一個(gè)正確答案，答對(duì)一題得1分，共15分） 1、壓力為10 bar的氣體通過漸縮噴管流入1 bar的環(huán)境中，現(xiàn)將噴管尾部截去一段，其流速、流量變化為。 【 】 A.流速減小，流量不變 B.流速不變，流量增加 C.流速不變，流量不變 D.流速減小，流量增大 2、某制冷機(jī)在熱源T1= 300K，及冷源T2= 250K之

3、間工作，其制冷量為1000 KJ，消耗功為250 KJ，此制冷機(jī)是 【 】 A.可逆的 B.不可逆的 C.不可能的 D.可逆或不可逆的 3、系統(tǒng)的總儲(chǔ)存能為 【 】 A. B. C. D. 4、熵變計(jì)算式只適

4、用于 【 】 A.一切工質(zhì)的可逆過程 B.一切工質(zhì)的不可逆過程 C.理想氣體的可逆過程 D.理想氣體的一切過程 5、系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)不可逆絕熱膨脹過程后，欲使系統(tǒng)回復(fù)到初態(tài)，系統(tǒng)需要進(jìn)行一個(gè)【】過程。 【 】 A.可逆絕熱壓縮

5、 B.不可逆絕熱壓縮 C.邊壓縮邊吸熱 D.邊壓縮邊放熱 6、混合氣體的通用氣體常數(shù)，【 】。 【 】 A.與混合氣體的成份有關(guān) B.與混合氣體的質(zhì)量有關(guān) C.與混合氣體所處狀態(tài)有關(guān) D.與混合氣體的成份、質(zhì)量及狀態(tài)均無關(guān)系 7、貯有空氣的絕熱剛性密閉容器中裝有電熱絲，通電后如取空氣為系統(tǒng)，則 【 】A.Q＞0，△U＞0，W＞0 B.Q=0，△U＞0，W＞0 C.Q

6、＞0，△U＞0，W=0 D.Q=0，△U=0，W=0 8、未飽和空氣具有下列關(guān)系 【 】 A.t＞tw＞td B.t＞td＞tw. C.t = td = tw D.t = tw＞td 9、絕熱節(jié)流過程是【 】過程。 【 】 A.定壓 B.定溫 C.定熵

7、 D.節(jié)流前后焓相等 10、抽汽式熱電循環(huán)的結(jié)果是 【 】 A.提高循環(huán)熱效率，提高熱能利用率 B.提高循環(huán)熱效率，降低熱能利用率 C.降低循環(huán)熱效率，提高熱能利用率 D.降低循環(huán)熱效率，降低熱能利用率 11、一個(gè)橡皮氣球在太陽(yáng)下被照曬，氣球在吸熱過程中膨脹，氣球內(nèi)的壓力正比于氣球的容積，

8、則氣球內(nèi)的氣球進(jìn)行的是 【 】 A.定壓過程 B.多變過程 C.定溫過程 D.定容過程 12、氣體的容積比熱是指 【 】 A.容積保持不變的比熱。 B.物量單位為一立方米時(shí)氣體的比熱。 C.物量單位為一摩爾容積氣體的比熱。 D.物量單位為一標(biāo)準(zhǔn)立方米時(shí)氣體的比熱。 13、抽氣回?zé)嵫h(huán)改善了朗肯循環(huán)，其根本原因在

9、于 【 】 A.每公斤水蒸汽的作功量增加了 B.排氣的熱能得到了充分利用 C.水蒸汽的平均吸熱溫度提高了 D.水蒸汽的放熱溫度降低了 14、孤立系統(tǒng)是指系統(tǒng)與外界 【 】 A.沒有物質(zhì)交換 B.沒有熱量交換 C.沒有任何能量交換 D.沒有任何能量傳遞與質(zhì)交換 15、熱機(jī)從熱源取熱1000 KJ，對(duì)外作功1000 KJ，其結(jié)果是 【 】 A.違反第一定律

10、 B.違反第二定律 C.違反第一及第二定律 D.不違反第一及第二定律 第二部分 非選擇題（共85分） 二、判斷題(本大題共10小題，每題1分,共 10 分,答A表示說法正確.答B(yǎng)表示說法不正確,本題只需指出正確與錯(cuò)誤,不需要修改) 16、孤立系統(tǒng)的熵與能量都是守恒的。 （ ） 17、實(shí)際氣體在壓力趨于零的極限狀態(tài)就成為理想氣體。 （ ） 18、容器中氣體的壓力不變則壓力表的讀數(shù)也絕對(duì)不會(huì)改變。 （ ） 19、在T—S圖上，任意二條可逆絕熱過程線不能相交。

11、 （ ） 20、再熱循環(huán)的主要目的是提高汽輪機(jī)尾部排汽干度。 （ ） 21、任一熱力循環(huán)的熱效率都可用η= 1－q2/q1 = 1－T2/T1 計(jì)之。（ ） 22、孤立系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)總熵達(dá)極大值。 （ ） 23、一桶具有環(huán)境溫度的河水與一杯沸水，前者的可用能大于后者。（ ） 24、凡符合熱力學(xué)第一定律的過程

12、就一定能實(shí)現(xiàn)。 （ ） 25、卡諾循環(huán)的熱效率僅取決于其熱和冷源的溫度，而與工質(zhì)的性質(zhì)無 關(guān)。 （ ） 三、填空題(本大題共5小題，每空1分,共12分。) 26、混合氣體由N2和CO2組成，已知N2的質(zhì)量成分為0.72，則混合氣體的平均氣體常數(shù)Rg,eq= ，平均摩爾質(zhì)量Meeq= 。 (N2的摩爾質(zhì)量為0.028kg/mol，CO2為0.044 kg/mol) 27、冬季取暖，若不采取任何其他措

13、施，室內(nèi)溫度 ，室內(nèi)相對(duì)濕度 。（填增大，減少或不變）。 28、濕蒸汽的干度定義為 。已知濕蒸汽的干度為0.2，其中干飽和蒸汽的質(zhì)量為6 kg，則飽和液體的質(zhì)量為＿＿＿＿kg。 29、氧氣的平均比定壓熱容，， 則 ， 。 30、范德瓦爾方程式的表達(dá)式為： ，其中常數(shù)a 是對(duì) 的修正。常數(shù)b是對(duì) 的修正。 四、名詞

14、解釋(本大題共4小題，每題 4分,共16分。) 31、干飽和蒸汽、濕飽和蒸汽和過熱蒸汽— 32、熱容的定義和單位— 33、濕空氣的露點(diǎn)— 34、控制質(zhì)量— 五、簡(jiǎn)答題(本大題共3小題，每題 4分,共12分。) 35、定壓、定溫、絕熱和定容四種典型的熱力過程，其多變指數(shù)的值分別是多少？ 36、簡(jiǎn)述蒸汽參數(shù)對(duì)朗肯循環(huán)效率的影響。 37、準(zhǔn)平衡過程與可逆過程有何共同處?有何區(qū)別?有何聯(lián)系? 六、計(jì)算題（本大題共4小題，共35分。) 38、某蒸汽動(dòng)力廠按一級(jí)抽汽回?zé)幔ɑ旌鲜剑├硐胙h(huán)工作，如圖所示，已知新蒸汽參數(shù)p1=4.0MPa，t1=4200C，汽

15、輪機(jī)排汽壓力p2=0.007MPa，抽汽壓力pA=0.4MPa，忽略泵功。試求： （1）定性畫出循環(huán)的T-s圖； （2）抽汽系數(shù)α； （3）循環(huán)吸熱量q1，放熱量q2及輸出凈功ωnet； （4）循環(huán)熱效率；（15分） p (MPa) t (0C) h (kJ/kg) s kJ/(kg.K) Ps (MPa) h′ (kJ/kg) h″ (kJ/kg) s′ kJ/(kg.K) s″ kJ/(kg.K) 4 420 3261.4 6.8399 0.4 604.7 2737.6 1.7764 6.8943 0.4 2716.3

16、 6.8399 0.007 163.4 2572.6 0.5597 8.2767 39、一閉口系從狀態(tài)1沿1-2-3途徑到狀態(tài)3，傳遞給外界的熱量為47.5kJ，而系統(tǒng)對(duì)外作功為30kJ，如圖所示。 （1）若沿1-4-3途徑變化時(shí)，系統(tǒng)對(duì)外作功15kJ，求過程中系統(tǒng)與外界傳遞的熱量。 （2）若系統(tǒng)從狀態(tài)3沿圖示曲線途徑到達(dá)狀態(tài)1，外界對(duì)系統(tǒng)作功6kJ，求該過程中系統(tǒng)與外界傳遞的熱量。 （3）若U2=175kJ,U3=87.5kJ，求過程2-3傳遞的熱量及狀態(tài)1的熱力學(xué)能。（7分） 40、m=2.26kg理想氣體的氣體常數(shù)Rg=430J/(kg.k)，比

17、熱比κ=1.35。初溫T1=477K，經(jīng)可逆定容過程后終溫T2=591K。求Q、ΔU、W、ΔS。（7分） 41、空氣可逆絕熱流過一噴管，入口壓力p1=0.7MPa，溫度t1=800℃，出口壓力p 2=0.15MPa，此噴管是什么外型的噴管?入口空氣流速忽略不計(jì)，比熱容和比熱比取定值，分別為cp=1.004kJ/(kgK)，κ=1.4，Rg=287J/(kg.k)。求噴管出口空氣的溫度、流速、馬赫數(shù)。（7分） 參考答案 第一部分 選擇題（共15 分） 一、單項(xiàng)選擇題（每題只有一個(gè)正確答案，答對(duì)一題得1分，共 15 分） 1、C 2、B 3、C 4、C

18、 5、C 6、D 7、C 8、A 9、D 10、A 11、B 12、D 13、C 14、D 15、B 第二部分 非選擇題（共85分） 二、判斷題(本大題共10小題，每題1分,共 10 分,答A表示說法正確.答B(yǎng)表示說法不正確,本題只需指出正確與錯(cuò)誤,不需要修改) 16、B 17、A 18、B 19、A 20、A 21、B 22、A 23、B 24、B 25、A 三、填空題(本大題共5小題，每空1分,共11分。) 26、0.267kJ/(kg.K) 31.110-3kg/mo

19、l 27、增大 減少 28、飽和蒸汽的質(zhì)量占整個(gè)濕蒸汽質(zhì)量的比值 24 29、0.946kJ/(kg.K) 0.686kJ/(kg.K) 30、 對(duì)氣體分子間的引力 對(duì)氣體分子體積 四、名詞解釋(本大題共4小題，每題 4分,共16分。) 31、干度為1的濕蒸汽為干飽和蒸汽；（1分） 蒸汽和水的混合物稱為濕飽和蒸汽；（1分） 溫度高于蒸汽壓力下所對(duì)應(yīng)的飽和溫度的蒸汽，稱為過熱蒸汽。（2分） 32、物體溫度升高1K（或1oC）所需熱量稱為熱容，以C表示。（2分） 單位有J/(kg.K)、 J/(mol.K)和 J/(m3.K)。（2分） 33、在保持濕空

20、氣中水蒸氣分壓力pv不變的條件下，降低濕空氣溫度而使其達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度，稱為露點(diǎn)。（4分） 34、一個(gè)熱力系統(tǒng)如果和外界只有能量交換而無物質(zhì)交換，則該系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)。閉口系統(tǒng)內(nèi)的質(zhì)量保持恒定不變，閉口系統(tǒng)又叫做控制質(zhì)量。（4分） 五、簡(jiǎn)答題(本大題共3小題，每題 4分,共12分。) 35、定壓n=0，定容n=∞，定溫n=1，定熵n=κ（4分） 36、（1）提高初溫，可提高熱力循環(huán)效率和增大膨脹終點(diǎn)的干度，但受金屬材料耐熱性能的限制。（2分） （2）在相同的初溫和背壓下，提高初壓也可使熱效率增大。會(huì)使乏汽干度降低，設(shè)備強(qiáng)度的問題。（1分） （3）降

21、低背壓可以顯著提高循環(huán)熱效率。受環(huán)境溫度的限制。（1分） 37、它們共同處都是在無限小勢(shì)差作用下，非常緩慢地進(jìn)行，由無限接近平衡狀態(tài)的狀態(tài)組成的過程。（2分） 它們的區(qū)別在于準(zhǔn)平衡過程不排斥摩擦能量損耗現(xiàn)象的存在，可逆過程不會(huì)產(chǎn)生任何能量的損耗。（1分） 一個(gè)可逆過程一定是一個(gè)準(zhǔn)平衡過程，沒有摩擦的準(zhǔn)平衡過程就是可逆過程。（1分） 六、計(jì)算題（本大題共4小題，共36分。) 38、（1）圖略。（可參照教材p329圖10-14） （2分） （2）抽汽系數(shù) （2分） （3）（2分） （2分） （2分） （2分） （2分） （4）（2分） 39、

22、對(duì)途徑1-2-3，由閉口系能量方程得 （1分） （1）對(duì)途徑1-4-3，由閉口系能量方程得 （系統(tǒng)對(duì)外放熱）（2分） （2）對(duì)途徑3-1，可得到 （1分） （3）對(duì)途徑2-3，有 （1分） 則 （1分） （1分） 40、（1分） （1分） （2分） （1分） （2分） 41、為縮放型噴管。（1分） （2分） （2分） （2分） 中北大學(xué) 工程熱力學(xué) 試題（A ）卷（閉卷） 2012--2013學(xué)年第 一 學(xué)期 學(xué)號(hào)：

23、 姓名： 一、簡(jiǎn)答題(每小題5分，共40分) 1. 什么是熱力過程？可逆過程的主要特征是什么？ 答：熱力系統(tǒng)從一個(gè)平衡態(tài)到另一個(gè)平衡態(tài)，稱為熱力過程?？赡孢^程的主要特征是驅(qū)動(dòng)過程進(jìn)行的勢(shì)差無限小，即準(zhǔn)靜過程，且無耗散。 2. 溫度為500C的熱源向熱機(jī)工質(zhì)放出500 kJ的熱量，設(shè)環(huán)境溫度為30C，試問這部分熱量的火用（yong）值（最大可用能）為多少？ 答： 303.95kJ 3. 兩個(gè)不同溫度（T1,T2）的恒溫?zé)嵩撮g工作的可逆熱機(jī)，從高溫?zé)嵩碩1吸收熱量Q1向低溫?zé)嵩碩2放出熱量Q2，證明：由高溫?zé)嵩?、低溫?zé)嵩?、熱機(jī)和功源

24、四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的孤立系統(tǒng)熵增 。假設(shè)功源的熵變△SW =0。 證明：四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的孤立系統(tǒng)熵增為 （1分） 對(duì)熱機(jī)循環(huán)子系統(tǒng)： 1分 1分 根據(jù)卡諾定理及推論： 1分 則： 。1分 B 隔板 A 自由膨脹 4. 剛性絕熱容器中間用隔板分為兩部分，A中存有高壓空氣，B中保持真空，如右圖所示。若將隔板抽去，試分析容器中空氣的狀態(tài)參數(shù)（T、P、u、s、v）如何變化，并簡(jiǎn)述為什么。 答：u、T不變，P減小，v增大，s增大。 5. 試由開口系能量方程一般表達(dá)式出發(fā)，證明絕熱節(jié)流過程中，節(jié)流前后工質(zhì)的焓

25、值不變。（絕熱節(jié)流過程可看作穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，宏觀動(dòng)能和重力位能的變化可忽略不計(jì)） 答：開口系一般能量方程表達(dá)式為 絕熱節(jié)流過程是穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過程，因此有如下簡(jiǎn)化條件 ， 則上式可以簡(jiǎn)化為： 根據(jù)質(zhì)量守恒，有 代入能量方程，有 6. 什么是理想混合氣體中某組元的分壓力？試按分壓力給出第i組元的狀態(tài)方程。 答：在混合氣體的溫度之下，當(dāng)i組元單獨(dú)占有整個(gè)混合氣體的容積（中容積）時(shí)對(duì)容器壁面所形成的壓力，稱為該組元的分壓力；若表為Pi，則該組元的狀態(tài)方程可寫成：PiV = miRiT 。 7. 高、低溫?zé)嵩吹臏夭钣?，卡諾制冷機(jī)的制冷系數(shù)是否就愈大，愈有利？試證明你

26、的結(jié)論。 答：否，溫差愈大，卡諾制冷機(jī)的制冷系數(shù)愈小，耗功越大。（2分） 證明：，當(dāng)不變，時(shí)，、。即在同樣下(說明得到的收益相同)，溫差愈大，需耗費(fèi)更多的外界有用功量，制冷系數(shù)下降。（3分） 8. 一個(gè)控制質(zhì)量由初始狀態(tài)A分別經(jīng)可逆與不可逆等溫吸熱過程到達(dá)狀態(tài)B，若兩過程中熱源溫度均為 。試證明系統(tǒng)在可逆過程中吸收的熱量多，對(duì)外做出的膨脹功也大。 答：經(jīng)歷可逆或不可逆定溫過程后，按題給兩種情況下過程的初、終狀態(tài)相同，因而系統(tǒng)的熵變相同。由系統(tǒng)的熵方程，對(duì)于可逆過程其熵產(chǎn)為零，故熱熵流將大于不可逆過程?？梢?，可逆過程的熱量將大于不可逆過程；（3分） 由熱力學(xué)第一定律，，因過程的初

27、、終狀態(tài)相同，熱力學(xué)能變化Du相同，故可逆與不可逆兩種情況相比，可逆過程的過程功亦較大。（2分） 二、作圖題：（每小題5分，共10分） 1. 試在所給參數(shù)坐標(biāo)圖上定性地畫出理想氣體過點(diǎn)1的下述過程，分別指出該過程的過程指數(shù)n應(yīng)當(dāng)在什么數(shù)值范圍內(nèi) (圖中請(qǐng)標(biāo)明四個(gè)基本過程線)： 1）壓縮、升溫、吸熱的過程 2）膨脹、降溫、吸熱的過程。 答： (1) ； (2) 評(píng)分：四條基本線（2分）兩條曲線（2分）n取值（1分） 2. 如圖所示T－s圖上理想氣體任意可逆過程1－2的熱量如何表示？熱力學(xué)能變化量、焓變化量如何表示？若過程1－2是不可逆的，上述各量是否相同？(請(qǐng)寫

28、出簡(jiǎn)明的作圖方法。) 答：對(duì)可逆過程，熱量為面積1-m-k-2-1，熱力學(xué)能變化量為面積1-m-n-2v-1，焓變化量為1-m-g-2p-1。 對(duì)不可逆過程，熱量無法表示，熱力學(xué)能和焓變化量相同 三、計(jì)算題：（共50分） 1. 壓氣機(jī)在95 kPa、25 ℃的狀態(tài)下穩(wěn)定地以340 m3/min的容積流率吸入空氣，進(jìn)口處的空氣流速可以忽略不計(jì)；壓氣機(jī)排口處的截面積為0.025 m2，排出的壓縮空氣的參數(shù)為200 kPa、120 ℃。壓氣機(jī)的散熱量為60 kJ/min。已知空氣的氣體常數(shù)Rg=0.287 kJ/(kg.K)，比定熱容cV=0.717 kJ/(kg.K)，求壓氣機(jī)所消耗的

29、功率。（16分） 解： 以壓氣機(jī)中空氣為研究對(duì)象，其穩(wěn)定工況的能量方程為 即 （a） 其中： 將以上數(shù)據(jù)代入式（a），可得壓氣機(jī)所消耗的功率為： N2 8 kg 0.1 MPa 17 ℃ N2 2 kg 0.07MPa 67℃ 2. 在高溫環(huán)境中有一容器，A側(cè)裝有2 kg氮?dú)猓瑝毫?.07 MPa，溫度為67℃； B側(cè)裝有8 kg氮?dú)?，壓力?.1 MPa，溫度為17℃，。A和B的壁面均為透熱壁面，它們之間用管道和閥門相連，見附圖。現(xiàn)打開閥門，氮?dú)庥葿流向A。氮?dú)饪梢暈槔硐霘怏w，已知?dú)怏w常數(shù)Rg,N2

30、 = 297 J/(kgK)，過程中的平均定容比熱容cv = 0.742 kJ/( kgK)，若壓力平衡時(shí)容器中氣體溫度為t2 = 40℃，試求：⑴平衡時(shí)終壓力P2；⑵吸熱量Q ；⑶氣體的熵變。（18分） 解：⑴容器A和B的容積分別為 （4分） 取A+B中的氣體為系統(tǒng)（CM）， m = mA + mB = 2 +8 =10 kg V = VA + VB = 2.8851 + 6.8904 = 9.7755 m3（2分） 終態(tài)時(shí)的氣體壓力 （2分） ⑵按題給，系統(tǒng)不對(duì)外作功，有 （5分） ⑶原在A中的氮?dú)忪刈儯?分） 原在B中的氮?dú)忪刈儯?分） 全部氮?dú)獾撵刈? （1分） 3. 將100 kg 溫度為30 ℃的水與200 kg溫度為80 ℃的水在絕熱容器中混合，假定容器內(nèi)壁與水之間也是絕熱的，且水的比熱容為定值，取，環(huán)境溫度為17 ℃。求混合過程導(dǎo)致的可用能損失？（16分） 解：以絕熱熔器內(nèi)水為研究對(duì)象，由其能量方程可得 可得 水的混合過程的熵變?yōu)? 由于絕熱 混合過程的做功能力的損失為 溫馨提示：最好仔細(xì)閱讀后才下載使用，萬(wàn)分感謝！