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)： 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

2、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

3、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 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.Q0，U0，W0 B.Q=0，U0，W0C.Q0，U0，W=0 D.Q=0，U=0，W=08、未飽和空氣具有下列關(guān)系 【 】A.ttwtd B.ttdtw.C.t = td = tw D.t = twtd9、絕熱節(jié)流過程是【 】過程

4、。 【 】A.定壓 B.定溫 C.定熵 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，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

5、朗肯循環(huán)，其根本原因在于 【 】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 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

6、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TS圖上，任意二條可逆絕熱過程線不能相交。 （ ）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= 1q2/q1 = 1T2/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

7、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、名詞解釋(本大題共4小題，每

8、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

9、T-s圖；（2）抽汽系數(shù)；（3）循環(huán)吸熱量q1，放熱量q2及輸出凈功net；（4）循環(huán)熱效率；（15分）p(MPa)t(0C)h(kJ/kg)skJ/(kg.K)Ps(MPa)h(kJ/kg)h(kJ/kg) skJ/(kg.K)skJ/(kg.K)44203261.46.83990.4604.72737.61.77646.89430.42716.36.83990.007163.42572.60.55978.276739、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

10、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)，比熱比=1.35。初溫T1=477K，經(jīng)可逆定容過程后終溫T2=591K。求Q、U、W、S。（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p2=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)，

11、=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 5、C 6、D 7、C 8、A 9、D 10、A11、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、A21、B 22、A 23、B 24、B 25、A三、填空題(本大題共5小題，

12、每空1分,共11分。)26、0.267kJ/(kg.K) 31.110-3kg/mol27、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

13、分）33、在保持濕空氣中水蒸氣分壓力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=（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）降低背壓可以顯著提高循環(huán)熱效率

14、。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、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）

15、（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)： 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

16、用（yong）值（最大可用能）為多少？答： 303.95kJ3. 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)嵩础⒌蜏責(zé)嵩?、熱機(jī)和功源四個(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

17、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

18、就愈大，愈有利？試證明你的結(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、終狀

19、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Ts圖上理想氣體任意可逆過程12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12是不可逆的，上述各量是否相同？(請(qǐng)寫出簡(jiǎn)明的作圖方法。)答：對(duì)可逆過程，熱量為面積1-m-k-

20、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

21、： 將以上數(shù)據(jù)代入式（a），可得壓氣機(jī)所消耗的功率為：N28 kg0.1 MPa17 N22 kg0.07MPa672. 在高溫環(huán)境中有一容器，A側(cè)裝有2 kg氮?dú)?，壓力?.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?，F(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 = 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：平衡時(shí)終壓力P2；吸熱量Q ；氣體的熵變。（18分）解：容器A和

22、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 kgV = VA + VB = 2.8851 + 6.8904 = 9.7755 m3（2分）終態(tài)時(shí)的氣體壓力（2分）按題給，系統(tǒng)不對(duì)外作功，有（5分）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)獾撵刈儯?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)橛捎诮^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，萬分感謝！