矿大工程热力学套题答案

1/25套题1参考答案一、填空题（每题2分，共10分）1、一切定压2、准平衡过程无内部耗散3、增大、减小4、75%75%5、zRTpv实际气体的比容二、是非题（每题1分，共10分）（对者√，错者×）1、√2、×3、×4、×5、×6、√7、√8、√9、√10、×三、简答及作图题（每题5分，共25分）1、答：不可逆过程相应外界的熵变化量大。原因如下：不可逆时：0''sursysisoSSS可逆时：0sursysisoSSS因系统可逆与不可逆时，初、终态相同，则syssysSS'，于是syssysSS'2、答：未饱和空气干球温度t湿球温度tw露点温度tdp饱和空气干球温度t=湿球温度tw=露点温度tdptsAttwhd2/253T124s3、答：4、答:应采用渐扩喷管，主要原因如下：由截面面积和流速变化关系式：cdcMfdf)1(2对于超音速1M，因此欲加速超音速即0dc，知必须0df，故要选择渐扩喷管5、答1—2压缩机2—3冷凝器3—4节流阀4—1蒸发器制冷量41hhq，制冷系数1241hhhh四、计算题（共40分）1、解：过程Q（kJ）W（kJ）ΔU（kJ）1-2139001390TS等温线等熵线等压线等容线所求线3/252-30395-3953-4-10000-10004-10-55根据热力学第一定律解析式：WUQ分别计算。1390121212WQU395121212UQW1000121212WQU因为：0dU所以：KJUUUU5)(34231241故：KJW541因为循环中0390KJQW，所以该循环为正循环。2、解：1）若过程为可逆的，则：由绝热过程方程式：kVVPP)(2112得：bar89.12P12112)(kVVTT得：KT2582膨胀功为1.59])589.1(1[4.0340287.0)1(14.14.01121kkppkRTwKW熵变：因为为可逆绝热过程0S4/25内能：1.59WUKW焓变：7.82UkHKW2）过程进行绝热真空自由膨胀为，为不可逆过程则由第一定律：WUQ0W0U所以：KTT34021所以2112VVpp5.255.02pbar由于21TT所以0H熵变2.012ln287.0ln21ppRSKJ/kg.K3、答：a）由表中可查得：45℃时的饱和压力为582.9spKPa则相对湿度为%70湿空气中水蒸气的分压7074.6%70582.9vpKPa则露点温度为dpt624.6991.6624.67074.6383938dpt求得露点温度为:227.38dptb)由于35℃低于露点，因此定压冷却后为饱和状态相对湿度为100%，分压力即35℃对应的饱和压力5.622KPa。4、答：这是喷管的校核计算问题因为528.0375.045.110ppppbb5/25则喷管出口压力112.24528.02crppMPaKppTTkk6.466528.05604.14.011212smTTccp/1.433)(2212kgmpRTv/06341.010112.26.466287.023222skgvfcq/74.5806341.01.433108642225、解：1）用卡诺定理证明由卡诺定理工作在1T和2T之间的热机最大热效率为4002501112TTc37.5%热机实际效率为：cQW%7.681047503600*201所以，此热机不可能造成2）用克劳修斯定理证明热机对低温热源放出的热量为kJWQQ327503600*2010475012则0130250327504001047502211TQTQTQ所以不可能3）用孤立系统熵增原理证明6/25套题3参考答案І.填空题(共10分，每空1分)1.pdv,vdp2.25℃,20℃,18℃3.不变,减小,减少4.任何热力5.30Ⅱ.判断题（10分，每题1分）1.√2.√3.X4.√5.X6.X7.X8.√9.X10.XⅢ.简答题（30分，每题6分）1.答:相同点:1)都通过系统边界传递。2)均为过程量，非状态量。3)不仅和系统初终状态有关，而且和初态变化到终态的路径有关。不同点:1)驱动力:功(力);热(温差)2)体现参数:功(体积);热(熵)3)品质:功(高品质有序能);热(低品质无序能)功可完全转变为热量。反之，不能完全。2.答:pvab7/253.答:4.答:由于曲线12下面面积大于曲线1a2下面面积,所以：2112aWW.H为状态参数，故2112aΔHH由第一定律WUQ,故2112aQQ.5.答:两热机效率相同.由卡诺定理知：同样热源间工作的可逆热机效率均相等。Ⅳ.计算题（共50分1.解:TSab8/251)111TRvpg111pTRvg63105.8117310287.0=kgm/04.03222TRvpg222vTRpgMPa11.027.149010287.0312112)(nvvTT252.11)27.1/04.0ln()1173/490ln(1)/ln()/ln(2112vvTTn2)kgkJTRcTcugpv/4.490)1173490()287.0005.1()(kgkJTchp/415.686)1173490(005.1))5.811.0(1(1252.11173287.0))(1(1252.1252.01121nngppnTRw779kJ/kgkgkJTcnknqv/288)1173490(718.01252.14.1252.11OrkgkJwuq/6.2887794.49004.027.1ln287.01173490ln718.0lnln1212vvRTTcsgvkkgkJ./36.099.063.02.解:1)临界压力：3168.06.0528.0528.01ppcr由于bcrpp,因此应选择缩放喷管。2)MPappb2.02kkppTT11212)(KTppTkk438600)6.02.0()(4.14.011122smTTccpf/6.570)438600(10052)(2212kgmpTRvg/629.0102.043810287.0363222skgvAcqfm/27.2629.010256.57042229/253T124s3.解:1)hkJQ/1200001hkJQ/66000245.055.01120000660001112QQtkwhkJQQW15/5400066000120000212)hKkJSSSLhiso./67.963006600033.1230故为不可逆.4.解:1)2)1241hhhh53.3428.16572.1954427.609428.1657套题5参考答案І.判断题（10分，每题1分）1.√2.X3.√4.√5.√6.X7.√8.X9.√10.XⅡ.填空（10分，每空1分）1.热力学能,宏观动能,宏观势能2.大,小,03.大于4.流体流速,当地音速5.过热Ⅲ.简答题（30分，每题6分）2.答:见下图，绝热加湿后（近似等焓）干球温度将减小，湿球温度不变，露点温度升高。10/252.答:见下图3.答:取闭口系统和热源组成孤立系统。孤立系统熵变等于两者熵变之和，即：hd12Tdb1Tdb2Td1Td2Tw1=Tw2pvn=0n=1n=kn=∞(a)(b)sTn=n=n=kn=∞(a)(b)11/25kkJSSSreservoirsysiso/23300600250所以，可以实现，且过程不可逆。4.答:不同意。熵为状态参数，两者初终态参数相等，故熵变相同。5.答:制冷系统COP表达式为212TTT,其中T1和T2分别为高低温热源温度。对空调机夏季工况来说，T1.为室外温度，当T1.升高时，由上式可见COP会降低。Ⅳ.计算题（共50分）2.解:由第一定律表达式sysoutinEEE.由题意知：Ein=50kJ,Eout=8+5=13kJ.可见，水的内能变化kJEEEUoutinsys3713502.解:(a)由于528.01.01ppb,应选择缩放喷管。(b)MPappb1.02KppTTkk83.302)4.01.0(450)(4.14.011212smTTccpf/57.543)83.402450(10052)(2212kgmpRTv/108689.033222262221049.2mcvqAm3.解:(a)由闭口系统能量方程kJWTmcWUQv74.98)393298(747.025.012/25(b))/(0167.0]25.0125.0ln297.0393298ln044.1[25.0)lnln(1212KkgkJppRTTcmsgv(c)孤立系统熵变为0/016.029874.90167.0kkJSSStenviornmensysiso故该过程为不可逆的.4.解:使用2种方法求解.1)使用公式解析法；由h-d图：15℃和32℃的饱和压力分别为：ps(15℃)=1.71kPaps(32℃)=4.76kPakgdryairkgpppdss/004283.071.14.010071.14.0622.0622.011111kgdryairkgpppdss/02144.076.47.010076.47.0622.0622.022222kgdryairkJtdth/9063.25)1586.12501(004283.015005.1)86.12501(005.11111kgdryairkJtdth/0575.87)3286.12501(02144.032005.1)86.12501(005.12222由能量方程，得：kgdryairkJqqhqhqhmmmm/1140.52700575.87309063.25402122113kgdryairkJqqdqdqdmmmm/01164.07002144.030004283.0402122113根据)86.12501(005.13333tdth,所以4.2201164.086.1005.101164.025011140.5286.1005.125013333ddhtkPaps7.2333333622.0sspppd13/2568.07.201164.07.2622.010001164.0622.033333sspdppd2)采用h-d图法求解。见下图。套题2参考答案一、单项选择题(每小题1分，共15分)1、C2、D3、D4、A5、C6、B7、A8、A9、C10、B11、A12、B13、B14、B15、D所求点14/25二、多项选择题(每小题2分，共10分)1、ACDE2、AE3、AD4、BD5、CDE三、填空题(每小题1分，共10分)1、孤立2、热力学能、宏观动能、重力位能3、6504、cv(T2－T1)5、cnln12TT6、22、127、当地音速8、环境温度9、多级压缩、中间冷却0、0与1四、简答题(每小题5分，共25分)1、答：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