湖南大學工程熱力學試題及答案2第5頁〔共6頁〕考試中心填寫：____年考試中心填寫：____年___月___日考試用專業班級：學號：姓名：裝訂線〔題目不得超過此線〕湖南大學課程考試試卷湖南大學教務處考試中心湖南大學課程考試試卷課程名稱：工程熱力學A；課程編碼：試卷編號：B；考試時間：120分鐘題號一二三四五六七八九十總分應得分1510201540100實得分評卷人一、名詞解釋題〔每題3分，共15分〕1.簡單可壓縮系統：與環境的功交換只有體積變化功的可壓縮系統。2.平衡狀態：一個熱力系統在不受環境影響〔重力場除外〕的條件下，如果其狀態參數不隨時間變化，同時熱力系統內外建立了熱和力的平衡，那么該熱力系統處于熱和力的平衡狀態。3.穩定流動：假設流動過程中開口系統內部及其邊界上各點工質的熱力參數及運動參數都不隨時間而發生變化。4.熵增原理：孤立系統〔定質量系〕的熵通常總是增大的，極限情況時不變，永不可能減小。5.比熱容：單位質量工質吸熱使之溫度升高〔或降低〕1K所需的熱量。二、判斷題〔以下各題，你認為正確的，請在題干的括號內打“√〞，錯的打“×〞，每題1分，共10分〕1.理想氣體任意兩個狀態參數確定之后，氣體的狀態就確定了。…………〔×〕2.理想氣體只有取定值比熱容時，才能滿足邁耶公式。……〔×〕3.不可逆過程不能T-s圖上表示，所以也不能計算過程的熵變量。…………〔×〕4.卡諾循環的熱效率一定大于其它循環的熱效率。………〔×〕5.穩定流動能量方程適用于所用工質的穩定流動情況，不管過程是否可逆，有無耗散效應。……〔√〕6.自發過程都是不可逆過程，非自發過程都是可逆過程。…〔×〕7.活塞式壓氣機應采用隔熱措施，使壓縮過程接近絕熱過程。……………〔×〕8.經不可逆循環，系統與環境無法完全恢復原態。…………〔×〕9.熵產大于0的過程必為不可逆過程。………〔√〕10.實際氣體絕熱自由膨脹之后，其熱力學能不變。…………〔√〕三、選擇題〔每題2分，共20分〕1.理想氣體可逆吸熱過程，以下哪個參數一定增加：〔B〕。A.熱力學能；B.熵；C.壓力；D.溫度2.適用于〔B〕 A理想氣體可逆過程 B一切氣體可逆過程 C理想氣體一切過程 D理想氣體準靜態過程3.下面參數中，量綱不相同的有〔B〕A.比熱容B.比焓C.質量氣體常數D.比熵4.假設空氣進行可逆定壓加熱過程，那么：〔C〕。A.空氣作功量大于其熱力學能增量；B.空氣作功量等于其熱力學能增量；C.空氣作功量小于其熱力學能增量；D.無法確定5.以下三種狀態的空氣，哪種狀態的熵最大？〔A〕。A.100oC，20bar；B.200oC，10bar；C.100oC，10bar；D.150oC，15bar6.某制冷機在熱源=300K及冷源=250K之間工作，其輸入功W為25kJ，從冷源吸熱量Q,2為110kJ，此制冷機是〔C〕。A.可逆的；B.不可逆的；C.不可能的；D.可逆或不可逆的7.工質不可逆穩態穩流經某控制容積，那么此控制容積內，那么：〔B〕。A.儲能不變，熵增大B.儲能不變，熵不變C.儲能增大，熵增大D.儲能增大，熵不變8.理想氣體進行了一個降溫，升壓的多變過程，那么多變指數n滿足：(B)A.n>k；B.n<k；C.n=kD不能確定裝訂線〔題目不得超過此線〕湖南大學課程考試試卷湖南大學教務處考試中心9.系統經過不可逆循環過程后，其熵變(裝訂線〔題目不得超過此線〕湖南大學課程考試試卷湖南大學教務處考試中心A.大于0；B.等于0；C.小于0；D.不定10.在密閉門窗的房間內，有一臺啟動的冰箱，將冰箱門翻開，經一段時間運行，那么室內溫度將〔B〕A.降低；B.升高；C.不變；D.不定四、簡答題〔共15分〕1.某理想氣體經歷了下述循環：某理想氣體經歷了下述循環：〔I〕等容吸熱，壓強從P1升高到P2；〔II〕可逆絕熱膨脹，壓強從P2又回到P1；〔III〕等壓壓縮，體積又回到循環的初始值，分別在p-v圖及T-s圖上畫出這個循環。〔5分〕答：2.熱力學第一定律和第二定律的實質分別是什么？寫出各自的數學表達式。〔5分〕答：熱力學第一定律實質上就是能量守恒與轉換定律，即熱力過程中參與轉換和傳遞的能量在數量上是守恒的。其表達式為dEiso=0。對于常用的閉口系和穩定流動開口系其表達式為q=Δu+w和q=Δh+1/2Δcf2+gΔz+ws=Δh+wt。熱力學第二定律實質上揭示了熱力過程的方向、條件和限度，揭示了能量品質的上下。只有同時滿足熱力學第一定律和第二定律的過程才能實現。其表達式為dSiso≥0、或。3.壓氣機高壓縮比時為什么采用多級壓縮中間冷卻方式？〔畫p-v圖說明〕答：采用多級壓縮、中間冷卻，有如下一些好處：1〕可降低排氣溫度2〕可減少壓氣機耗功量3〕對于活塞式壓氣機可提高壓氣機的容積效率五、計算題〔共40分〕1.設氣缸中1kg空氣〔可作理想氣體處理〕經歷一可逆多變過程從初態t1=27℃、p1=0.1Mpa壓縮到終態p2=1MPa，其多變指數n=1.3。設空氣的比熱容為定值。求過程的膨脹功、技術功、熱量和內能變化量、熵變、焓變。在p-v圖上畫出該過程，并表示出膨脹功、技術功。〔該氣體的氣體常數Rg=0.287kJ/(kg·K)、絕熱指數k=1.4)〔10分〕解：裝訂線〔題目不得超過此線〕湖南大學課程考試試卷湖南大學教務處考試中心2.一個儲氣罐從壓縮空氣總管充氣，總管內壓縮空氣參數恒定，壓力為1000kPa，溫度為27℃裝訂線〔題目不得超過此線〕湖南大學課程考試試卷湖南大學教務處考試中心解：根據開口系統的能量方程，有：δQ=d(m·u)+(hout+c2fout+gzout)δmout-(hin+c2fin+gzin)δmin+δWs由于儲氣罐充氣過程為絕熱過程，沒有氣體和功的輸出，且宏觀能差值和重力位能差值，那么δQ=0，δmout=0，(c2fin+gzin)δmin=0，δWs=0，δmin=dm，故有：d(m·u)=hin·dm經積分可得：m·u=hin·mu=hinT2=hin/cv=cpTin/cv=1.4×300=420K3.一活塞氣缸裝置中的氣體經歷了2個過程。從狀態1到狀態2，氣體吸熱500kJ，活塞對外做功800kJ。從狀態2到狀態3是一個定壓的壓縮過程，壓力為p=400kPa，氣體向外散熱450kJ。并且U1=2000kJ，U3=3500kJ，試計算2-3過程中氣體體積的變化。〔10分〕解：W23=p2(V3-V2)求出W23，那么可求出V3-V2對于過程1-2，ΔU12=U2-U1=Q12-W12所以U2=Q12-W12+U1=500-800+2000=1700kJ對于過程2-3，有W23=Q23-ΔU23=Q23-〔U3-U2〕=-450-〔3500-1700〕=-2250kJ所以ΔV23=V3-V2=W23/p2=