工程熱力學考試試卷一、名詞解釋題（每題3分，共15分）.孤立系統：.可逆過程：.比熱容：.熱力學第一定律：5,推動功：二、判斷題（下列各題，你認為正確的，請在題干的括號內打“4”，錯的打“x”，每

題1分，共10分）TOC\o"1-5"\h\z.容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數也不會變化。 （ ）.氣體常數與氣體的種類及所處的狀態無關。 （ ）.閉口系統吸熱后場必定增加，放熱后場必定減少。 （ ）.在T-s圖上定容線的斜率比定壓線的斜率大。 （ ）.熱泵裝置循環的制熱系數￡〃越大，其制熱量也越大。 （ ）.某熱力系統經歷一爆增過程，則該系統可經一絕熱過程而回復到初態。…（ ）.活塞式壓氣機應采用隔熱措施，使壓縮過程接近絕熱過程。 （ ）.卡諾循環是理想循環，一切循環的熱效率都比卡諾循環的熱效率低。……（ ）.對于任意系統，若從某一初態經可逆與不可逆途徑到達同一終態，則不可逆途徑的熠變必大于可逆途徑的焙變。 （ ）.工質膨脹的過程是對外做功的過程。 （ ）

三、選擇題（每小題2分，共2（）分）)o.理想氣體可逆吸熱過程，下列哪個參數一定增加：（)oA.熱力學能； B.燧； C.壓力； D.溫度.下列三種狀態的空氣，哪種狀態的端最大？（）oA.200℃,lObar；B.10（）℃,20bar；C.1（）（）℃,lObaroTOC\o"1-5"\h\z.若活塞式內燃機三種理想循環的壓縮比相同，則熱效率（ ）0A.定容加熱〉混合加熱）定壓加熱； B.定容加熱＜混合加熱＜定壓加熱；C.定容加熱;混合加熱二定壓加熱； D.無法確定.功不是狀態參數，則熱力學能與推動功之和（ ）。A.不是狀態參數； B.不是廣延性狀態參數； C.是狀態參數； D.沒有意義.若空氣進行可逆定壓加熱過程，貝人（ ）。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.某制冷機在熱源303K及冷源7；=260K之間工作，其制冷量為945kJ,消耗功為

200kJ,此制冷機是（ ）。A.可逆的； B.不可逆的； C.不可能的； D.可逆或不可逆的.工質不可逆穩態穩流經某控制容積，則此控制容積內，則：（ ）。A.儲能不變，燧增大； B.儲能不變，燃不變；C.儲能增大，嫡增大； D.儲能增大，嫡不變TOC\o"1-5"\h\z9,下列哪一種說法不表示熱力學第一定律： （ ）A.熱功可以互相轉換且比例一定； B.在孤立系統內能量總數保持不變；C.第一類永動機是造不成的； D.熱機熱效率不能等于1.工質進行了一個吸熱，升溫，壓力下降的多變過程，則多變指數〃滿足：（ ）A.（）</?<1； B.l<〃<k；C.n>kD不能確定.在密閉門窗的房間內，有一臺啟動的冰箱，將冰箱門打開，經一段時間運行，則室內溫度將 （ ）A.降低； B.升高； C.不變； D.不定；四、簡答題（每小題5分，共1（）分）.空氣在氣缸內經歷一個不可逆過程，熱力學能減少12kL對外作功10kJ,試分析空氣的熠變有哪幾種可能性？.理想氣體進行定溫膨脹時，可從單一恒溫熱源吸入熱量并全部轉變為功對外輸出，是

否與熱力學第二定律的開爾文敘述有矛盾？五、計算題（共45分）1.兩個質量相等、比熱相同且為定值的物體，A物體初溫為7；,B物體初溫為7；,用

它們作可逆熱機的有限熱源和有限冷源，熱機工作到兩物體溫度相等為止。1）證明兩物體熱平衡時Tm=阮瓦;2）求熱機輸出的最大功量；3）如果兩物體直接接觸進行熱交換至溫度相等時，求平衡溫度及兩物體總嫡變化量。（15分）一容積為0.10m3的儲氣罐內儲有某種理想氣體。初態溫度〃=27℃,壓力p/=0.5MPa,

罐上裝有壓力控制閥，壓力超過0.6MPa時，閥門打開維持罐內壓力為0.6MPa。現對罐

內氣體加熱，問：當罐中氣體溫度為327c時，對罐內共加入多少熱量？氣體的氣體常

數&二260J/(kg?K),比熱容取定值,Cv=657J/(kg?K)。(15分)1kg空氣在氣缸中被壓縮，由pi=0.1MPa，h=30℃經多變過程達到亥二242.5℃,如消耗

的軸功由=234.16kL在壓縮過程中放出的熱量全部為環境所吸收，環境溫度7b=290K,

如壓縮1kg空氣，求由環境與空氣所組成的孤立系統的嫡的變化。（15分）一、名詞解釋題（每題3分，共15分）.孤立系統：與環境之間既無能量交換也無質量交換的熱力系統。.可逆過程：過程發生后能夠被復原并對系統本身或外界不產生任何影響的過程稱作可逆過程.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。.熱力學第一定律：熱可以轉變為功，功也可以轉變為熱；消耗?定的功必產生?定的熱，,定的熱消失時，也必產生?定的功。.推動功:狀態參數不變的工質在開口系統中維持工質流動而傳遞的功。二、判斷題（下列各題，你認為正確的，請在題干的括號內打錯的打“X”，每

題1分，共10分）TOC\o"1-5"\h\z.容器中氣體的壓力不變，則壓力表的讀數也不會變化。 （x）.氣體常數與氣體的種類及所處的狀態無關。 （x）.閉口系統吸熱后場必定增加，放熱后燧必定減少。 （x）.在T-s圖上定容線的斜率比定壓線的斜率大。 （"）.熱泵裝置循環的制熱系數￡H越大，其制熱量也越大。 （x）.某熱力系統經歷一端增過程，則該系統可經一絕熱過程而回復到初態。-（x）.活塞式壓氣機應采用隔熱措施,使壓縮過程接近絕熱過程。 （x）.卡諾循環是理想循環，一切循環的熱效率都比卡諾循環的熱效率低。……（x）.對于任意系統，若從某一初態經可逆與不可逆途徑到達同一終態，則不可逆途徑的熠變必大于可逆途徑的熠變。 （x）.工質膨脹的過程是對外做功的過程。 （x）三、選擇題（每小題2分，共2（）分）.理想氣體可逆吸熱過程，下列哪個參數一定增加：（B）0A.熱力學能； B.燧； C.壓力； D.溫度.下列三種狀態的空氣，哪種狀態的熠最大？（A）。A.200℃,lObar；B.100℃,20bar；C.100℃,lObar。.若活塞式內燃機三種理想循環的壓縮比相同，則熱效率（D）。A.定容加熱〉混合加熱）定壓加熱； B.定容加熱＜混合加熱〈定壓加熱；C.定容加熱;混合加熱二定壓加熱； D.無法確定.功不是狀態參數，則熱力學能與推動功之和（C）。A.不是狀態參數； B.不是廣延性狀態參數；C.是狀態參數； D.沒有意義.若空氣進行可逆定壓加熱過程，貝IJ：（C）0A.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.某制冷機在熱源丁產303K及冷源心=2601＜之間工作，其制冷量為945kJ,消耗功為200kJ,此制冷機是（B）。A.可逆的； B.不可逆的；C.不可能的； D.可逆或不可逆的.工質不可逆穩態穩流經某控制容積，則此控制容積內，則：（B）。A.儲能不變，燧增大； B.儲能不變，燃不變；C.儲能增大，嫡增大； D.儲能增大，嫡不變.下列哪一種說法不表示熱力學第一定律： （D）A.熱功可以互相轉換且比例一定； B.在孤立系統內能量總數保持不變；C.第一類永動機是造不成的； D.熱機熱效率不能等于1.工質進行了一個吸熱，升溫，壓力下降的多變過程，則多變指數〃滿足：（A）A.（）</?<1； B.l<〃<k；C.n>kD不能確定.在密閉門窗的房間內，有一臺啟動的冰箱，將冰箱門打開，經一段時間運行，則室內溫度將 （ B）A.降低； B.升高； C.不變； D.不定；四、簡答題（每小題5分，共1（）分）.空氣在氣缸內經歷一個不可逆過程，熱力學能減少12kL對外作功10kJ,試分析空

氣的燧變有哪幾種可能性？解：Q=dU+W,則空氣吸收的熱量。=-2KJ,放出熱量。根據熱力過程熠方向的判定，熱力過程中ASnJ：攀，由于SQ<0,則系統的燃變可

能大于、等于和小于0。.理想氣體進行定溫膨脹時，可從單一恒溫熱源吸入熱量并全部轉變為功對外輸出，是

否與熱力學第二定律的開爾文敘述有矛盾？解：熱力學第二定律的開爾文敘述強調的是循環的熱機，定溫膨脹時孤立系統婚變>0,

不違反。五、計算題(共45分)1.兩個質量相等、比熱相同且為定值的物體，A物體初溫為7；,B物體初溫為7；,用

它們作可逆熱機的有限熱源和有限冷源，熱機工作到兩物體溫度相等為止。1)證明兩物體熱平衡時Tm=瓦瓦;2)求熱機輸出的最大功量；3)如果兩物體直接接觸進行熱交換至溫度相等時，求平衡溫度及兩物體總焙變化量。

(15分)解：1)取A、B物體及可逆熱機、功源為孤立系統，貝IJ：△Siso=△5a+△5b+△Sw+△S可逆熱機二0功源ASw=O;對于可逆熱機，有AS熱機二()；平衡時溫度為Tm,ASA=/Hdn(Tni/7\),A

SB=wcln(7V7B)o則：△Sa+△SB=mdn(Tm/TA)+mcln(Tm/TB)=O ①解式①可得：］〃=舊工2)A物體為有限熱源,過程中放出的熱量|0|,|Qi|二mc(7\?Tm);B物體為有限冷源,

過程中吸收熱量02，02Kze(Tm?TB)，熱機為可逆熱機時，其做功量最大，可得：WnaX=l2i|-Q2=mc(7\-rm)-/wc<Tm-TB)=/wc(7\+TB-2Tm)3)如果兩物體直接接觸進行熱交換至熱平衡時，平衡溫度由能量平衡方程式求得，即:

Ta-TmK)=mc(7^x-TB) ②解式②可得TI11X=(TA+Tb)/2兩物體組成系統的燧變化量△S為：△S=△Sa+△Sb=/Mdn(Tmx/7\)+mdn(7^x/7'B)=/ncln［尸儂/(7\g)］二①。1譏(7\+g)2/(47\加］2.一容積為0.10m3的儲氣罐內儲有某種理想氣體。初態溫度〃=27℃,壓力p/=0.5MPa,

罐上裝有壓力控制閥，壓力超過0.6MPa時，閥門打開維持罐內壓力為0.6MPa。現對罐

內氣體加熱，問：當罐中氣體溫度為327c時，對罐內共加入多少熱量？氣體的氣體常

數&二260J/(kg?K),比熱容取定值,Cv=657J/(kg?K)。(15分)解：取氣瓶為控制體積，令瓶內壓力剛達0.6MPa,壓力控制閥即將開啟時的狀態為狀態

2,瓶內氣體溫度為327℃時的狀態為狀態3。=0.641kg（2分）PV_0.5*106*0.1

福―260*（273+27）

py0.6*106*0.1=0.641kg（2分）m,=—:—= =0.385kg（4分）3R3260*（273+327）從狀態1到狀態2的過程中系統的體積和氣體的質量均不改變，則電=盯；有*=上7；=360K（6分）

AQv=m}cv(T2—Tx)=25.3kJ(9分)從狀態2到狀態3系統的體積不變，但系統的質量不斷減少，在微元時間段內的加熱量8Qp-mCpdTQp=QQp=QmCpdT=^^cPdT108.1kJ（12分）Q=Qv+Qp=133.4kJ（15分）3.1kg空氣在氣缸中被壓縮，由pi=0.1MPa,/尸30℃經多變過程達到亥二242.5℃,如消耗

的軸功由=234.16kL在壓縮過程中放出的熱量全部為環境所吸收，環境溫度7b=290K,

如壓縮1kg空氣，求由環境與空氣所組成的孤立系統的嫡的變化。(15分)

解：根據多變過程中軸功卬尸般?w,cj=cv[(n-k)(7?-7|)]/(/?-1),△〃=(3分)則由熱力學第一定律q=△〃+卬可得：cv[(1-k)(T2-T\)]/(n-1)=-wt/n (4分)解上式可得多變指數為：,t=Wz/{vVrCv[(l^)(T2-Ti)]}=234.16xl000/(234.16xl000-718x0.4x[(242.5+273)-(30+273)]}=1.3525(6分)〃2=月=0.1x(515.51.3525303)0.3525