7.能量方程q=△u+w和q=Cv△T+pdv的适用条件有何不同?

1?28.夏天，自行车在被太阳晒得很热的马路上行驶时，为什么容易引起轮胎爆破? 9.不可逆过程熵的变化如何计算?

10.在工程实际中，常引用哪些参数来表示因摩擦对喷管流动的影响?它们之间有何关系?

五、名词解释(每小题5分，共25分)

1.热力系的储存能 2.平均质量热容 3.熵产 4.稳定流动 5.湿空气的焓

六、分析题

1、如图1，某种理想气体有两任意过程a-b和a-c，已知b，c在同一可逆绝热线上，试分析：Δuab和Δuac哪个大？

2、某理想气体经历4个过程，如图2所示。指出各过程加热或放热，膨胀或压缩。

图1

图2

3、请分析以下几种说法正确吗？为什么？ （1）熵增大的过程必为不可逆过程； （2）熵产Sg?0的过程必为不可逆过程。

4、某循环在700K的热源及400K的冷源之间工作，如图3所示。

（1）用克劳修斯积分不等式判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆? （2）用卡诺定理判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?

图3

七、计算题

1．某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40 t/h，进口处压力表读数为9.0MPa，进口比焓为

3440kJ/kg；出口真空表读数为95.06KPa，比焓为2240kJ/kg ，当时当地大气压力为98.66KPa，汽轮机对环境放热为6.3×103kJ/h。试求：

（1） 汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少？ （2） 单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？ （3） 汽轮机的功率为多大？

（4） 若进出口蒸汽流速分别为60m/s和140m/s时，对汽轮机输出功有多大影响？

2．将0.8kg温度为1000℃的碳钢放入盛有6kg温度为18℃的水的绝热容器中，最后达到热平衡。试求此过程中不可逆引起的熵产。

碳钢和水的比热容分别为cc?0.47kJ/(kgK)和cw?4.187kJ/(kgK)。

3、0.5kmol某种单原子理想气体 ，由25℃，2m可逆绝热膨胀到1atm，然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m。

（1）画出各过程的p-v图及T-s图；（5分） （2）计算整个过程的Q，W，ΔU， ΔH及ΔS。

4．系统经一热力过程，放热8kJ，对外作功26 kJ。为使其返回原状态，对系统加热6 kJ，问需对系统作功多少？

5．一卡诺机工作在800℃和20℃的两热源间，试求： （1） 卡诺机的热效率；

（2） 若卡诺机每分钟从高温热源吸入1000 kJ热量，此卡诺机净输出功率为多少kW？ （3） 求每分钟向低温热源排出的热量。

6．1kg空气从相同初态p1?0.2MPa、t1?35℃经定容过程至终温t2?180℃，试求吸热量、膨胀功、技术功和初终态焓差。（空气的cp?1.004kJ/(kg?K)，

3

3

cV?0.717kJ/(kg?K)，Rg?0.287kJ/(kg?K)。）

8、封闭气缸中气体初态p1=8MPa，t1=1300℃，经过可逆多变膨胀过程变化到终态p2=0.4MPa，

t2=400℃。已知该气体的气体常数Rg=0.287kJ/(kg·K)，比热容为常数，cV=0.716

kJ/(kg·K)。

（1）求多变过程的多变指数； （2）求多变过程的膨胀功；

（3）试判断气体在该过程中各是放热还是吸热的？

9.m=2.26kg理想气体的气体常数Rr=430J/(kg·k)，比热比k=1.35。初温T1=477K，经可逆

定体过程后终温T2=591K。求Q、ΔU、W、ΔS。

10.设炉膛中火焰的温度恒为tr=1500℃，汽锅内蒸汽的温度恒为ts=500℃，环境温度为 t0=25℃，求火焰每传出1000kJ热量引起的熵产和作功能力损失。

11.空气可逆绝热流过一喷管，入口压力p1=0.7MPa，温度t1=800℃，出口压力p2=0.15MPa，

此喷管是什么外型的喷管?入口空气流速忽略不计，比热容和比热比取定值，分别为cp=1.004kJ/(kg·K)，k=1.4，求喷管出口空气的温度、流速、马赫数。

12. m=1.5kg空气按可逆定温过程由初态T1=328K,P1=0.25×106Pa变化到终态P2=0.15×

106Pa，空气的Rr=0.287KJ/(kg·k)，试求此定温过程的Q、W、△U、△H。

13. 空气在渐缩喷管进口截面上的压力P1=1.5×106Pa，比体积V1=0.065m3/kg，VC1≈0；

喷管出口截面上的压力P2=0.8×106Pa出口截面积A2=14cm2；设空气的Rr=287J/(kg·k)，比热容比K=1.4。

试求：(1)喷管出口截面上的比体积V2，温度T2

(2)空气流经出口截面时的速度VC2

14. 某燃气轮机排气1.20kg/s，温度为T1=576K,定压排入温度T0=283K的环境；设排气的

Cp=1.021KJ/(kg·k)。试求每小时燃气轮机的排气热量中的有效能和无效能。

15.设炉膛中火焰的温度恒为tr=1500℃，汽锅内蒸汽的温度恒为ts=500℃，环境温度为 t0=25℃，求火焰每传出1000kJ热量引起的熵产和作功能力损失。

16. m=1.5kg空气按可逆定温过程由初态T1=328K,P1=0.25×106Pa变化到终态P2=0.15×

106Pa，空气的Rr=0.287KJ/(kg·k)，试求此定温过程的Q、W、△U、△H。

17．某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40 t/h，进口处压力表读数为9.0MPa，进口比焓为

3440kJ/kg；出口真空表读数为95.06KPa，比焓为2240kJ/kg ，当时当地大气压力为98.66KPa，汽轮机对环境放热为6.3×103kJ/h。试求：

（1）汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少？ （2）单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？ （3）汽轮机的功率为多大？

（4）若进出口蒸汽流速分别为60m/s和140m/s时，对汽轮机输出功有多大影响？

工程热力学习题集答案

一、填空题

1．常规 新 2．能量 物质 3．强度量4．54KPa 5．准平衡 耗散 6．干饱和蒸汽 过热蒸汽7．高 多 8．等于零9．与外界热交换 10．

7Rg 211．一次 二次 12．热量13．两 14．173KPa 15．系统和外界 16．定温 绝热可逆 17．小 大 18．小于零 19．不可逆因素 20．

7（压力）、（温度 ）、（体积）。 Rg21、222、（单值）。23、（系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零）。24、（熵产）。 25、（两个可逆定温和两个可逆绝热） 26、（方向）、（限度）、（条件）。31.孤立系；

t2t232.开尔文(K)； 33.－ws=h2－h1 或 －wt=h2－h1 34.小于35. Ct1?C0

36.

?i/Mi??i?1n37.热量 38.65.29% 39.环境40.增压比41.孤立

i/Mi42热力学能、宏观动能、重力位能43.650 44.cv(T2－T1) 45.cnln

T2T146.22.1247.当地音速

48.环境温度49.多级压缩、中间冷却 50.0与1 51.（物质） 52.（绝对压力）。 53.（q=(h-h)+(C-C)/2+g(Z-Z)+w）。54.（温度）55. (0.657)kJ/kgK。56. (定熵线)

2

1

2

1

2

1

S

2

2

57.（逆向循环）。58.（两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程） 59.（预热阶段、汽化阶段、过热阶段）。60.（增大）

二、单项选择题

1.C2.D3.D4.A5.C6.B7.A8.A9.C10.B11.A12.B13.B14.B15.D16.B17.A18.B19.B20.C21.C22.C 23.A

三、判断题

1．√ 2．√ 3．? 4．√ 5．? 6．? 7．? 8．? 9．? 10．?

11．? 12．? 13．? 14．√ 15．? 16．? 17．? 18．√ 19．√ 20．√ 21.（×） 22.（√） 23.（×） 24.（×） 25.（√） 26.（×） 27.（√） 28.（√） 29.（×） 30.（√）

四、简答题

1.它们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行，由无限接近平衡状态的状态

组成的过程。

它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在，可逆过程不会产生任何

能量的损耗。