发布时间 : 星期二 文章热力学试题集vol-2 - 图文更新完毕开始阅读
工程热力学试题集
??2p?RTa??p???0，三个方程可以确定三个参数，所以未知的p??2，???0和?2???vv?bv??Tc??v?Tcv、a、b均可求出。
R8314.3气体常数：R=m== 4124.16J/(kg?K)
?2.016227R2TC27?4124.162?33.22?范德瓦尔常数：a== 6098.24(Pa?m6/kg2)
64pC64?1296960范德瓦尔常数：b=
RTC4124.16?33.2?= 0.013196(m3/kg) 8pC8?1296960五．计算题
（见 9. 东北大学九五热能《工程热力学》期末考试试题） 六．计算题
R8314.3氢气的气体常数：R=m== 4124.16J/(kg?K)
?2.016?1.5?1021?434?=1.767?1063m3 收缩前氢气的体积：V0=?r0=??????332??p0V010?11?1.767?1063?温度：T0==2.125K 46mR2?10?4124.16344收缩后氢气的体积：V=?r3=??33?1.5?109???2?k?1??=1.767?1027m3 ??????1.4?13V0?绝热压缩后，氢气的温度：T=T0??????V??1.767?1063=2.125???1.767?1027?=5.338?1016K
mRT2?1046?4124.16?5.338?101639
?氢气的压力（引力）：p==2.49?10Pa 27V1.767?10V1.767?1027氢气的比容（比体积）：v=?=8.835?1020m3/kg 46m2?10
22． 东北大学1998年工程热力学研究生入学考试试题
一. 基本概念（每个概念2分，共20分）
1．准静态过程；2．三相点；3．当地音速；4．热力学第零定律；5．焓；6．熵产；
72
工程热力学试题集
7．理想气体；8．回热循环；9．热泵；10．饱和湿空气。 二．回答下列问题（每题5分，共40分）
1． 过程功能全部为外界所利用吗？外界可利用的是膨胀功的哪一部分？
2． 热力学第二定律是否可以表述为“自然界的一切过程都是自发地、朝着一个特
定方向——孤立系统熵增的方向进行的。”？
3． 热力学第二定律是否可以表述为“功可以全部变为热，但热不能完全变为
功。”？
4． 制冷过程符合热力学第二定律吗？它能否看成是一系列自发过程？ 5． 临界点的特点是什么？ 6． 什么是卡诺循环？
dpdvdT??7． 理想气体状态方程可以表示为吗？ pvT8． 充满气体的气球由于阳光照射，其温度升高了。试问其中气体进行了什么样的
过程？
9． 能量分为可用能和不可用能，请解释一下“可用”的含义？ 10． 湿球温度、干球温度、露点温度哪个大？ 三．计算（每题20分，共40分）
1．设热源温度TH=1300K，冷源温度等于环境温度T0，T0=288K，工质吸热时平均温度为T1=600K，放热时平均温度为T2=300K。已知循环发动机E的热效率?t为相应的卡诺循环热效率?K的80%。若对于每1千克工质热源放出热量100kJ。试分析各相应温度下热量的可用能和不可用能，各处不可逆变化中可用能的损失，并求出动力机作出的实际循环功w0'。
2．朗肯循环的新蒸汽压力为16.5MPa，温度为535℃，排汽压力为0.005MPa，忽略泵功，求其循环热效率。
已知：
p=16MPa， t=530℃时， h=3385.4kJ/kg， s=6.4131 kJ/(kg?K)
p=17MPa，
t=540℃时， t=530℃时， t=540℃时，
h=3410.4kJ/kg， h=3370.6kJ/kg h=3399.1kJ/kg h'=137.77 kJ/kg s'=0.4762 kJ/(kg?K)
s=6.4477 kJ/(kg?K) s=6.3738 kJ/(kg?K) s=6.4090 kJ/(kg?K) h\s\?K)
p=0.005MPa时， ts=32.90℃，
答案：
一．基本概念
1． 由一系列内平衡状态所组成的过程。或者确切地说，是由一系列无限接近平衡
的状态组成的过程。
2． 固体、液体、气体三相共存时的状态，在p-T图（相图）上表示为一点，即三
73
工程热力学试题集
相点。
3． 流体中的音速与流体状态有关。流体在流动过程中，状态不断变化，在某一地
点有一定的状态，与该状态相对应的音速称为该点的当地音速。 4． 若物体C与物体A和物体B之间分别达到了热平衡，则物体A和物体B之间
也处于热平衡。
另一种说法：当两个热力系各自与第三个热力系处于热平衡时，则两个热力系彼此也处于热平衡。
5． H=U+pV，是流动系统中随物质迁移的能量。
6． 由于热力系统内部不可逆性损耗功而导致的熵的增加。
7． 分子乃是一些弹性的、不占有体积的质点，分子间也没有相互作用力的气体。 8． 将工质在某一过程中排出的部分热量用来加热后面过程工质以提高热效率的
循环方式。
9． 消耗机械能将热能从低温处转移到高温处以供利用的设备。 10． 由空气和饱和水蒸气组成的混合气体。 二．回答下列问题
1． 过程功即容积功w，它不能为外界全部利用，w＝wt＋?(pv)，外部可以利用的
是技术功wt。 2． 可以。 3． 不可以。 4． 符合，可以。
5． 在临界点压力对比容（比体积）的一阶导数和二阶导数均等于零，此处不分气
态、液态，处于同一状态。
6． 卡诺循环是由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程所组成的可逆循环。它从
高温恒温热源T1等温吸热，向低温恒温热源T2等温放热，并输出净功。卡诺
T循环热效率?c =1–2。
T17． 可以。
8． 温度升高，体积膨胀，压力增加。是过程指数n<0的多变过程。 9． “可用”是指能量能否转换成机械能等高品位能量。 10． 对于未饱和空气，干球温度>湿球温度>露点温度；对于饱和空气，三者
相等。
三．计算 1．（1）已知qH=100kJ/kg，T0=288K。温度TH=1300K的热源放出的热量qH中
?T0可用能=qH?1??TH??288???1?=100??=77.9kJ/kg ?1300???不可用能=100–77.9=22.1kJ/kg
（2）被T1=600K的工质吸入后，热量q1=100kJ/kg中
74
工程热力学试题集
?T0可用能=q1??1?T1???288??=100?1??=52kJ/kg ?600???不可用能=100–52=48kJ/kg
由于不可逆传热引起可用能的损失=77.9–52=25.9kJ/kg，或可用能损失=T0?s孤立系?100100??=288??=25.9kJ/kg。以下各处可用能损失也都按上述方法进行。 6001300??（3）工作在T1=600K、T2=300K之间的卡诺循环机，热效率和循环功分别为
T300?K =1–2=1–=50%
T1600w0 =?K q1=0.5?100=50kJ/kg
已知实际的循环发动机热效率?t =0.8?K =0.8?0.5=40%，故实际循环功
w0’=?t q1=0.4?100=40kJ/kg
实际放热量
q2’=100–40=60kJ/kg
循环功损失=w0–w0’=50–40=10kJ/kg
（4）工质在T2=300K下，向冷源放出的热量q2’=60kJ/kg中
?T0可用能= q2’??1?T2??288???1?=60??=2.4kJ/kg ?300???不可用能=60–2.4=57.6kJ/kg
（5）实际循环发动机中由不可逆损失引起的
可用能损失=52–40–2.4=9.6kJ/kg
由上述看出可用能损失不等于循环功损失，因为循环功损失转化成热，在热机放热温度T2=300K下向冷源放出，与环境之间还存在温差而具有[循环功损失=10kJ/kg]? ?T0??1?T2??288???1?=10???=0.4kJ/kg的可用能。 ?300???（6）冷源在环境温度T0下获得的热量q0=60kJ/kg中 可用能=0
不可用能=60kJ/kg
（7）整个装置作为一个孤立系，则总熵增
qq10060?s孤立系=–H+0=–+=0.1314kJ/(kg?K)
THT01300288可用能总损失=T0?s孤立系=288?0.1314=37.9kJ/kg。
或 可用能总损失=25.9+9.6+2.4=37.9kJ/kg 2．经两级插值，算得新蒸汽焓 h1=3390.625kJ/kg 新蒸汽熵 s1= 6.4109kJ/(kg?K)
75