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工程热力学试题集
乏汽的熵 s2=s1=6.4109 kJ/(kg?K)
s?s'6.4109?0.4762 排汽干度 x2=2== 0.749
s\?s'8.3952?0.4762 排汽焓 h2= x2h\–x2)h'=0.749?2561.2+(1–0.749)?137.77 = 1953.95kJ/kg h?h'1953.95?137.77 循环热效率为 ?t=1–2=1–= 0.4417
h1?h'3390.625?137.77
23. 一九九九年硕士研究生入学考试试题《工程热力学》
一．问答题（每题4分，共40分）
1. 状态量和过程量有何区别？举例说明之。
2. 功不是状态参数，为什么内能（热力学能）与推动功之和u＋pv反而为状态参数？ 3. 试判断下面所列的论断是否正确：
①气体吸热后一定膨胀，内能（热力学能）一定增加。 ②气体膨胀时一定对外作功。 ③气体被压缩时一定消耗外功。
4. 气体的比热容到底是变值还是定值？它和哪些因素有关？为什么气体有变比热容
又有定值比热容？
5. 在以空气为工质的某过程中，加入工质的热量有一半转换为功，过程的多变指数n
应为多少？
6. 在pv图中，不同的定温线和不同的绝热线的相对位置如何？ 7. 高压容器中的热水进入低压容器后，有一部分变为水蒸气，试解释这一现象产生的
原因。
p8. 如果给定压力比2??，则应选用什么喷管？若采用缩放喷管将会产生什么现
p1象？
9. 在绝热膨胀过程中，既不需要向高温热源吸热，也不需要向低温热源放热，同样可
以产生功，是否违背热力学第一定律和热力学第二定律？ 10. 写出热力学第二定律的克劳修斯说法和开尔文说法。 二. 计算题（每题10分，共60分） 1. 一列货车的总质量为2×106kg，以6×104m/h的速度行驶，车轮与路轨间的阻力为
4.5×10-3kgf/kg。煤在机车中燃烧所发出的热量的10%成为机车的牵引功。若煤的发热量为22300kJ/kg，试求该货车每小时所消耗的煤量。
2. 已知汽轮机中蒸汽的流量m=40t/h，汽轮机进口蒸气焓h1=3442kJ/kg，出口蒸汽焓
h2=2448kJ/kg。汽轮机每小时散失热量为5×105kJ/h。不计进出口气流的动能差和
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位能差，求汽轮机的功率。如果进口处蒸汽流速为70m/s，出口处流速为140m/s，进出口高度差为1.6m，那么汽轮机的功率又是多少？
绝热封闭的气缸中（V=0.1m3）贮有不可压缩的液体，通过活塞使液体的压力从0.2MPa提高到4MPa，试求：①外界对流体所作的功；②液体内能的变化；③液体焓的变化。
密度?=1.3kg/m3的空气，以4m/s的速度稳定地流过进口截面积为0.2m2的管道。出口处密度为2.84kg/m3。试求：①出口处气流的质量流量（用kg/s表示）；②出口速度为6m/s时，出口截面积为多少（以m2表示）？
水在绝热的混合器中与水蒸气混合而被加热。水流入混合器的压力为200kPa、温度为20℃、焓为84.05kJ/kg、质量流量为100kg/min。水蒸气进入混合器时，压力为200kPa、温度为300℃、焓为3071.2kJ/kg。混合物离开混合器时压力为200kPa、温度为100℃、焓为419.14kJ/kg。问每分钟需要多少水蒸气？ 某蒸气动力厂按朗肯循环工作，汽轮机每小时进汽量为60t，蒸气参数为p1=3MPa、t1=450℃，排汽压力p2=0.005MPa，汽轮机的相对内效率?I=82%，略去水泵功。试求：①循环热效率?t；②每千克蒸气在汽轮机中产生的内部功Pi；③汽轮机发出的内功率wi；④汽轮机排汽口的蒸气干度。 p1=3MPa、t1=450℃时
p2=0.005MPa时ts=32.9℃、h'=137.8199kJ/kg、s'=0.4766404kJ/(kgK)、h\、s\。
答案： 一. 问答题
1. 状态量只决定于系统的状态，状态改变，状态量也随之发生变化，但状态量的变化
数额只与变化过程的始态和终态有关，而与过程的路径无关。过程量是决定于系统变化过程的物理量，系统状态不发生变化，就没有过程量。过程量与变化过程的具体路径有关。
2. 推动功pv并不是真正意义上的功，它是随工质运动而运动的一部分能量，因为决
定pv功的p、v值均为状态参数，所以pv参数实质也是状态参数，而由u与pv构成的h也是状态参数。
3. ①不对。定容吸热气体不膨胀，定温过程吸热内能不增加。
②dv>0，∴dw=pdv>0，正确。 ③dv<0，∴dw=pdv<0，正确。
4. 气体的比热容是变值，它与气体的性质、所处的状态和具体的热力过程有关。在实
际计算中，当温度变化不大时，或对计算结果不要求很准确时，可采用定值比热以简化计算。
RR5. 多变过程传热量q=（cv-）(T2-T1)，作功量w= (T1-T2)。因为q=2w，所n?1n?177
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以（Cv-
RR）(T2-T1) =2 (T1-T2) n?1n?1可求得：n=2－k=2－1.4=0.6
6. 在p-v图上，当温度升高时，定温线向右上侧移动；当熵增加时，而绝热线向右上
方移动。
7. 这一现象称为闪蒸。水从三相点0.01℃到临界点374.15℃之间饱和温度与压力一一
对应。当压力降低时，饱和温度也随之降低，若原来高压时有较高的温度，这时就会高于饱和温度而成为过热水，但过热水不能稳定存在，只能将一部分水转变成蒸气，吸收大量潜热，将其它水降温至饱和温度。 8. 应采用渐缩喷管，因为出口压力高于临界压力。
若采用缩放管，喷管内部将发生过度膨胀，重新压缩的现象。当缩放管喉部未达到临界时，内部流动将是平稳的。若缩放管喉部达到临界，以至于过了喉部膨胀仍继续一段的话，出口段内部将发生激波以实现重新压缩。
9. 不违反。绝热过程q=0，w=－?u，即膨胀功是由内能转化而来的，不违反热力学
第一定律。
绝热过程仅仅是一个有限的过程，而不是一个连续不断的循环，因此也不能说是违反热力学第二定律。
10. 克劳修斯说法：热不可能自发地、不付代价地、从低温物体传到高温物体。
开尔文说法：不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化成功而不留下其他任何变化的热力发动机。 二. 计算题
1. 列车与路轨之间的总阻力：F=m?f=2?106?4.5?10-3=9000kgf
克服阻力机车每小时作功量：W=F?S=9000?6?104=5.4?108kgf?m
=5.29559?109J
5.29559?109转换这些功所需的热能：Q=?=5.29559?1010J
?10%WQ5.29559?1010?所需的煤量：M==2374.7Ton QL223002. Q=?H+
1m?c2+mg?z+Ws 21m?c2+mg?z)=-5?105-(40?103?(2448-3442)+0+ 0) = 3.926?107kJ 212
?c+g?z) 21(1402+ 702)?10-3+9.80665?10-3?1.6) 278
①Ws=Q－(?H+②Ws=Q-m(?h+
=-5?105-40?103((2448-3442)+
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=3.8965?103kJ
3. 绝热系统：Q=0
膨胀功： W=?pdV=0
12内能： ?U=Q-W=0
焓： ?H=?U+?(pV)=0+V(p2-p1)=0.1(40-0.2)?103=3980kJ 4. ①根据质量守恒，进出口质量流量相等，故：
m=?1A1c1=?2A2c2=1.3?0.2?4=1.04kg/s ②仍是质量守恒：
A2=m/?2c2=1.04/(2.84?6)=0.06103m2
5. m1?h1+m2?h2=(m1+m2)h3
∴m1?h1-m1h3=m2?h3-m2?h2
∴m2=m1?(h1-h3)/(h3－h2)=100?(84.05－419.14)/(419.14－3071.2) =12.635kg/min 每分钟需要12.635kg/min。
Wh1?h2h1?h2??6. ①?t= Qh1?h3h1?h2x=
s2?s2\ s2?s2???s1?s2\ s2?s2?7.0817?0.4761=0.8344
8.3930?0.4761h2=x(h2\ h2')+h2'=0.8344(2560.6-137.72)+137.72 =2159.29kJ/kg
3343.0?2159.29?t==36.93%
3343.0?137.72②Wi=?oiW=0.82?(3343.0-2159.29)=970.64kJ/kg ③Ni=Gwi=60?10?970.64/3600=16177.37kJ/kg
24. 二○○○年攻读硕士学位研究生《工程热力学》入学考
试试题
一 问答题（每题4分，共40分）
1. 从状态A经过一个可逆等温膨胀过程到达状态B，过程中熵变为?S，如果沿原路
径经一不可逆过程返回状态A，总的熵变是多少？传热情况怎么样？
2. 系统过程功是膨胀功，为什么在各种循环计算中均使用技术功wt而不使用膨胀功
w？
3. 试判断下面所列的论断是否正确：
①如果把生物圈看成一个系统，那么根据熵增原理，它的熵一定增加。
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