内容发布更新时间 : 2024/5/6 0:36:48星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

：名姓 装 订 ： 线号学 ：级班 哈尔滨工程大学成人教育学院试卷 （ 年 学期） 课程名称： 工程热力学 A卷 一、判断题（20分，每小题2分） 1．气体吸热温度一定升高。（X） 2．理想气体在定温过程前后温度不变，则其焓值也不变。(√) 3．某系统为孤立系统，则它一定为闭口系统。（√） 4．工质的任意工程都在状态参数坐标图上表示。（X） 5．速度增加的管道，其面积一定减小。（X） 6．循环有用功越大，则循环效率越高。（X） 7．工质经历绝热过程，其熵变为零。（X） 8．通用气体常数与气体种类无关。（√） 9．平衡就是均匀，均匀也是平衡。（X） 10．工作于两个热源间的一切可逆循环的热效率一定高于相同温限间多热源的可逆循环。（√） 二、简答题（15分） 1．简述理想气体的基本概念，什么样的气体可视为理想气体（6分） 答：理想气体是一种实际上不存在的假想的气体，分子是些弹性的，不具体积的质点，分子间没有作用力。 若工质的状态点远离液态点，则可以看成理想气体。 2．何为准平衡过程、可逆过程，并举例说明如何实现准平衡过程。（9分） 答：准平衡过程：当工质和外界的平衡被打破之后，工质将会向下一个平衡状态过渡，若过程进行的相对缓慢，工质有足够的时间来恢复平衡，随时都不会显著的偏离平衡态，这样的过程就叫做准平衡过程。 第1页 共6页 可逆过程：当完成某一过程之后，如果可能使工质沿相同的路径逆行而恢复到原来状态，使相互作用中所涉及到的外界亦恢复到原理状态，不留下任何改变，这一过程叫做可逆过程。 如图所示的系统，设想用大量的微粒物代替重物，并将这些微粒慢慢地一粒一粒移去，使系统进行一连串的变化。又如右图所示的系统，设想用只有微小温度差的大量恒温热源，依次与系统接触足够的时间而使系统进行一连串的变化。 重物 活塞 气缸 边界 气体 容器 气体 边界 恒温热源( T ) 恒温热源(T+?T) 三、计算题（45分） 1．如图所示，1-2及1-3为两个任意过程，而2-3为一多变过程。试问：当多变过程的多变指数n＝0.9或n＝1.1时，1-2和1-3两过程的热力学能的变化ΔU1,2和ΔU1,3哪一个大？（10分） 理想气体热力学是温度的单值函数，因此ΔU1,2和ΔU1,3的大小取决于ΔT1,2和ΔT1,3 大小。 （1）当n＝0.9时，将定温线看成一个多变过程，则它的多变指数为1，因此2点和3点分割在定温线的两侧，且2点在定温线的右侧，3点在定温线的左侧，因而可得2点的温度高于3点的温度，ΔT1,2>ΔT1,3，因此ΔU1,2>ΔU1,3 （2）当n＝1.1时，利用(1)中同样的方法进行处理，2点处于定温线的左侧，3点处于定温线的右侧，ΔT1,2<ΔT1,3，因此ΔU1,2<ΔU1,3 第2页 共6页 ：名姓 装 订 ： 线号学 ：级班 2．如图所示，一定量气体在气缸内体积由0.9m3可逆膨胀到 1.4m3，过程中气体压力保持定值，且P＝0.2MPa。若在此过程中气体热力学能增加12000J，试求：（1）求此过程中气体吸入或放出的热量。（2）若活塞质量为20kg，且初始时活塞静止，求终态时活塞的速度。已知环境压力P0=0.1MPa （15分） P 第（1）题图 第（2）题图 解: （1）取气缸内的气体为系统，则为闭口系，其能量方程式为： Q??U?W 由题意可知：?U?U1?U2＝12000 J 由于过程可逆，且压力为常数，故： W??21pdv?p(v2?v1) =0.2?106Pa?(1.4m3?0.9m3)?100000 J Q?12000J?100000J=112000 J 因此过程中气体自外界吸热112000 J。 （2）气体对外做功，一部分用于排斥活塞背面的大气另一部分转变成活塞的动能。 克服大气做功为： Wr?P0(V2?V1)=0.1?106Pa?(1.4m3?0.9m3)=50000 J 活塞的动能为： Wu??21pdv?Wr=10000 J?5000 J=50000 J 所以活塞的速度为：c2?2Wum?c2?2Wu2?5000 J1m?20 kg?22.36 m/s 第3页 共6页 3．有人设计一台热泵装置，在120~27℃之间工作，热泵消耗的功由一台热机供给。已知热机在温度为1200K和300K的两个恒温热源之间工作，吸热量QH?1100KJ，循环净功Wnet?742.5kJ问：（1）热机循环是否可行？是否可逆？（2）若热泵设计供热量为Q1?2400KJ，问该热泵循环是否可行？是否可逆？（3）求热泵循环的理论最大供热量Q1,max。（20分） TH?1200K T1?393K 热机 热泵 TL?300K T2?300K 第（3）题图 （1） 根据循环能量守恒，确定热机循环放热量 Wnet?Qh?Ql?1100?742.?539 7 . 循环判据：??QQLT?QHT?T?1100??367.5??0.4017 kJ/K<0 HL1200300由此判断：该热机循环是不可逆循环 （2）Wp?Wnet?724.5kJ Q2?Q1?Wp?2400?724.5?1657.5kJ 循环判据： ??QQ1T?T?Q2??2400?1657.5??0.5819kJ/K?0 r1T2393300该热泵能够实现，是不可逆。 （3）??QT?0 r 第4页 共6页 ：名姓 装 订 ： 线号学 ：级班 ??QT?Q1,max?0 rT?Q1,max?Wp1T2Q1,max?Q1,max?742.5393300?0 Q??3137.6kJ 四、试将满足以下要求的多变过程画在p?v图和T?s图上（先标出四个基本 过程）（20分）: 1．工质压缩、放热、升温； 2．工质膨胀、降温、放热； 3．工质压缩、降温、降压； 4．工质放热、降温、升压； 5．工质膨胀 、升压 （1）w<0,q<0,u>0 P T V （2） S w>0,u<0,q<0 T P S V （3）w<0,u<0,n<0 P T V 第5页 S 共6页 （4）q<0,u<0,n>0 P T V S （5）w>0,n>0 T P V S 第6页 共6页