1、12004秋季工程热力学期中考试工程热力学期中考试习题讲解习题讲解2简答题简答题、 两个质量和比热（cm）相同，温度分别为TA和TB的固体进行热交换，请推导说明达到热平衡的过程是一个不可逆过程。3简答题简答题1、解：TA, mTB, m传热如果此系统熵增大于零，则过程不可逆。孤立系4简答题简答题1、解：直接传热，则平衡温度，2lnlnln0isommmABmmABABTTTsssccTTT T 2ABmTTT所以过程不可逆。5简答题简答题1、解：一般错误：认为热源温度恒定0isoABQQsTT6简答题简答题、有人说，根据卡诺定理，一切不可逆机的效率必小于可逆机的效率。是否正确？请说明理由。 7
2、简答题简答题、解：要注意是否同温限或同等效温限，这样才能比较。8简答题简答题、写出熵和焓的定义式，理想气体定容过程焓的变化解：revqdsThupvvvphuv phcT 或9简答题简答题、某系统处于某一状态，该系统的 Exergy指的是什么？ Exergy指的是系统从当前任意状态可逆地变化到与指定环境相平衡的状态时，理论上所能做出的最大有用功或消耗的最小有用功。10简答题简答题、某系统处于某一状态，该系统的 Exergy指的是什么？做出的最大有用功，如消耗的最小有用功，如冷量,x Hx Ux QEEE0,x QE11简答题简答题、膨胀功、流动功、轴功和技术功之间有何区别？有何联系？ 对流动工
3、质，微分形式能量方程qduwdupdv ()()ttqdhwdud pvwdhvdp 21()2sqdhdcgdzw12简答题简答题、膨胀功、流动功、轴功和技术功之间有何区别？有何联系？ 所以，()twwd pv212tswdcgdzw13简答题简答题、理想气体经历绝热节流过程，节流前后的状态参数压力、温度、比容、内能、焓、熵如何变化？ 解：pTuhvs14简答题简答题7、系统经历了一不可逆过程，已知终态熵小于初态熵，能否判断该过程一定放出热量，为什么？ 解：如果你认为系统是闭口系，由则有必定放热0,fgSSS 0gS0,fS15简答题简答题7、系统经历了一不可逆过程，已知终态熵小于初态熵，能
4、否判断该过程一定放出热量，为什么？ 解：如果认为系统是开口系，据题意有.,0c vinoutgr iQdSs ms mdST（）（）()()outgins ms mdS假设，只热要绝.0c vdS仍有16简答题简答题、三块相同的金属块被加热到温度TA，第一块迅速被冷却到环境温度T0，其熵变为；第二块在环境中缓慢冷却到T0，其熵变为；第三块先与温度为TB (TA TB T0)的热源接触，达到平衡后再被冷却到环境温度T0，其熵变为；试说明这三个过程、和的大小关系。 17简答题简答题、解： 熵是状态量，熵变与过程无关，ABCSSS ABCSSS 18简答题简答题、某人声称使用新式热力循环和高技术开发
5、出一种新型节能冷柜，在30室温下，制冷温度为-40时，制冷系数仍可以达到4，请你判断一下是否可能实现。19简答题简答题解： 一、过程可逆时，所以，不可能。max03.334rrTTT 二、也可以用孤立系熵增原理来判断。20简答题简答题101010、由于绝热压缩过程不向外散热，故绝热压缩过程所消耗的压缩轴功最少。 21简答题简答题101010、解：1p1pv2s2n2T可以看出绝热压缩耗功最大。22简答题简答题101010、解：也可以具体求等温、多边、绝热压缩过程的也可以具体求等温、多边、绝热压缩过程的技术功表达式技术功表达式，比，比较一下大小。较一下大小。1p23作图题作图题1、解：pv13T
6、s122T3pv24作图题作图题Ts123pv等压线和等容线在T-s上的斜率都应为正。作错的图ndTTdsc25作图题作图题Ts123作错的图ndTTdscpv等压线和等容线在T-s上都应该是凹曲线。26作图题作图题- -正循环正循环pv32s4s1ppTs3241pp131rTT同温限正卡诺循环效率27作图题作图题- -逆循环逆循环pv32s4s1ppTs3241pp424rTTT同温限逆卡诺循环效率28计算题计算题1、某绝热容器中盛有压力为8MPa的氧气，由于该容器漏气，容器内的氧气的压力降为2.0MPa，求漏掉的氧气的质量占原有氧气质量的百分之几。（10分）分） 29计算题计算题1、解：
7、、解：方法一方法一选容器为对象，开口系。容器绝热缓慢漏气，在整个过程中容器内气体始终满足，VkpvConstkTvConst1 kkTpConst这个过程上课时曾经推导过。气体比容30计算题计算题1、解：、解：方法一方法一选容器为对象，开口系。V一些错误：、认为是定温过程；、直接假设泄漏到外部的气体也是绝热膨胀，虽然计算结果对。但这种假设是没有根据的。31计算题计算题1、解：、解：方法一方法一选容器为对象，开口系。容器绝热缓慢漏气，在整个过程中容器内气体始终满足，VkpvConst11221kvpvp11/vVm22/vVm1/2112210.3166()/(/)0.3715()kBmmvvp
8、pA卷卷2168.34%()1/62.85%()BmmA卷卷32计算题计算题1、解：、解：方法二方法二选最后残留在容器内的气体为对象，为闭口系。容器绝热，缓慢漏气，所以气体是绝热膨胀过程。对可写出：,AAmV00,m V0duw0vc dTpdv,/1/(1)gvgpvR T cRk101dTdvkTv1,kkkTvConstpvConstpVConst即或33计算题计算题1、解：、解：方法二方法二选最后残留在容器内的气体为对象，为闭口系。容器绝热，缓慢漏气，所以气体是绝热膨胀过程。对可写出：,AAmV00,m VkpvConst11221kvpvp1100220AAAAvVmVmAvVmVm
9、气体初态，气体终态，01268.34%()/1/62.85%()ABmmvvA泄漏比例，卷1-卷34计算题计算题 、 设有一恒温T2的低温余热源和一恒温为T1（T1T2）的高温热用户，已知环境的温度为T0，而且T0T2，求： （15分）分）(1) 在不消耗其它动力的条件下，试设计出理想情况下，利用低温热源的热向高温热用户提供热量Q1，而不违反热力学定律的一种方案。(2) 试推导出你设计的这种方案的热量利用率。热量利用率的定义为Q1与低温余热源放出热量的比值。(3) 说明在理想情况下各种方案的热量利用率均相同。35计算题计算题- -方案一方案一1T2TW0T2Q0Q1Q0Q11202210QT
10、TTQTTT36计算题计算题- -方案二方案二1T0T2,1Q1Q11202210QT TTQTTT2T0Q2,2QW37计算题计算题- -方案三方案三1TW0T2Q1,2Q1,0Q0Q11202210QT TTQTTT2T当然还有其他方案。38计算题计算题- -证明同效率证明同效率1T2Q1Q0T0Q2T方案理想情况：过程可逆证：对任意可逆过程，没有作功能力损失,又与外界没有功的交换，过程前后系统Ex不变。0,0 x QE又12,x Qx QEE所以12QQ0012TT即 1-1-TT2102!120TTTQQTTT所以 39计算题计算题、某正循环可逆热机，在温度为30的环境和4000kg的
11、0的冰间工作，最后0的冰变为30的水，试求可逆机能对外作的净功为多少？已知冰的溶解热为333kJ/kg（冰在溶解过程中温度不变），水的比热c=4.1868kJ/kg.K。（10分）分） 40计算题计算题、解：、解：0iTCWwT0Q2Q30 Cmax0,isoSWW方法一系统可逆时，0000ln0isoTicewiiQTmSSSmcTTT 030TC6062.007 10()1.004 10(2000)kJQkJkg冰4000kg冰2651.834 10()9.172 10(2000)wQmmcTkJkJkg冰4000kg冰max0254|1.715 10()8.651 10(2000)WQQ
12、kJkJkg冰4000kg冰41计算题计算题、解：、解：0iTCWwT0Q2Q30 C方法二用冷量Exergy求解。可逆过程，030TC2max.x QWWE0200.2002,2.(1)1(1)iTx QTiwaterwateriTTEmQTTTmTSQT 2.02x QETSQ也可以直接用42计算题计算题、解：、解：0iTCWwT0Q2Q30 C错误一忘记是变温热源030TC02731110%303itTT错误二分不清高低温热源00011iTiwTTTWmmcdTTT高温热源作功的公式，用的低温热源吸的热量错误三直接2WQ43同样的错误不犯两次。同样的错误不犯两次。 世说新新语世说新新语44end
