工程热力学期末复习题.docx
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工程热力学期末复习题
工程热力学复习题
一、单项选择题
1•热力系内工质质量若保持恒定,则该热力系一定是。
A.开口系B.闭口系
C.孤立系D.不能确定
(知识点:
教材P9页1-2:
热力系统。
稳定流开口系,当处于稳定状态时,工质质量也会保持恒定。
如果热力系与外界有热量交换,则不是孤立系,所以答案C不正确。
)D.不能确定
2.某压力容器,其压力表的读数在重庆为Pg1与在拉萨Pg2时相比较。
A.相同Pg2=Pg1B.增大Pg2Pgl
C.减小Pg2:
:
:
PglD.无法确定
(知识点:
教材P13页,压力的概念,通常我们所使用的测压计,测出的是工质的真实压力和环境压力之差,当真实压力不变,而环境压力减小时,压差会增大。
)B.增大Pg2Pg1
3.开口系的质量是。
A.不变的B.变化的
C.变化的也可以是不变的D.在理想过程中是不变的
(知识点:
教材P9页1-2:
热力系统。
稳定流开口系质量不变,但非稳定流则会改变。
)C.变化的也可以是不变的
4.准平衡过程,工质经历的所有状态都接近于。
A.初状态(可以不在初状态)B.环境状态
C.终状态(也可以不在初状态)D.邻近状态
(知识点:
教材P18页1-5,偏离平衡态无穷小,随时恢复平衡的状态变化过程就是准静态过程,也叫准平衡过程。
准平衡过程虽然偏离平衡态无穷小,但可以偏离初始态一个较大的变化,因此答案A不正确,A不正确,那么B也不正
确,准平衡过程可能是在孤立系统中发生的,这时就不会与环境状态相接近,因此答案为D)D.邻近状态
5.一定量理想气体从相同的初态出发分别经过不可逆过程A、可逆过程B到达相
同的终状态,则两过程中气体热力学能变化
A•U〔a2•:
U[B2B・=Uia2=•■:
U1B2
(知识点:
教材P36页2-2,热力学能的变化,在不考虑化学能和原子核能
的情况下,只是内动能和内位能的变化。
在一个从A状态到B状态的过程中,
可以有两种方式,一种是可逆的,一种是不可逆的,但不管过程是否可逆,当初态相同,终态相同时,系统的热力学能的改变就是相同的。
)B・AU1A2-\U1B2
6.
气体在管道中可逆流动时,任何截面上的滞止焓
22
C.h1・:
:
h2送D.均相等
22
(知识点:
教材P240-241页7-1,滞止焓是该截面上这一点工质的焓与工质的动能之和)D.均相等
7.某一定量工质将2000KJ的热量散失到周围环境,若工质散热时熵变化-5kJ/K,
这过程
A.可以发生且为可逆(可逆过程的熵变为零)B.可以发生且为不可逆
C.不可能发生(在外力作用下也可能实现,比如系统温度高于环境温度300K)
D.违反熵增原理(如果这个过程是自发完成的,才违反熵增原理)
(知识点:
教材P36162页热力学第一定律和第二定律。
过程能否进行,主要看是否违反热力学第一定律和第二定律,第一定律是能量守恒定律,第二定律判定过程的方向,给出了定量工质向环境散失的热量,题目未说明,但有可能在外界对系统做功的情况下能量守恒,同时系统的熵减小,所以答案为Bo
如果这个过程是自发过程则不可能发生。
)B.可以发生且为不可逆
8.刚性容器中有某种理想气体,参数P1、V1、「,现定温充入另一种x气体,使
容器中的压力升到P2,充入的气体质量。
(知识点:
教材P367页12-1。
这个问题属于理想混合气体的分压定律,注
意Rgx和Rg的区别)充气过程混合气体体积不改变,但分压会改变,此时混合气
体的总压力变为P2,分压力对应于混合气体中的分气体物质量。
B.m"(P2—P1)V
RgxT1
9.循环热效率nt=1-T2/Ti,只适用于。
A.卡诺循环(卡诺循环只是其中的一种)B.两个恒温热源间的可逆循环
C.两个恒温热源间的一切循环(不可逆就不行)D.多个热源的可逆循环(多个热源,取的是热源温度的平均值)
(知识点:
教材P150页5-3,首先多热源的可逆循环,取的是热源温度的平均值,所以D不正确,循环热效率nt=1-T2/T1是最大热效率,只能在可逆过程中发生,因此C不正确。
卡诺循环只是其中的一种,因此A不正确)B.两个恒温热源间的可逆循环
10•气体经不可逆流动后,滞止焓相等,滞止状态。
A.也相同B.滞止压力相等,滞止温度不等。
C•无法确定D.不相同
(知识点:
教材P240-241页7-1,滞止焓相等,但并不表明工质的焓和动能
是相同的,因此滞止状态不相同)D.不相同
11.由一种x气体与一种丫气体组成的混合气体,参数为P、V、T,已知其中x气体的分压力Px,分体积V<,混合气体中x气体的状态方程。
A.pVx=mxRgxTB.pxV=mRgT
C.PxVx=mxRgxTD.pV=mxRgxT
(知识点:
教材P367页12-1。
如果按分体积算,应该是总压,所以C不正确,如果按分压算物质量为分气体的物质量,所以B不正确,如果既按总体积
又按总压计算,那么物质量是总物质量,因此D不正确。
)正确答案为A
12.工质经历任一可逆循环。
A.:
dS=0B.:
:
ds>0
C.;dsv0D.逆向循环-ds^O
(知识点:
教材P152页5-4,经过一个循环,系统恢复原状,其熵增一定
为零。
)a.[ds=0
13.绝热节流过程为过程。
A.定焓B.定温
C.可逆D.不可逆
(知识点:
教材P257页7-6,忽略气体动能的变化,绝热节流前后函值相等;
但如果不忽略气体动能的改变,则绝热前后函值不相等,因此A不正确。
绝热
节流过程温度会改变,不是定温过程,因此B不正确;绝热节流是不可逆过程)D.不可逆
14.设工质在0C的恒温冷源和100C的恒温热源间按卡诺循环工作,若输出功率10kW每分钟完成一次循环,每次循环工质从高温热源吸收热量。
A.80.4kJB.219.6kJ
C.373kJD.2238kJ
(知识点:
教材P145页5-2,按公式°=1—T2=1_Q2二Wnet计算。
)d.2238kJ
TiQ1Q1
15.有一位发明家声称制造出一种机器,当这台机器完成一个循环时,可以从单一热源吸热2000kJ,并输出2200kJ的功,这台热机。
A.违反了热力学第一定律
B.违反了热力学第二定律
C.违反了热力学第一定律和热力学第二定律
D.既不违反热力学第一定律也不违反热力学第二定律
(知识点:
教材P36162页热力学第一定律和第二定律。
从单一热源吸热做功违反热力学第二定律,系统吸收的能量小于输出的能量,违反热力学第一定律)C.违反了热力学第一定律和热力学第二定律
16.由某种x气体与某种厶气体组成的混合气体,参数为p、V、T,已知其中x气体的分压力Px,分体积乂,混合气体中x气体的状态方程。
A.PxVx-mixRgxTB.PxV=mRgT
C.pV=mxRgxTD.pV^mxRgXT
(知识点:
教材P367页12-1,答案D中,已知某气体的体积Vx和压力Px,状态方程为pV^nxRT,其中nx为这种气体的物质量,用摩尔数表示,如用这种气体的质量表示,则由于①=叽,即mx二nxMx所以pV^nxRT二叽RT即
MxMx
mxRgxMx
pVx=—^RT=mix—T=mixRgxT)。
D.pVx=mixRgxT
MxMx
17.工质经历可逆循环。
A.:
ds>0B.-dsv0
C.'dS=0D.逆向循环:
ds乞0
(知识点:
教材P152页5-4热力学第二定律的数学表达式,这里要注意熵
的定义dsJ:
"qrev=7rev,其中Tr为热源的温度,T为工质的温度,在微元换热过
TrT
程中,过程可逆,因此热源温度等于工质的温度。
其中一个重要的不等式为克
」&Qc
劳修斯不等式:
ds0,但是对于一个循环,无论可逆与否,系
T
统都将恢复到原来的状态,因此熵增为零。
)c.[ds=0
18.卡诺循环是。
A.具有可逆等温吸热和可逆等温放热的循环
B•具有两个恒温热源,且满足[半=0的循环
C•热效率等于(1-互)的循环
T1
D.循环中工质除了与两个恒温热源换热外,无其它热交换的可逆循环
(知识点:
教材P145页5-4,卡诺循环的定义是由两个绝热压缩、等温吸热、绝热膨胀和等温放热所组成的一个循环,所以A不正确;卡诺循环热源的
温度不一定是恒温,如概括性卡诺循环,所以B也不正确;卡诺循环还有输出
功交换,因此D也不正确,正确答案为C)C•热效率等于(12)的循环
19.气体在管道中可逆流动时,任何截面上的滞止状态。
A.均相同B.不相同
2c
C.由各断面的h,丄确定,不一定相同D.无法比较
2
(知识点:
教材P239页7-1,各截面上,由于温度不一定相同,气体分子运动的动能也不一定相同,因此和断面上的滞止焓和动能之和也不一定相同,
因此滞止状态不一定相同)
c2
C.由各断面的a?
确疋,不一疋相同
20.工质经历不可逆循环。
A.-ds>0
B.
■-dsV0
C.:
:
ds=0
D.
逆向循环•.ds_0
C.ds=0
21.
由氧气Q与氮气N2组成的空气-O2=21%,「N2=79%,其中氧气的质量分数
(知识点:
教材P367页12-1,混合理想气体分压和分体积定律,在相同的大气压下,体积分数等于摩尔分数,而某种气体的质量分数应该是该种气体的质量与混合气体的总质量之比。
混合气体的总质量是各种气体的摩尔分数与摩
22.初、终状态相同的任何过程,其过程中传递的热量
A.相等B.q=u-w
2
C.均为[TdsD.T-S图面积均相等
(知识点:
教材P36页热力学第一定律,不管过程是如何的,状态如何,必须尊守能量守恒。
初终态相同,对于可逆过程和不可逆过程,其传递的热量是不相同的,所以A不正确;同时也就否定了C和D)B.q-,uw
23.任何热力过程中,理想气体的热力学能的变化量都可以表示为
A..:
u二q.:
TB..:
u=Cp.:
T
C.lu=.:
hLpvD.=u=q-wt
(知识点:
教材P73页3-3。
在定容过程中,膨胀功为零,热力学能变化与
过程热量相等;在定压过程中技术功为零,因此焓的变化量与过程热量相等,因此B是计算的焓的变化量。
答案C中包含有技术功,所以不正确,答案D也是焓变化,因此正确答案为A)A.,:
^cw:
T
24.系统完成一个不可逆循环时,系统的熵变。
A.小于0B.大于0
C.等于0D.不确定
(知识点:
系统完成一个循环,熵变为零)C.等于0
25•下列热力系统中与外界既无物质交换又无能量交换的是。
A.开口系统B•绝热系统
C.闭口系统D.孤立系统
D.孤立系统
26.任何热力过程中,理想气体的焓变化量都可以表示为。
A.=h=q=TB.二h=Cp=T
C.匚h=uLpvD.匚h=q—w
(知识点:
教材P73页3-3。
参见23题)B.占h=C淖T
27.理想气体在一个带活塞的气缸中膨胀,若容器与外界绝热,则气体的温度。
A.降低B.升高
C.保持不变D.无法确定
(知识点:
热力学第一定律,绝热过程,系统热力学能的减少等于对外所
做的功,热力学能的减少,表明系统温度降低。
)A.降低
28•—定量气体置于刚性气缸内,在某一过程中外界对热力系统作功60kJ,热
力系统从外界吸热20kJ,则热力系统的热力学能为。
A.40kJB.60kJ
C.—40kJD.80kJ
(知识点:
热力学第一定律的第一表达式,uu=q—w,但这里要注意做功
的正负号,吸热的正负号。
系统对外做功是正功,外界对系统做功为负功;系统从外界吸收热量,取正值,系统向外界放热取负值。
)D.80kJ
29.设工质在300K的恒温冷源和1200K的恒温热源间按卡诺循环工作,每小时吸收热量20kJ,则放出热量。
A.2.5kJB.5kJ
C.10kJD.15k
(知识点:
热力学第二定律和卡诺定理。
先计算卡诺循环的效率
c=1-T2=1-3000.75,再由c=1-Q2=0.75得到Q2=5kJ)B.5kJ
Ti1200Q1
30.容器内工质的压力将随测压时的地点不同而。
A.增大B.减小
C•不变D.无法确定
(知识点:
教材P13页,压力的概念,通常我们所使用的测压计,测出的是工质的真实压力和环境压力之差,当真实压力不变,而环境压力减小时,压差会增大,但容器内工质的绝对压力不变。
)C•不变
31.迈耶公式Cp-0,二Rg,适用于。
A.理想气体,但要求定值比热容B•理想气体,是否定值比热容不限
C•任何气体,但要求定值比热容D.任何气体,是否定值比热容不限
(知识点:
教材P66页3-2。
在公式的推导过程中假定了理想气体的分子间无作用力,不存在内位能,热力学能只包含取决于温度的内动能,因此迈耶公式适用于理想气体,但比热容是温度的函数,可以随温度变化,因此答案是B)
B•理想气体,是否定值比热容不限
32.某设备管道中的工质为60mmH,设大气压力为80kPa,此压力在其压力测量表计上读数为。
A.72kPa
B.86.67kPa
C.130kPa
D.30kPa
(知识点:
教材
33.平衡状态就是。
P15页1-3,注意压力单位换算,表1-1)A.72kPa
A.均匀状态
B•稳定状态
C.与外界不存在任何势差的状态D.不随时间变化的状态
(知识点:
教材P16页1-4,一个热力系统,如果在不受外界影响的条件下系统的状态始终保持不变,这种状态称为平衡状态。
)答案A,非均匀状态同样可达到平衡,如气液两相的平衡;答案B,稳定状态可能需要外界提供的能量维持,如两个不同温度热源之间的金属棒中的传热过程,此时经过一个比较长的时间后,各点的温度是稳定不变的;答案D,稳定开口系的状态就不随时间变化,因此正确答案为B,此时系统即不受外界影响。
)C.与外界不存在任何势差的状态
34.3kg理想气体,从初态25C,pi=1MPa定压膨胀至O.IMPa,然后又经定容加热至t3=25C,气体经1-2-3过程的热力学能变化量。
A.U增大B.-U12(23
C.U减小D.2不变
(知识点:
教材P36页2-2,热力学能的变化,在不考虑化学能和原子核能的情况下,只是内动能和内位能的变化,因此热力学能只是温度的函数,两个状态的温度相同,因而热力学能没有改变。
)D..'U不变
35.可逆稳定流动能量方程可表示为。
2
A.q=.:
h:
B.q=.:
h亠ipdv
2
C.-q=dh-vdpD.q=.:
u-1vdp
(知识点:
教材P47页2-6,热力学第一定律的第二表达式。
)A.q一側
36.理想气体在一个带活塞的气缸中被压缩,若容器与外界绝热,则气体的温度。
A.降低B•升高
C.保持不变D.无法确定
(知识点:
热力学第一定律q-门w,此时热量为零,外界对系统做负功,系统的热力学能增大,因此温度升高)B•升高
37.某理想气体经输气管向绝热、真空的刚性容器充气。
若充气时输气管中的气体参数保持不变,Cp、Cv为定值,则气体充入容器后其温度将。
A.升高B.降低
C•不变D.无法确定
A•升高
38.某一定量工质将2000KJ的热量散失到周围环境,环境温度为300K,若工质散热时熵的变化为一7kJ/K,则该过程。
A.可以发生且为可逆过程B.可以发生且为不可逆过程
C•不能发生D.无法确定能否实现
(知识点:
该过程不违反热力学第一定律,因此可以发生,但此时,过程的熵减小,表明不可自发产生,同时不可逆。
由于不知道另一个热源的温度,因此不能判过程能否进行。
)D.无法确定能否实现
39.—个热力系统与外界既有物质交换,又有能量交换,则该热力系统可能是。
A.闭口系B.开口系
C.绝热系D.开口系或绝热系
(知识点:
开口系可以成为绝热系和非绝热系。
绝热系也可以通过工质的流
动实现能量的交换)D.开口系或绝热系
40.可逆过程一定是。
A.工质能回复到初态的过程B.非平衡过程
C.准平衡过程D.存在着损耗的准平衡过程
(知识点:
教材P21页1-5,可逆过程首先应该是准平衡过程,应满足热的
和力的平衡,同时过程中不应有任何形式的耗散效应。
)C.准平衡过程
41.2kg理想气体,从相同的初态出发分别经过不可逆过程A、可逆过程B到达
相同的终状态,则两个过程中理想气体的焓变化量。
■H1A2
A.LH1A2陷—H1B2
(知识点:
教材P40页2-4,厶h=.y.(pv),此时热力学能的变化是相同的,但可逆过程中,推动功最小,因此不可逆过程的焓变大于可逆过程焓变。
)
42.q-u-w适用于。
A.任意气体、闭口系统、任意过程
B.实际气体、开口系统、可逆过程
C.理想气体、闭口系统、可逆过程
D.任意气体、开口系统、任意过程
(知识点:
教材P42页2-5。
这是热力学第一定律的第一表达式,在推导过
程中没有任何的假设条件,对闭口系普遍适用,可以是可逆过程也可以是不可
逆过程)A.任意气体、闭口系统、任意过程
二、选择题
三、填空题
1.摩尔常数R与气体种类有关,与状态无关
2.熵产就是由耗散热产生的熵增量。
3•临界压力比是流速达到当地声速时,工质的压力与滞止压力之比,它仅与工质有关。
4.1kg氧气,初始状态为p^O.IMPa、=100C,经定压过程加热到t2=400C,按定值比热容计算,其技术功w=0kJ/kg。
33
5.氧气和氮气的混合物为2m,压力为O.IMPq其中氧气的分体积为0.6m,则氮气分压力为0.07MPa。
6.只要有2个独立的状态参数即可确定简单可压缩系的1个平衡状态。
7.临界压力比是工质的压力与滞止压力之比,它仅与工质有关。
8.在热力学中,人为划定的一定范围内的研究对象称为热力系统。
9.状态参数坐标图上的一点表示热力系统的一个确定的平衡状态。
不可能发生使孤立系统总熵减少的过程,理想可逆情况也只能使孤立系统总熵等于零。
10.某理想气体在定压下从初温100C加热到400C,并作了容积变化功
81.6kJ/kg,该气体的Rg为0.272kJ/(kg•K)。
定压过程技术功为零,焓变化量与过程热量相等,即
T2cp3%T2
△h=3卩=TCpdT=饷=Aqp=J(g+Rg)dT
"T1
—T2T2
=•:
h-q二tcvdTtRgdT-:
uRgT?
订
T1T1
由热力学第一定律二qp二u-w=u-p「:
v■v=p二u-pv,定压过程v=p=0
pv=q-u=:
h-u=Rg(T2-T1),于是
p^v81.6^1000//
R272JkgK=0.272kJkgK
亿-T)673-373
11.1kmol的各种气体在同温同压下所占的体积均相同。
12.能量从一个物体传递到另一个物体可有做功和传热两种方式。
13.等温压缩是压缩气体最有利的方式。
14.相互接触的物体,若它们处于热平衡,贝U它们的温度必相等。
15.气体常数尺与气体种类有关,与状态无关
16.在热力学中,热力系统和外界之间完全没有热量交换的研究对象称为绝热系统。
17.2和O的混合物为2m3,压力为0.5MPa其中2的分体积为1.4m3,贝UQ的分压力0.15MPa
18.在热力学中,人为划定的一定范围内的研究对象称为系统,周围的物体称为环境。
19.声速是状态参数,与气体的性质及其状态有关。
20.1kg工质流入热力系统时,系统获得的总能量是热力学能与推动功之和
21.在热力学中,人为划定的一定范围内的研究对象称为系统。
22.卡诺循环在300K、1200K热源间工作,每小时吸收热量20kJ,向冷源排出热量5kJ。
23.逆向卡诺循环过程中功和热量的计算式与正向卡诺循环相同,只是传递方向相反
24.气体的初态为》=0.5MPa,V^0.4m3,在pV二定值的条件下膨胀到
V=0.8m3,则气体的技术功为346.574kJ。
(技术功为
)
四、名词解释题
五、判断题
1.平衡状态就是与外界不存在任何势差的状态。
T(在不受外界影响的条件下,
系统的状态始终保持不变。
)
2.若实施等温压缩生产高压气体,可不必采用多级压缩、级间冷却的方法避免容积效率下降。
F
3.工质经一个不可逆绝热过程后,熵一定不变。
F(熵一定大于零)
4.任何状态都可以用热力状态坐表图上的点来表示。
T
5.热力系与外界既有质量交换,又有能量交换的一定是开口系。
T
6.工质经历一可逆循环,其“ds二0,而工质经历一不可逆循环,其:
.ds0。
F
7.渐缩型喷管的流速只能小于、等于声速。
T
8.不可逆过程可以自发进行。
T
9.开口系统不可能是绝热系统。
F
10.绝热过程中闭口系的熵通常总是减小的,极限情况时不变。
F
11.迈耶公式Cp二Rg,适用于理想气体,但要求定值比热容。
F
12.理想气体的比定容热容仅仅是温度的函数。
F(理想气体的比定容热容,符号
是G,不仅仅是温度的函数,而且与其气体分子运动的自由度相关。
)
13.声速与气体的性质及其状态有关,是状态参数。
T
14.功转变成热是无条件的,而热转变成功是有条件的。
T
15.有余隙容积后,如生产增压比相同、质量相同的同种压缩气体,理论耗功与无余隙容积时不相同。
F
16.余隙容积的存在使活塞式压气机产气量下降,但对实际耗功并无影响。
F(对
理论耗功没有影响,但使容积效率降低,在理论上若压缩相同量的气体,必须
使用有较大气缺的机器,这使实际耗功上升。
)
17.任何过程都可以用状态参数坐标图上的连续曲线来表示。
F
18.热动力循环中,膨胀功大于压缩消耗的功。
T
19.氧气、氮气的温度相同时,这两种气体的声速也相等。
F
20.可逆绝热过程一定是定熵过程。
T
21.若气体流速增加,则压力必然升高。
F
22.某过程既是等熵过程又是绝热过程,则过程一定是可逆过程。
T
23.理想气体混合物各组分的分体积等于其质量分数与总体积的乘积。
F(是体
积分数与总体积的乘积。
)
24.喷管内稳定流动的气体在各截面上的流速相同,但各截面上的流量不同。
F
(是各截面上的流量相等,但各截面上的流速则不相等。
)
25.孤立系统中各子系统的熵只能增大。
F(孤立系统的总熵只能是增大,但各
子各子系统的熵可以增大,也可以减小,还可以不变。
)
26.工质经历一个不可逆循环后,熵一定不变。
T
27.通常采用多级压
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