2003级《工程热力学i》b卷标答

《2003级《工程热力学i》b卷标答》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2003级《工程热力学I》试卷B（闭卷）能源与动力工程学院2006年1月04日标答及评分标准班号姓名学号成绩一.回答下列问题（8´4分）1．什么是可逆过程？请列出几个典型的不可逆过程。？答：系统经历一个热力过程后若能沿原路经回复到原来的状态，并且与之发生过相互作用的外界也一一回复到原来的状态，不遗留下任何变化，则此过程称作可逆过程。（2分）摩擦生热，自由膨胀，混合，扩散，节流。2．影响比热的因素有哪些？答：物质的种类，所取的物量单位、热力过程的性质以及物质的状态。cbanP绝热线3．如图所示，ab、ac为理想气体两个任意过程，b、c两点在同一

2、条绝热线上。试说明Duab与Duac中以哪个的绝对值为大，为什么？若b、c是在同一条等温线上情况又如何？答：由于b、c在同一条绝热线上，过程b-c为绝热膨胀过程，由热力学第一定律，有wbc=-Δubc=ub-uc过程中系统对外作膨胀功，wbc>0，故有ub>uc（1分）因此，应有Δuab>Δuac（1分）若b、c在同一条定温线上，根据理想气体的热力性质，则有ub=uc（1分）Δuab=Δuac（1分）4．试证明：若理想气体混合物的总压力为P，其中I组元的容积成分（体积分数）为，则该组元的分压力为。答：对于混合气体中的同一组元，有；即可见。65

3、．如果工质为实际气体，下列公式是否适用，为什么？①②③④公式①对实际气体的可逆过程适用公式②对实际气体亦适用公式③对实际气体不适用公式④对实际气体不适用N2AO2BI6．右图所示气缸-活塞系统的缸壁和活塞均由刚性绝热材料制成，A部分充有N2，B部分充有O2，初始两部分气体的压力、体积均相同。活塞可在气缸内无摩擦地自由移动。问当A侧的电加热器中通以电流I时，若分别取①N2；②O2；③整个气缸-活塞装置（包括其中的气体及电加热器）为系统时，这些系统与外界有什么形式的相互作用？答：①系统发生受热膨胀的过程。从外界吸热，并膨胀对外界作功；（2分）②系

4、统发生绝热压缩过程，从外界接受压缩功（过程功为负值）；（1分）③系统与外界有功的相互作用，接受外界的电功（过程功为负值）。（1分）7．试证明T-s图上过同一点的理想气体定容线斜率大于定压线。答：T-s图上理想气体定容过程和定压过程曲线的斜率分别为和，已知对理想气体有热力学关系（2分）由以上两式，对定容过程（dv=0）及定压过程（dP=0）可分别写出（定容过程曲线的斜率）（定压过程曲线的斜率）由于对气体恒有cv>cp，可见T-s图上过同一点的理想气体定容过程曲线陡于（斜率较大于）定压过程曲线。（2分）B隔板A8．刚性绝热容器用中间隔板分为两部分

5、，A中存有高压空气，B中保持真空，如右图所示。若将隔板抽去，试分析容器中空气的热力学能将如何变化？若容器中所装为固定的绝热隔板，隔板上有一小孔，气体从A泄漏入B中，试分析当A、B两侧压力相同时，两部分气体的热力学能又将如何变化。6答：⑴定义容器内的气体为系统，这是一个控制质量。由于气体向真空作无阻自由膨胀，不对外界作功，过程功W=0；容器又是绝热的，过程的热量Q=0因此，根据热力学第一定律Q=DU+W，应有DU=0，即容器中气体的总热力学能不变，膨胀后当气体重新回复到热力学平衡状态时，其比热力学能亦与原来一样，没有变化，若为理想气体，则其温度

6、不变；（2分）⑵若为绝热隔板，气体从A经小孔泄漏人B中，所发生的为A对B的绝热充气过程。由于A部分气体需对进入B的那一部分气体作推出功，放气结果将令留在A中的气体的比热力学能较原来减少，B部分中的气体则因获得推进功，其比热力学能将比原来升高，充气结果最终两部分气体的压力会达到平衡，但A部分气体的比热力学能要比B部分小，若空气可视为理想气体，则A部分气体的温度将比B部分的低。（2分）一.按所给条件和要求画图（3´5分）1．进入涡轮机时空气的状态为1，在涡轮机中绝热膨胀作功至状态2（如图示）。若空气可视为理想气体，且在涡轮机进、出口处的动能差及重

7、力位能差可忽略不计，试在所给的T-s图上示出1kg空气流过涡轮机时机器所输出的功，并写出作图的步骤和方法。（1分）解：根据热力学第一定律，绝热过程的技术功应等于过程的焓降，即Dh12，因此，作图方法为：①过1作P1定压线；②过2作T2定温线；（1分）（1分）定压过程12曲线与s轴之间所夹的面积即为过程的技术功，亦即题给情况下涡轮机输出的功。（2分）vP1sT12．试在所给参数坐标图上定性地画出理想气体过点1既吸热又降温的多变过程曲线。问该过程的过程指数n应当在什么数值范围内？6（1分）（1分）（1分）n=knP1sT1n=±¥n=0n=kn=

8、1n=1解：理想气体既吸热又降温的过程，在T-s图上处于第4象限，即其多变指数应在k至1之间（10，DU>0（DT>0），知该