华中科技大学工程热力学试题(2007).pdf

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1、工程热力学（机械2005级）试题参考答案2007--2008学年上学期时间120分钟工程热力学课程32学时2学分考试形式：开卷专业年级：机械05级总分100分，占总评成绩70%一、填空（每空2分，总计20分）1、基本热力学状态参数有：（压力）、（温度）、（体积）。2、理想气体的热力学能是温度的（单值）函数。3、热力平衡的充要条件是：（系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零）。4、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（熵产）。5、卡诺循环由（两个可逆定温和两个可逆绝热）热力学过程组成。6

2、、熵增原理指出了热力过程进行的（方向）、（限度）、（条件）。二、简答题（20分）1、（5分）如图1，某种理想气体有两任意过程a-b和a-c，已知b，c在同一可逆绝热线上，试问：Δuab和Δuac哪个大？解：（方法一）过b、c分别作等温线，因为TT，故uubcbc即uuuuuuabbaacca图1（方法二）考虑过程b-cquwuuwcbq00vvwcbuu，uubcabac方法二方法一2、（5分）某理想气体经历4个过程，如图2所示。（1）将各过程画在p-v图上，并说明

3、作图过程；（2）指出过程加热或放热，膨胀或压缩。解：因为：quw1-3：1nk，且TT及S0,<0所以w<0边压缩边放热图21-2：kn且T0边膨胀边放热1-4：0n且及TTSS144141Rguq>0,>0wTT>0边膨胀边吸热14n11-5：1nk且T

4、>S155151uqw<0,>0,>0边膨胀边吸热边降温3、（6分）某循环在700K的热源及400K的冷源之间工作，如图3所示。（1）用克劳修斯积分不等式判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?（3分）（2）用卡诺定理判别循环是热机循环还是制冷循环，可逆还是不可逆?（3分）解：图3WQQnet12QWQ10000kJ4000kJ14000kJ1net2方法1：设为热机循环δQQQ14000kJ4000kJ1210kJ/K0不可能TTT700K400Krr12r设为制冷

5、循环：δQQQ14000kJ4000kJ1210kJ/KTTT700K400Krr12r符合克氏不等式，所以是不可逆制冷循环方法2：设为热机循环T400KW10000kJLnet110.42860.7126CtT700KQ14000kJh1不可能tC设为制冷循环T400KQ4000kJc21.330.4cTT700K400Kw10000kJ0cnet可能但不可逆，所以是不可逆制冷循环c4、（4分）请问一下几种说法正确吗？为什么？（1）熵

6、增大的过程必为不可逆过程；答：不正确。熵增大的过程不一定为不可逆过程，因为熵增大包括熵流和熵产两部分，如果熵流大于0，而熵产为0的可逆过程，上仍然是增大的。（2）熵产S0的过程必为不可逆过程。g答：正确。熵产是由于热力过程中的不可逆因素导致的，因此当熵产S0，则此过程g必定为不可逆过程。三、计算题：（60分）1、（15分）如图4所示，气缸内充以空气，活塞及负载205kg，缸壁充分导热，活塞的初始高度为10cm，活塞的2横截面积为100cm，气缸内的空气初始温度为27℃，初始压力为771mmmHg。若取走9

7、0kg负载，待平衡后，求：（1）活塞上升的高度；（7分）图4（2）气体在过程中作的功，已知u0.68T。（8分）KJ/KgK解：缸内气体为热力系-闭口系。突然取走90kg负载，气体失去平衡，振荡后最终建立新的平衡。虽不计摩擦，但由于非准静态，故过程不可逆。但可以应用第一定律解析式。由于缸壁充分导热，所以缸内的气体在热力变化过程中的温度是不变的。首先计算状态1和状态2的基本参数，F2051PP771133.32981000.3039MPa1bA100633VAh1001010

8、10m1TT21643VA(hh)(hh)10010(10h)10m2F205902PP771133.32981000.2156MPa2bA100(1)求活塞上升的高度：PVPV1122过程中质量不变，且等于mm12RTRTgg12P10.303934VV10(10h)1021P0.21562h4.1cm（2）气体在过程