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工程热力学试题集
9. 如图所示循环，已知p1=0.085MPa，T1=340K，绝热压缩过程1-2将工质体积压缩到原来的1/15，循环最高压力为7.5MPa，最高温度为2200K，过程4-5也为绝热过程，计算该循环的加热量和热效率。
10. 设有一可逆热机，它从227℃的热源吸热并向127℃和77℃的两个热源分别放热，已知其热效率为26%，向77℃的热源放热的热量为420kJ，试求该热机的循环净功。
11. 已知比熵的全微分方程式为
??v?Tds=cpdT-T?试导出以温度T和压力?pdp，
??T? p为两个独立变量的比焓的全微分方程式。
（提示：dq=dh+dwt）
参考答案： 一. 问答题：
1. 理想气体是一种实际上并不存在的假想气体，其分子是一些完全弹性的、没有体积的刚性质点，分子间没有任何作用力。实际气体如果离开液态比较远，分子间的平均距离比较大，相互间的作用就很弱，分子体积占整个空间的比例也相当小，于是该气体就可以当作理想气体处理；相反，液态附近的气体，分子间的平均距离比较小，相互间的作用很强，分子体积占整个空间的比例也较大，就不可以当作理想气体处理。
2. 空气可以当作理想气体处理，而理想气体的内能（热力学能）只与气体的温度相关，因此有?U=mcv?T。水蒸气不可以当作理想气体处理，其内能（热力学能）不能这样计算。
3. 是的。是的。
14. 轴功是技术功的一部分，wt=?c2+g?z+wi。
25. 动能（机械能）和热能（内热能）都是微观粒子运动的表现，微观粒子杂乱无章的热运动宏观表现为热能（内热能），微观粒子整齐划一的移动宏观上表现为动能（机械能）。
6. 在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的一切可逆循环，其热效率都相等，与可逆循环的种类无关，与采用哪一种工质也无关。
在相同温度的高温热源和相同温度的低温热源之间工作的一切不可逆循环，其热效率必小于可逆循环。
7. 背压下降会对喷管内流动发生影响，这种影响的传播速度就是压力波的传播速度。当喷管的最小截面达到临界状态后，最小截面处气体流速达到了当地音速，声音是一种压力波，其的传播速度与背压下降产生的压力波的传播速度一样，两者相抵，背压下降的影响就无法传递到最小截面处对之产生影响了。
8. 不存在。存在。
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二. 计算题
9. （见 27. 东北大学热能与动力工程专业1998级《工程热力学》试题C第17题）
10. 可逆循环，孤立系统熵增为零： Q11Q21??0227?273127?273
Q12Q22??0227?27377?273而且：
Q?Q12Q21?Q22 11??0
227?273t平均?273另外：?平均=1－
Q21?Q22Q11?Q12=26%
（10题）
∴ Q12=－10Q22/7=－10?(－420)/7=600kJ Q11=－5Q21/4=－0.8Q21 代入?平均=1－
Q21?Q22Q11?Q12=26%中，得：
Q21=(－0.74Q12－Q22)/0.408=(－0.74?600－(－420))/0.408=－58.82kJ Q11=－0.8?(-58.52)=47.06kJ
Q1=Q11＋Q12=47.06＋600=647.06kJ W1=Q12＋Q12=168.24kJ
11. dq=dh+dwt? dh = dq -dwt= Tds+vdp
??v?=cpdT-T??pdp+vdp
?T????v?= cpdT-[T??p-v] dp
??T?
30. 沈阳航空工业学院2000~2001学年第一学期《工程热力
学》试题B
在答题纸上答题，不必抄题，写清题号。 一. 问答题：（每题5分，共40分）
1. 写出热泵的制热系数公式。
2. 是不是空气中水分越多，相对湿度越大？
3. 热力学第二定律说明自然界一切过程的进行都具有方向性，在热能与机械能的101
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关系中是不是意味着热能能够变成机械能，而机械能不能变成热能？
4. 写出范德瓦尔公式。
5. p - v图中，定温过程和可逆绝热过程谁更陡（斜率更大）一些？ 6. 一般地，压气机我们都喜欢采用定温过程（尽管难以实现），因为它的耗功较小。但是，制冷工艺中的压气机却不欢迎定温过程，为什么？
7. 四级压缩的三个中间压力中，第二级和第三级压缩之间的中间压力如何确定？ 8. 可逆过程与准静态过程有何区别？ 二. 计算题：（20分）
9. 如图所示装置中，气缸、活塞均为绝热，活塞与气缸之间无摩擦。初始时活塞居中，两侧各有0.10kg的空气，初始状态为p1=0.085MPa，T1=340K。若对左方气体缓慢加热，使其缓慢膨胀，推动活塞压缩右方气体，直至右方空气压力达到原来的一倍。求过程终了时两方气体的温度，过程中的加热
二（9）题图
量。
??v?T??2??T?p??v???p?10. 已知比热容关系式cp?cv??T?，试证明理想气体的迈???????v???T?p??v?T???p????T2耶公式cp-cv=R。
11. 如图所示装置中，气缸内气体的初始参数为V1=0.01m3，p1=0.1MPa。这时弹簧刚好与活塞接触，但相互之间没有力的作用。如果将气体加热至V2=0.02m3，p2=0.3MPa，与此同时，活塞上移，压缩弹簧。已知弹簧力正比于活塞从最初位置开始的位移。取气缸内气体为系统，求：①试导出过程1–2的过程方程，并在p–V图上表示其过程线；②确定过程中系统所作的功。
参考答案： 一. 问答题：
Q11. ?t=，其中Q 1为热泵供热量，Q 2为
Q1?Q2热泵从低温热源吸热量。 2. 不是，还与空气的温度有关。 3. 不是。
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Q 二（11）题图
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a??4. ?p?2??v?b??RT
v??5. 可逆绝热过程。
6. 压气机压缩气体的技术指标是排气压力，采用定温过程耗功较小。制冷工艺中气体压缩机是用来压缩制冷剂蒸汽以提高其温度到冷凝温度的，定温过程无法实现这个目的，因此要用绝热过程。
227. 进排气压力分别为p1、p5，所求压力为p3，则：p3=4p1p5或p3=p1p5
8. 准静态过程要求系统内部无能量耗散，对系统外部没有要求，可逆过程则不仅要求系统内部无能量耗散，而且要求系统外部与系统相关的部分也无能量耗散。 二. 计算题：
9. 根据题意，左右两方气体进行的都是可逆过程，且，右侧进行的是可逆过程。 过程开始时左右两方的体积
V1=mRT1/p1=0.1×287×340/0.085×106=0.1148m3 过程终了时
p2left=p2right=p2=0.170MPa ?p2??
T2right=T1?p?
?1?
k?1?k
1.4?10.170?1.4?=340????0.085?=414.46K
V2right= mRT2right/p2=0.1×287×414.46/0.170×106=0.06997m3 V2left=V1+(V1-V2right)=2×0.1148-0.06997=0.1596m3 T2left=p2V2left/(mR)=0.17×106×0.1596/(0.1×287)=945.54K Wright=Qright-?Uright=0-mcv(T2right-T1)=0-0.1×717×(414.46-340)=-5338.78J Qleft=?Uleft+Wleft=mcv(T2left-T1)-Wleft=0.1×717×(945.54-340)+5338.78=48756J
10. 理想气体状态方程pv=RT
RTR??p???v? ???，????2
pv??T?p??v?T?R??RT?R2RT??v???p?cp?cv??T??????T??p????2??T22?R ?T?vpv??p??T???v?11. 设过程方程式为pvn=常数，即p1v1n=p2v2n，
ln(3)1则n==-1.585 ?v10.01)ln()ln(0.02v2p1)ln(p222 ∴过程方程式为pv-1.585=常数。
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