热力学试题集vol-2.doc

18. 1994年流体机械专业研究生入学综合试题工程热力学部分 一. 基本知识（每题5分，共20分）： 　　１. 理想气体是一种实际上不存在的假想气体，它作了哪些假设？什么条件下，实际气体成为理想气体？ 　　２. 在p-v图和T-s图上如何判断过程线1-2的q、(u、(h、w的正负？ 　　３. 同一种工质的两条可逆绝热过程线在状态参数坐标图上可以相交吗？为什么？ 　　４. 热力学第一定律的第一解析式、第二解析式和稳定流动能量方程之间有何联系？ 二. 计算题（每题15分，共30分）： 　　１. 临界点是二级相变点，过该点的定温线的一、二阶导数均连续且等于0。已知水的临界点参数为：pc＝221.297bar，tc＝374.15℃，vc＝0.00326m3/kg。试求其范得瓦尔方程(p+)(v-b)＝RT中的常数a和b。 ２. 一个水蒸汽的理想循环，汽轮机的有关参数为p0＝3.43MPa，t0＝435℃，pc＝0.005MPa，不计水在泵中的焓升。求：①朗肯循环的热效率；②和朗肯循环初终温度相同的卡诺循环的热效率；③朗肯循环的平均吸热温度。已知： p=3.43MPa，t=435℃时， h=3305.038kJ/kg，s=6.970332kJ/(kgK)； p=0.005MPa时，ts=32.9℃, h=137.8199kJ/kg，s=0.4766404kJ/(kgK)， h=2561.592kJ/kg，s=8.395967kJ/(kgK)。 答案： 一．基本知识 1．所谓理想气体，是一种假想的实际上不存在的气体，假定其分子是一些弹性的、不占体积的质点，分子间无相互作用力。当压力趋近于零时，实际气体成为理想气体。 2．如图 在p–v图上 在T–s图上 沿定容线进行的过程，不作膨胀功。指向定容线左侧的过程，dv0，工质被压缩，并接受外功；指向定容线右侧的过程，dv0，工质膨胀，对外作功。 沿定压线进行的过程，不作技术功。指向定压线上方的过程，dp0，工质压力升高，作负的技术功（接受外界的技术功）；指向定压线下方的过程，dp0，工质压力下降，对外作技术功。 沿定温线进行的过程，内能与焓的变化为零。指向定温线上方的过程，dT0，工质内能和焓增加；指向定温线下方的过程，dT0，工质内能和焓减少。 沿定熵线进行的过程，即可逆绝热过程，传热量为零。指向定熵线左侧的过程，ds0，dq0，工质向外传热；指向定熵线右侧的过程，ds0，dq0，工质从外界吸热。 3．不可以（1分）。如果可以的话，以该两条相交的绝热过程线和与它们都相交的另一条过程线（如定温、定压、定容等等）共同组成一个热力循环（2分），该循环只有一个过程发生传热，显然违反热力学第二定律的开尔文-普朗克说法，进一步研究可以发现它还违反热力学第一定律。因此同一种工质的两条可逆绝热过程线在状态参数坐标图上不可以相交（2分）。 4．热力学第一定律的第一解析式、第二解析式和稳定流动能量方程之间的关系 二．计算题 1．(见12. 东北大学材料与冶金工程学院热能工程系1996级《工程热力学》期末试题B卷) 2．h1=3305.038kJ/kg，∵ s1=6.970kJ/(kg(K), ∴ s2=6.970kJ/(kg(K) x2==0.8199 ∴ h2=h(1-x2)+hx2=137.82((1-0.8199)+2561.59(0.8199=2125.07kJ/kg h3=137.82kJ/kg (t==37.26% (c=1–=1–=0.5678 =487.74K 注：原来第一大题的前两小题如下 1． 一金属杆，一端与沸水接触，另一端与冰接触，即两端温度维持不变，经过一定时间后，金属杆各部分温度均不随时间发生变化，此金属杆是否处于热平衡状态？为什么？ 2． 气球在太阳光下被晒热，里面的空气进行的是什么过程？在p-v图、T-s图上画出过程线的大致位置。 经验算复核，认为题目偏难，故改为如今模样。 答案： 此金属杆不处于热平衡状态（2分）。由热力学第零定律可以推论，互为热平衡的系统必然具有数值上相等的热力学参数来描述其热平衡的特性，这个参数就定义为温度（1分）。本题中，金属杆各部分温度虽然不随时间发生变化，却互不相等，不符合上述推论，因此它不处于热平衡状态（2分）。 气球受热膨胀，其橡胶膜弹力也增大，相应增大气体压力，因此有dt0（或dT0），dp0和dv0（1.5分）。过程线如图所示，是n0的多变过程（0.5分）。 在p–v图上（1.5分） 在T–s图上（1.5分） 19