《工程热力学与传热学》一、填空题（每题2分，计20分）1.如果热力系统与外界之间没有任何形式能量互换，那么这个热力系统一定是( ）2.抱负气体比热容只与( ）参数关于。
3.若构成热力系统各某些之间没有热量传递，热力系统将处在热平衡状态。
此时热力系统内部一定不存在( ）。
4.若构成热力系统各某些之间没有相对位移，热力系统将处在力平衡状态。
此时热力系统内部一定不存在( ）。
5.干饱和蒸汽被定熵压缩，将变为：( ）。
6.湿空气压力一定期，其中水蒸气分压力取决于( ）。
7. 再热循环目是( ）。
8. 回热循环重要目是( ）。
9.热辐射可以不依托( ），在真空中传播。
10. 流动功变化量仅取决于系统进出口状态，而与( ）过程无关。
二. 判断题（每题1分，计20分）1.孤立系统热力状态不能发生变化；（）2.孤立系统就是绝热闭口系统；（）3.气体吸热后热力学能一定升高；（）4.只有加热，才干使气体温度升高；（）5.气体被压缩时一定消耗外功；（）6.封闭热力系内发生可逆定容过程，系统一定不对外作容积变化功；（）7.流动功变化量仅取决于系统进出口状态，而与工质经历过程无关；（）8.在闭口热力系中，焓h是由热力学能u和推动功pv两某些构成。
（）9.抱负气体绝热自由膨胀过程是等热力学能过程。
（）10.对于拟定抱负气体，其定压比热容与定容比热容之比cp/cv大小与气体温度无关。
（）11.一切可逆热机热效率均相似；（）12.不可逆热机热效率一定不大于可逆热机热效率；（）13.如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程熵变等于可逆过程熵变；（）14.如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程熵变不不大于可逆过程熵变；（）15.不可逆过程熵变无法计算；（）16.工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小；（）17.封闭热力系统发生放热过程，系统熵必然减少。
（）18.由抱负气体构成封闭系统吸热后其温度必然增长；（）19.懂得了温度和压力，就可拟定水蒸气状态；（）20.水蒸气定温膨胀过程满足Q=W；（）三. 问答题（每题5分，计20分）1. 阐明什么是准平衡过程？什么是可逆过程？指出准平衡过程和可逆过程关系。
2. 试指出膨胀功，轴功，技术功，流动功区别和联系，写出可逆过程中膨胀功，技术功计算公式。
3. 写出开口系统稳定流动能量方程式表达式，阐明式中各量含义。
4. 什么是饱和湿空气？什么是未饱和湿空气？如何将未饱和湿空气转变为饱和湿空气？四 . 计算题（每题10分，计40分）1.2 kg空气通过定温膨胀可逆过程，从初态压力为 p1=9.807 bar，t1=300 ºC膨胀到终态容积为初态容积5倍。
试计算：（1）空气终态参数；（2）对外界所作膨胀功和互换热量；（3）热力学能，焓和熵变化量。
设空气c p=1.004 kJ/(kg·K)，R g=0.287 kJ/(kg·K)，K=1.4。
2.两质量相似，比热容相似（为常数）物体A，B，初温各为T A与T B，用它们作高温热源和低温热源，使可逆机在其间工作，直至两物体温度相等为止。
试求：（1）平衡时温度T m；（2）可逆机总功量；（3）如果两物体直接进行热互换至温度相等，求此平衡温度T m及两物体总熵变。
3.1 Kmol抱负气体，从初态p1=0.5 MPa，T1=340 K绝热膨胀到本来体积2倍。
已知气体C p,m= 33.44 kJ/(mol·K)，C v,m= 25.12 kJ/(mol·K)，试拟定在下述状况下气体终温，对外所作功及熵变化量。
（1）可逆绝热过程；（2）气体向真空自由膨胀。
4.欲设计一热机，使之能从温度为973 K高温热源吸热2 000 kJ，并向温度为303 K冷源放热800 kJ。
试拟定（1）此循环能否实现？（2）若把此热机当作制冷机用，从冷源吸热800 kJ，与否也许向热源放热2 000 kJ？此时，至少需耗多少功？一、填空题1孤立系统 2温度 3温度差4压力差 5过热蒸汽6 含湿量7增长蒸汽干度8提高进入锅炉给水温度9中间介质 10工质经历二、判断题1－5错错错错对 6－10对对错错错 11－15错错对错错 16－20错错错错错三. 问答题1、答：（1）准平衡过程：是假设过程中系统所经历每一种状态都无限接近平衡态过程，（2）可逆过程：是指如果系统完毕了某一过程之后，再沿着原路逆行，恢复到本来状态，外界也随之回答到本来状态过程。
（3）准平衡过程和可逆过程关系：准平衡过程着眼于系统内平衡，可逆过程着眼于系统和外界总平衡。
一种准平衡过程不一定是可逆过程，但一种可逆过程一定是一种准平衡过程。
可逆过程是无耗散准平衡过程。
2.答：（1）膨胀功：是由于工质体积变化对外所做功；技术功：是指工程技术上可以直接运用功，涉及宏观动能，宏观位能，轴功；流动功：推动工质流动而做功称为流动功。
膨胀功，技术功，流动功联系为：)(21)(2f s 1122t pv zg c w v p v p w w ∆+∆+∆+=-+=。
（2）可逆过程中膨胀功计算公式：⎰=21d v p w ；技术功计算公式：⎰-=21t d p v w 。
3.答：（1）开口系统稳定流动能量方程式为：s 2f 21w z g c h q +∆+∆+∆=。
（2）式中各量含义：q 为工质与外界互换热量，h ∆为工质进出口焓变化，2f 21c ∆为工质宏观动能变化，zg ∆为工质宏观位能变化，s w 系统对外所作轴功。
4.答：（1）饱和湿空气：是由干空气和干饱和水蒸气构成空气。
（2）不饱和湿空气：是由干空气和过热水蒸气构成空气。
（3）将未饱和湿空气转变为饱和湿空气办法有两种：办法1：湿空气温度T 一定期，增长水蒸气分压力 )(s max v v T p p p ==， 办法2：保持水蒸气含量v p 不变，减少湿空气温度)(v s p T T =。
四 . 计算题1.解：（1）取空气为热力系统，对可逆定温过程1-2，由参数间互有关系得：.bar 961.151807.91212=⨯==v v p p 由抱负气体状态方程式得；kg/m 5838.05m/kg 7167.010807.9)300273(10287.031235311g 1===⨯+⨯⨯==v v p T R v定温过程：K 57321==T T （2）气体对外所作功及互换热量：kJ 4.5295ln )1677.02(10807.9ln51211T T =⨯⨯⨯⨯===V V V p Q W（3）过程中热力学能，焓，熵变化为：K /kJ 8923.0ln,0,012g 212121==∆=∆=∆---V V mR S H U 2.解：（1）取A ，B 物体及热机为孤立系统， 则有：0E B A iso =∆+∆+∆=∆S S S S ， 其中：0E =∆S ，因而：⎰⎰=+=∆+∆=∆m 1m B 0d d B A iso T T T T T T mc TTc m S S S即： 0ln 0ln ln BA 2m B mA m ==+T T T T T mc T T mc ，或 1BA 2m =T T T ，因此 B A m T T T =（2）A 物体为有限热源，过程中放出热量1Q ，B 物体为有限冷源，过程中要吸取热量2Q ，并且：)(),(B m 2m A 1T T mc Q T T mc Q -=-=，热机为可逆热机时，由能量守恒：)2()()(m B A B m m 121T T T mc T T mc T T mc Q Q W -+=---=-=。
（3）两物体直接进行能量互换直至温度相等时，可列出能量守恒方程： )()(A 'm 'm 1T T mc T T mc -=- 因而： 2BA 'mT T T +=3.解：一方面计算比热容比：33.112.2544.33m,V m ,===C C p γ （1）对可逆绝热过程： 终温：K 270)21(K 340)(133.112112=⨯==--κV V T T 。
对外所作功：J7581K )270340()K mol /(J 12.25mol 101)()(321m ,V 21V =-⨯⋅⨯⨯=-=-=T T nC T T mc W熵变化量：0=∆S（2）气体向真空自由膨胀，有0=W ，又过程绝热，则0=Q ，因而由闭口系能量方程U W Q ∆+=，得0=∆U 。
即终温：K 34012==T T 熵变化量：K/kJ 77.52ln )K mol /(J 314.8mol 101lnln)lnln(31212g 12g 12=⨯⋅⨯⨯===+=∆V V nR V V mR V V R T T c m S V4.解：（1）办法1：运用克劳修斯积分式来判断循环与否可行，0K /kJ 585.0K303kJ800K 973kJ 00022211<-=-+=+=⎰T Q T Q TQδ因此此循环能实现，且为不可逆循环。
或办法2：运用孤立系统熵增原理来判断循环与否可行，孤立系统由高温热源，低温热源，热机及功源构成，因而：K /kJ 585.0K303kJ800K 973kJ 0002002211W R L H iso >=+-=+++=∆+∆+∆+∆=∆T Q T Q S S S S S 孤立系统熵是增长，因此此循环可以实现。
（2）若将此热机当作制冷机使用，使其逆行，显然不也许进行。
也可借助与上述办法任一种重新判断。
若使制冷机能从冷源吸热800 kJ ，假设至少耗功W min ，依照孤立系统熵增原理，0K303kJ800K973kJ 80000net2211W R L H iso =-++=+++=∆+∆+∆+∆=∆W T Q T Q S S S S S i解得：kJ 7691min =W 。