热力学试题2019 -- 2020 学年 上 学期
工程热力学 课程 32 学时 2 学分 考试形式： 闭 卷 专业年级： 机械19级 总分100分，占总评成绩 70 %
注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上
一、填空（每空2分，总计20分）
1、基本热力学状态参数有（ ）。 2、当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为（ ）。 3、实现热能和机械能相互转换的媒介物质叫做（ ）。 4、实现可逆过程的条件为（ ）。
5、将热能转化为机械能的循环叫（ ）；将热量从低温热源传给高温热源的循环叫做（ ）。
6、热力平衡的充要条件是（ ）。 7、熵增原理指出了热力过程进行的（ ）。
8、热力学第一定律的建立宣告（ ）是不可能实现的；热力学第二定律的建立则使制造（ ）的梦想破灭。 二、简答题（20分）
1、（10分）如图1所示，在两恒温热源T1=1000K、T2=300K之间工作的热机作出的循环静功为Wnet。热机从高温热源吸热量为Q1，向冷源放热为Q2。分别采用卡诺定理和克劳修斯积分来分析下面的热机是否能实现： （1）若Q1=2200kj，Q2=840kj，Wnet=1400kj 则该热机能否实现？
（2）若Q1=2200kj，Q2=550kj，Wnet=1650kj 则该热机能否实现？
2、（6分）某理想气体经历4个过程，如图2所示。
（1）将各过程画在T-S图上，并说明作图过程；
（2）指出吸热或放热，膨胀或压缩，热力学能、焓和熵是增加还是减少。
3、（4分）利用孤立系熵增原理证明下述循环发动机是不可能制成的：它从167摄氏度的热
源吸热1000kj，向7摄氏度的冷源放热568kj，输出循环净功432kj。
三、计算题（60分）
1、（15分）如图3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，活塞的横截面积为
100cm*2，气缸内的空气初始温度为27摄氏度，初始压力为771mmHg。若取走90kg负载，待平衡后， 求（1）活塞上升的高度；
（2）气体在过程中作的功，已知：UKJ/KG=0.68TK,1mmHg=133.332Pa。
2、（10分）如图4所示储气罐，已知罐中原有空气质量为m1，比热力学能为u1，压力为p1，温度为T1.充气后，储气罐内气体质量为m2，比热力学能u2，忽略动能差与位能差，且容器为刚性绝热。试导出比热力学能u2与比焓h的关系式。
3、（25分）封闭气缸中100kg氮气初态p1=8MPa，T1=1300摄氏度，经过可逆多变膨胀过程变化到终态P2=0.4MPa，T2=400摄氏度。按定值比热容求氮气在该过程中的热力学能变化量。熵变化量、焓变化量、气体膨胀功、过程热量？（氮气的摩尔质量为28.9克/摩尔）
4、（10分）气缸内储有1kg空气，分别经过可逆等温及不可逆等温，由初态P1=0.1MPa，T1=27摄氏度压缩到P2=0.2MPa，若不可逆等温压缩过程中耗功为可逆压缩的120%，确定两种过程中空气的熵增及过程的熵流和熵产。（空气取定比热，T0=27摄氏度）