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射热阻为
1??，空间辐射热组为1。（2） 当辐射表面为黑体时，??1，其?AAX1,21???0，只有空间辐射热阻1。 ?AAX1,2表面辐射热阻
33. 写出角系数的相对性，完整性，可加性的表达式。
答：（1）角系数的相对性：A1X1，（2）完整性：2?A2X2，1；
?Xi?1ni,j（3）可加性：A1X1， ?Xi,1?Xi,2?...?Xi，n；(2?3)?A1X1，2?A1X1，3。
34. 如图所示为一漫射灰体表面，试指出与此漫灰表面有关的辐射能量有哪些？写出有效
辐射，表面净辐射换热量的表达式。
答：（1）与此漫射灰体表面有关的辐射能量有：投入辐射G，吸收辐射αG，反射辐ρG， 辐射力E=εEb，有效辐射J=E+ρG，灰体表面净辐射换热量：
q?Eb?J 1???35. 什么是黑体？什么是灰体？
答：（1）黑体：吸收比 α=1的物体称为绝对黑体，简称黑体；（2）灰体：是指光谱辐射特性不随波长而变化的假想物体。
有效辐射法三 . 计算题
1. 2 kg空气经过定温膨胀的可逆过程，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的5倍。试计算：（1）空气的终态参数；（2）对外界所作的膨胀功和交换的热量；（3）热力学能，焓和熵的变化量。设空气的cp=1.004 kJ/(kg·K)，Rg=0.287 kJ/(kg·K)，K=1.4。
解：（1）取空气为热力系统，对可逆定温过程1-2，由参数间的相互关系得：p2?p1v21?9.807??1.961bar. v15由理想气体状态方程式得；
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v1?RgT1p10.287?103?(273?300)??0.1677kg/m359.807?10
v2?5v1?0.8385m3/kg定温过程：T1?T2?573K
（2）气体对外所作的功及交换的热量：
WT?QT?p1V1lnV2V1?9.807?105?(2?0.1677)?ln5?529.4kJ
（3）过程中热力学能，焓，熵的变化为：
?U1?2?0,?H1?2?0,?S1?2?mRglnV2?0.9238kJ/K V12. 两质量相同，比热容相同（为常数）的物体A，B，初温各为TA与TB，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）平衡时的温度Tm；
（2）可逆机的总功量；
（3）如果两物体直接进行热交换至温度相等，求此平衡温度Tm及两物体的总熵变。
解：（1）取A，B物体及热机为孤立系统， 则有：?Siso??SA??SB??SE?0， 其中：?SE?0，
因此：?Siso??SA??SB?mc?TmT1TmdTdT?mc??0
TBTTT2即： mcln?mcln?0，lnm?0
TATBTATB2或 Tm?1，所以 Tm?TATB
TATBTmTm（2）A物体为有限热源，过程中放出热量Q1，B物体为有限冷源，过程中要吸收热量Q2，并且：Q1?mc(TA?Tm),热机为可逆热机时，由能量守恒：
Q2?mc(Tm?TB)，
W?Q1?Q2?mc(T1?Tm)?mc(Tm?TB)?mc(TA?TB?2Tm)。
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（3）两物体直接进行能量交换直至温度相等时，可列出能量守恒方程： mc(T1?T'm)?mc(T'm?TA) 因此： Tm?'TA?TB2
3. 1 Kmol的理想气体，从初态p1=0.5 MPa，T1=340 K绝热膨胀到原来体积的2倍。
已知气体的Cp,m= 33.44 kJ/(mol·K)，Cv,m= 25.12 kJ/(mol·K)，试确定在下述情况下气体的终温，对外所作的功及熵的变化量。（1）可逆绝热过程；（2）气体向真空自由膨胀。
解：首先计算比热容比：??（1）对可逆绝热过程： 终温：T2?T1(Cp,mCV,m?33.44?1.33 25.121)??1?340K?()1.33?1?270K。 V22W?mcV(T1?T2)?nCV,m(T1?T2)?1?10mol?25.12J/(mol?K)?(340?270)K?1758J3V1对外所作的功：
熵的变化量：?S?0
（2）气体向真空自由膨胀，有W?0，又过程绝热，则Q?0，因此由闭口系能量方程Q?W??U，得?U?0。 即终温：T2?T1?340K 熵的变化量：
?S?m(cVlnT2T1?RglnV2V1)?mRglnV2V1?nRlnV2V1
?1?103mol?8.314J/(mol?K)?ln2?5.77kJ/K4. 欲设计一热机，使之能从温度为973 K的高温热源吸热2 000 kJ，并向温度为303 K
的冷源放热800 kJ。试确定（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，是否可能向热源放热2 000 kJ？此时，至少需耗多少功？ 解：（1）方法1：利用克劳修斯积分式来判断循环是否可行，
??QT?Q1T1?Q2T2?2000kJ?800kJ???0.585kJ/K?0
973K303K《工程热力学与传热学》期末复习题 第13页 共12页
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所以此循环能实现，且为不可逆循环。
或方法2：利用孤立系统熵增原理来判断循环是否可行，孤立系统由高温热源，低温热源，热机及功源组成，因此：
?Siso??SH??SL??SR??SW?Q1T1?Q2T2?0?0??2000kJ800kJ??0.585kJ/K?0973K303K 孤立系统的熵是增加的，所以此循环可以实现。
（2）若将此热机当作制冷机使用，使其逆行，显然不可能进行。也可借助与上述方法的任一种重新判断。
若使制冷机能从冷源吸热800 kJ，假设至少耗功Wmin，根据孤立系统熵增原理，
?Siiso??SH??SL??SR??SW?
解得：Wmin?1769kJ。
Q1T1?Q2T2?0?0?800kJ?Wnet973K??800kJ?0303K5. 热电厂有一外径为100 mm的过热蒸汽管道（钢管），用热导率λ=0.04 W/(m·K)的玻
璃棉保温。已知钢管外壁面温度为400 ℃，要求保温层外壁面温度不超过50 ℃，并且每米长管道的散热损失要小于160 W，试确定保温层的厚度。
解：依题可写出每米长管道的散热损失为：ql?tw1?tw2， d12ln2??d1若要求每米长管道散热损失小于160 W，代入已知数据：
400?5012??0.1ln2?3.14?0.04W/(m?K)0.1解之，得：
?160W/l，
??36.6mm。
6. 某过热蒸汽管道的内，外直径分别为150 mm和160 mm，管壁材料的热导率为45
W/(m·K)，管道外包两层保温材料。第一层材料厚度为40 mm，热导率为0.1 W/(m·K).；第二层厚度为50 mm，热导率为0.16 W/(m·K)。蒸汽管道内壁面温度为400 ℃，保温层外壁面温度为50 ℃。试计算：（1）各层材料导热热阻；（2）每米长蒸汽管道的散热损失。
解（1）首先计算各层材料的导热热阻：
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管道层：Rt1?12??1lnd2d1?1160?ln?2.28?104m?K/W
2??45150第一保温层：Rt2?12??212??3lnd3d2d4d3?1240?ln?0.646m?K/W
2??0.11601340?ln?0.347m?K/W
2??0.16240第二保温层：Rt3?ln?（2）单位长度热流量：
?L?
tw1?tw4?Rt?400?50?352.7W/m
2.28?104?0.646?0.3471. 如果热力系统与外界之间没有任何形式的能量交换，那么这个热力系统一定是 D、孤立系统 2.（2.5分） 理想气体的热力学能只与（ ）有关。A、温度 3.（2.5分） 理想气体的比热容只与（ ）参数有关。A、温度 4.（2.5分） 以下哪个描述适合自发过程。C、一定是不可逆过程 5.（2.5分） 第二类永动机违反了以下哪个基本定律。C、热力学第二定律
6.（2.5分） 热力循环可分为正向循环和逆向循环，以下循环中为正向循环的是（ ）。A、热机循环 7.（2.5分） 动力循环的经济性可用热效率来表示，热机的热效率（ ）B、总是小于1 8.（2.5分） 制冷循环的经济性可用制冷系数来表示，制冷机的制冷系数（ ）D、都有可能 9.（2.5分） 热泵循环的经济性可用供热系数来表示，热泵的供热系数（ ）B、大于1 10.（2.5分） 任何可逆循环的热效率都（ ）卡诺循环的热效率。 D、无法比较 11.（2.5分） 任何可逆循环的热效率都（ ）不可逆循环的热效率。 D、无法比较
12.（2.5分） 工质的压力可以用绝对压力，表压力和真空度来表示，以下哪种压力可以作为工质的状态参数A、绝对压力
13.（2.5分） 在相同的高温恒温热源和低温恒温热源间工作的任何可逆热机的热效率都（ ）卡诺热机的热效率。B、等于
14.（2.5分） 在相同的高温恒温热源和低温恒温热源间工作的任何可逆热机的热效率都（ ）不可逆热机的热效率。 A、大于
15.（2.5分） 若工质分别经历可逆过程A和不可逆过程B，均从同一初始状态出发，而两过程中工质从B、SA=SB
16.（2.5分） 如果从同一初态出发到达同一终态有两个过程：可逆过程A和不可逆过程B，则两过程的熵变关系是( ).B、ΔSA=ΔSB
17.（2.5分） 等熵过程一定是一个（ ）过程。C、两种情况都有可能
18.（2.5分） 当m公斤的河水和G公斤的沸水具有相同的热能时，它们的可用能（ ）。 C、沸水可用能多
19.（2.5分） 若组成热力系统的各部分之间没有热量传递，热力系统将处于热平衡状态。此时热力系统内部一定不存在（ ）。 A、温度差
《工程热力学与传热学》期末复习题 第15页 共12页
《工程热力学与传热学》——期末复习题-
