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西南大学22春工程力学基础离线作业一及答案参考1. 已知力F在z轴上的投影是z=0,对z轴的力矩MZ0,F的作用线与z轴( )。A.垂直相交B.不垂直相交C.垂直不相交D.不垂直也不相交参考答案:C2. 气体的黏性随温度的升高而 A增大;B减小;C不变;D不能确定。气体的黏性随温度的升高而A增大;B减小;C不变;D不能确定。A3. 钢屋架受与屋架平行的风荷载和屋面荷载作用,其力系为( )。A.空间力系B.平面平行力系C.平面一般力系D.平面汇交力系参考答案:C4. 实际蒸汽动力装置与燃气轮机装置,采用回热后每公斤工质作功量均减少。 ( )实际蒸汽动力装置与燃气轮机装置,采用回热后每公斤工质作功量均减少。()错误5. 何为对比态参数、对比状态及对比态定律?试判断下列论断是否正确: 与理想气体具有相同的偏离程度,则必定是何为对比态参数、对比状态及对比态定律?试判断下列论断是否正确:与理想气体具有相同的偏离程度,则必定是处在相同的对比状态;处在相同的对比状态,则必定与理想气体具有相同的偏离程度;对于Zc相同的各种物质,如果处在相同的对比状态,则必定与理想气体具有相同的偏离程度。热力学相似状态;处在相同的对比状态;处在与理想气体偏离程度相同的状态,这三种状态的含义是否完全相同?每一种工质都有确定的临界参数(pc,Tc,vc),因此,临界压缩因子也是一个定值,有 工质实际状态下的热力性质与临界状态时的热力性质的比值,统称为对比态参数。具有相同对比态参数的状态,称为具有相同的对比状态。对比态方程可表示为 其中 这个对比态方程是相对于临界状态而言的对比态压缩因子表达式。根据对比态定律,即任意两个对比态参数确定之后,第三个对比态参数就完全确定。因此,对比态压缩因子仅是(Tr,pr)的函数,当(Tr,pr)一定时,vr及Z/Zc的值就完全确定。不论Zc的数值是多少,只要Z/Zc的数值相同,就表示这些工质所处的状态,与自身的临界状态的偏离程度是相同的,具有相似的热力性质。但这些工质所处的状态,并不是完全相似的热力学相似状态。例如,任何工质的Zc/Zc都等于1,说明任何工质的临界状态,都具有相似的热力学性质。但不同工质的Zc并不相等,说明临界点与理想气体的偏离程度并不相同,并不处于完全相似的热力学状态。 对比态方程的另外一种形式是 上式是以Zc作为第三参变数的三变量的对比态方程,它是以假想理想气体状态作为对比的对象,Z的数值代表工质在该状态下的热力性质与理想气体的偏离程度。Z值相等的所有工质,都处在热力学相似的状态下。对于具有相同Zc值的工质而言,Z仅是(Tr,pr)的函数。 6. 位移法能计算静定结构吗?位移法能计算静定结构吗?能。因为位移法的特点是在原结构上增加约束,因此可在静定结构上附加约束得到超静定基本体系,再取消约束列出平衡方程求解。下面举例说明: 下图(a)示一静定刚架,用位移法求解时,基本未知量为结点B的转角1及水平线位移2。由基本体系中两个约束反力为零的条件列出基本方程,解得。最后画出弯矩图如图(b)所示。 静定结构不必用位移求解,但也可以用位移法求解内力,同时求出结点位移。力法则不可能求解静定结构。 7. 10 在矩阵位移法中,为什么要将非结点荷载转化成等效结点荷载?10 在矩阵位移法中,为什么要将非结点荷载转化成等效结点荷载?矩阵位移法的基本方程(整体刚度方程)是平衡(结点力矩平衡和截面投影平衡)方程,是在结点力和力矩荷载作用下推得的。当单元跨间有荷载时,需要将这些非结点荷载转化成等效的结点荷载,这样才能应用整体刚度方程。8. 列平衡方程时,要建立坐标系求各分力的投影,为运算方便,坐标轴通常需要选在与未知力( )。A.相交90度角B.相交0度角C.相交60度角D.相交30度角参考答案:A9. 辛烷(C8H18)在95%理论空气量下燃烧。假定燃烧产生物是CO2,CO,H2O,N2的混合物,确定这个燃烧方程,并计算其空气辛烷(C8H18)在95%理论空气量下燃烧。假定燃烧产生物是CO2,CO,H2O,N2的混合物,确定这个燃烧方程,并计算其空气燃料比。辛烷在空气量为理论值时,燃烧反应方程为 C3H18+12.5O2+12.53.76N28CO2+9H2O+47.0N2 则在95%理论空气量下的辛烷燃烧方程可写成 C3H18+0.9512.5O2+0.9512.53.76N2 aCO2+bCO+dH2O+eN2 (1) 代中a,b,d,e为待定系数。 根据氢平衡 2d=18,则d=9 根据氮平衡 e=0.9512.53.76=44.65 根据碳平衡 a+b=8 (2) 根据氧平衡 2a+b+d=0.9512.52=23.75 (3) 联立解式(2),(3),得 a=6.75,b=1.25 将a,b,d,e代入燃烧方程(1),可得辛烷在95%理论空气的方程,即 C8H18+11.875O2+44.65N26.75CO2+1.25CO+9H2O+44.65N2 用摩尔作单位时,空气燃料比为 用质量作单位时 10. 如何利用状态方程和热力学一般关系求取实际气体的uh、s?如何利用状态方程和热力学一般关系求取实际气体的uh、s?提示:除对状态方程求导,代入热力学一般关系式,还应利用状态参数特性选择适当的积分途径。11. 点作匀速圆周运动时,其在某一瞬时的切向加速度不一定等于0,而其法向加速度一定等于。( )点作匀速圆周运动时,其在某一瞬时的切向加速度不一定等于0,而其法向加速度一定等于。( )参考答案:12. 有一台柴油机,在稳定工况下工作时工质的最高温度为1500K,最低温度为360K。如果规定该柴油机做出500kWh功的有一台柴油机,在稳定工况下工作时工质的最高温度为1500K,最低温度为360K。如果规定该柴油机做出500kWh功的耗油量分别为:40kg;50kg;70kg;100kg,请判断上述耗油指标能否实现,如果可以实现,则在该耗油量下,柴油机的实际热效率是多少?(已知柴油的热值为42705kJ/kg。)在(3601500K)的温度范围内,卡诺效率为 1=1-(360/1500)=0.76 若采用热值为42705kJ/kg的柴油,则做出500kWh功的最小耗油量为 因此,每小时耗油指标40kg及50kg都是不能实现的。 在耗油量为70kg/h时,柴油机的实际热效率为 在耗油量为100kg/h时,柴油机的实际热效率为 13. 由自于工程实际情况不同,有时需要对湿空气喷入一定的水分,即所谓加湿过程,这种加湿过程可采用如下一些方法:由自于工程实际情况不同,有时需要对湿空气喷入一定的水分,即所谓加湿过程,这种加湿过程可采用如下一些方法:(1)干球温度不变的定干球温度加湿方法;(2)相对湿度不变的定相对湿度加湿方法;(3)绝热条件下的绝热加湿方法。分别按各种调湿过程将湿空气调节为要求的湿空气。已知:t1=12,p1=100kPa,1=25%,d2=510-3kg/kg(干空气),湿空气进入房间的体积流量qV=60m3/min,加湿水温为12。试确定:按定干球温度加湿过程 参见图7-11,由已知的t1=12%,1=25%在图上可以定出调湿前湿空气的状态点1。由t2=t1和d2=510-3kg/kg(干空气)可确定调湿后的湿空气状态点2,则1-2为定干球温度的调湿过程。查得2=55%。 当水喷入湿空气后,湿空气的含湿量增加,干球温度要下降,为保持干球温度不变,则必须同时加入热量。 据稳定流动能量方程 其中,qm,a由下式求得 则 由h-d图上读得 v1=0.821m3/kg(干空气),d1=0.0023kg/kg(干空气) h1=17.7kJ/kg(干空气),h2=25.0kJ/kg(干空气) 另外按12查饱和水蒸气表,饱和水的焓h=50.37kJ/kg 于是 根据质量守恒,加湿后加入的水 qm,w=qm,a(d2-d1) =72.91kg/min(510-3-0.0023)kg/kg(干空气) =0.1969kg/min 故 =72.91kg/min(25.0-17.7)kJ/kg(干空气)-0.1969kg/min50.37kJ/kg =522.3kJ/min 即所要求的3个量分别为2=55%,t2=12,=522.3kJ/min$按定相对湿度加湿过程 由2=1和d2确定调湿后的湿空气状态2,定相对湿度的调湿过程用7-11图中的1-2表示。 从h-d图上读得 t2=25.0,h2=38.0kJ/kg(干空气) 此时,qm,a,qm,w和h与定干球温度加湿过程相同,即 qm,a=72.91kg/min,qm,w=0.1969kg/min h=50.37kJ/min 则热流量 Q=qm,a(h2-h1)-qm,wh =72.91kJ/min(38.0-17.7)kJ/kg(干空气)-0.1969kg/min50.37kJ/min =1470.2kJ/min 即所要求的3个量分别为 2=24%,t2=25.0, =1470.2kJ/min$按绝热加湿过程 因绝热加湿过程基本上是一定焓过程,所以由h2=h1和d2确定调湿后的湿空气状态2,则绝热调湿过程线用7-11图中的1-2表示。 从h-d图上读得 t2=4.5, 2=95% 又因是绝热过程,则=0。 14. 表征材料抵抗冲击性能的指标是_,其单位是_。表征材料抵抗冲击性能的指标是_,其单位是_。正确答案:冲击韧性MJm2;冲击韧性,MJm2;15. 求上题的铸铁梁在许可弯矩M作用下横截面上拉应力的合力Nt,压应力合力Nc应为多少? 关键提示:1)纯弯梁横截求上题的铸铁梁在许可弯矩M作用下横截面上拉应力的合力Nt,压应力合力Nc应为多少?关键提示:1)纯弯梁横截面上总轴力N=0;2)可根据已知弯曲正应力用分块法或分段积分法求Nt。Nt=142.4kN16. 基于磁介质观点,用热力学解释超导体临界磁场的存在基于磁介质观点,用热力学解释超导体临界磁场的存在考虑处于均匀外磁场H中的无穷长超导体圆柱,
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