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一、名词解释

1． 自由能与自由焓。

【答案】

称为自由能，它是定温-定容系统的内能中可用于做功的部分；

G=H-TS称为自由焓，它是定温-定压系统的焓中可用于做功的部分。

二、简答题

2． 压缩蒸汽制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？

【答案】不可以。因空气的绝热节流系数几乎为0, 因而采用节流阀不可能有显著的膨胀降温效果，即不能制冷。

3． 某人声称使用新式热力循环和高技术开发出一种新型节能冷柜，在

时，制冷系数仍可以达到4, 请你判断一下是否可能实现。 【答案】过程可逆时，

所以不可能实现。

室温下，

制冷温度为

4． —个门窗敞开的房间，若室内空气的压力不变而温度升高了，问室内空气的总热力学能怎样变化？比热力学能又怎样变化？

【答案】室内空气的总热力学能不变，比热力学能增加。

5． 膨胀功、流动功、轴功和技术功之间有何区别？有何联系？

【答案】对流动工质，微分形式能量方程：

所以有

6． 在温度为的环境中，质量热升温至环境温度损失大小。

【答案】过程的

图如图所示。

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温度为的冰自周围环境吸热融化为水，再继续吸

试在图上示出此过程造成的环境熵变、冰及水的熵变、熵产量和可用能

图

图中，1-2水平线段为冰吸热融解的过程；2-3曲线为水吸热升温的过程；4-5水平线段为环境大气的放热过程。

图中

表示环境的熵减量；

表示冰、水的熵增量；

表示过程造成的熵产量；带有阴影

线的部分表示过程造成的可用能损失的大小。

7． 试确定图上一组等温线簇温度的大小和

图上一组等容线簇比体积的大小。

所以

即

【答案】如图所示，取等压过程1-2, 与等温线簇相交于1、2

。因

由于

所以，

即等温线簇中右上方的等温线的温度高。

图

也可以从能量关系分析：过点2作等熵线，因等熵线比等温线陡，故与过点1的等温线相交于点3。考察过 程2-3, 过程中，q=0, 同时，因

得

即

由于

因q=0, 故

所以过程功为正。据热力学第一定律解析式

因此

但

所以过程1-2体

如图所示，取等熵线与等比体积线簇相交于1、2、3, 考察过程1-2-3,

显然

据热力学第一定律解析式

积功为正，由此可得

参照上述方法，可导出

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图上熵增大方向以及

图上等压线簇增大方向。

三、计算题

8． 已知燃气的入压力为

绝热指数

的空间。若进口压力

流速

以流量

流经一喷管进

问：（1）为使燃气充分膨胀，应选择哪种形式的喷管？ （2）若流动过程可逆，则出口截面上的流速和气体温度为多少？ （3）该喷管的最小流通截面积是多少？

【答案】（1）首先因为燃气在喷管的入口处有初速度，可以先求出滞止参数： 滞止温度：滞止压力：临界压力比：所以有临界压力为：

因为临界压力大于出口背压力

所以要使燃气充分膨胀，要选择渐缩渐扩型喷管。

（2）选择渐缩渐扩型喷管时，所以在出口界面上的压力等于出口背压。 因为流动过程可逆，故出口气体温度为：

出口截面流速为：

（3）在最小流通截面上，压力为临界压力下：

温度：流速：

根据流速可以求到喷管的最小流通截面积：

可以求到最小流通截面上的气体温度和流速如

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