2016年上海大学力学所力学综合之工程热力学复试笔试最后押题五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 试述准静态过程与可逆过程的区别。
【答案】（1）定义不同。准静态过程是一系列平衡态所组成的过程；可逆过程是如果系统完成某一热力过程后，再沿原路径逆向进行时，能使系统和外界都返回原来状态而不留下任何变化的过程。
（2）要求条件不同。可逆过程要求系统与外界随时保持力平衡和热平衡，且不存在任何耗散损失，在过程中没有任何能量的不可逆损失；准静态过程的条件仅限于系统内部的力平衡和热平衡，在进行中系统与外界可以有不平衡势差，也可能有耗散现象发生，只要系统内部能及时恢复平衡，其状态变化还是准静态的。
（3）可逆过程是针对过程中所引起的外部效果而言的，准静态过程是针对系统内部状态变化而言的。
（4）可逆过程一定是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。
（5）实际过程总是在温差、压差作用下变化的，实际过程是偏离可逆过程的准静态。
相同点：对于热力系统而言，两个过程都是由一系列平衡态所组成的，在图上都能用连续曲线表示，都可用确定的状态参数变化描述过程。
2． 什么是回热？试解释在热机循环中若能采取回热措施，从热力学角度简单说来将会带来什么好处？
【答案】回热是指，在保持构成循环的热力过程性质不变的条件下，利用循环中某些放热过程的放热量来满足另一些吸热过程的吸热需要的措施。从热力学的角度来说，循环输出的净功不变，但是回热的措施使循环从外界高 温热源的吸热量减少，向低温热源的放热量也减少，因而可以提高循环的热效率。
3． 画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的图，用各点的状态参数写出：
（1）朗肯循环的吸热量、放热量、汽轮机所做的功及循环热效率。
（2）制冷循环的制冷量、压缩机耗功及制冷系数。
【答案】画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的图如图所示。
（1）参考 郎肯循环 蒸汽压缩制冷循环
图，可以得到： 的定压加热过程，吸热量：
的过程，在冷凝器中进行，放热量：
做工量： 朗肯循环的吸热过程为郎肯循环的放热过程为汽轮机中，做功过程为绝热膨胀过程
在水栗中被绝热压缩，接受功量为相对于汽轮机做功来说很小，故有热效率：
（2）参考上面的
压缩机耗功为：
制冷系数为：图，可以得到： 蒸汽压缩制冷循环的吸热量为：
4． 某系统处于某一状态，该系统的Exergy 指的是什么？
【答案】 Exergy 指的是系统从当前任意状态可逆地变化到与指定环境相平衡的状态时，理论上所能做出的最大有用功或消耗的最小有用功。
做出的最大有用功，如消耗的最小有用功，如冷量
5． 采用两级活塞式压缩机将压力为0.1MPa 的空气压缩至2.5MPa , 中间压力为多少时耗功最小？
【答案】当两级的增压比相等时，耗功量达到最小值。最小值为：
6． —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。
7． 压力为比体积为的某种气体被质量可忽略不计且无摩擦的活塞密封在垂直放置的气缸内，如图所示，现移去活塞上的重物，气缸内气体膨胀，待气体达新的平衡状态，活塞上升高度L 。为求气缸内气体 作的功，有人计算如下：
对不对? 为什么？
图
【答案】本题中气体膨胀过程是在有限压差下进行的，虽然气体最终重又达到平衡状态，但在这两个平衡态之间 经历的状态无法描述，因此用计算过程功是错误的。考虑到气体膨胀的后果是体积增大，把活塞上推了 L ，过程中排斥大气，大气对活塞的作用力是
该力被移动了距离L ，所以功为这个功只可能是由气体作出。虽然结果一样，但两个解题过程基于的概念不一样，前者是错误的。
8． 写出熵和焓的定义式，理想气体定容过程焓的变化
【答案】熵的定义式：
焓的定义式：理想气体定容过程焓的变化：
二、综合分析题
9． 若室外空气温度为一5°C , 为保持计算机房内温度恒定为20°C ，需每小时向机房供热7200kJ ，计算并分析：（1）如采用电热器供暖，需消耗多少电功率？每小时作功能力损失多少？（2）如采用电动热泵，供给热泵 的电功率最少是多少？ （3）如采用平均放热温度为
小时作功能力损失是多少？
答（1）采用电热器供热，电能转变成热能供给机房，所以需消耗的电功率即是向机房的供热率：
取房内空气为闭口系统，因其维持
向户外大气放热，故熵流为 且可认为室内压力也保持不变，所以空气的热水供热，每