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一、名词解释

1． 闭口系统与开口系统。

【答案】物质不能透过边界，即与外界与质量交换只能有能量交换的热力系统，称为闭口系统。物质可以透过外界，即与外界既可有质量交换又可有能量交换的热力系统，称为开口系统。闭口系统控制质量，开口系统控制空间范围。

二、简答题

2． 写出常用的计算工质内能、焓、熵变化的热力学一般关系式？

【答案】内能的表达式为

：焓的表达式为：熵的表达式为：

或

3． 水蒸气的朗肯循环，其放热过程为定温过程，吸热过程也有部分是等温的，而人们又常说定温吸热和定 温放热最为有利，可是为什么在大多数情况下蒸汽循环反较柴油机循环的热效率低？

【答案】卡诺循环的吸热过程和放热过程都是等温进行的，卡诺循环热效率也是最高的，但是并不代表等温吸热 和等温放热就一定有利，真正决定热效率的要看吸热量和放热量的多少。吸热越多、放热越少，则循环的热效率 就越尚。蒸汽循环与柴油机循环相比，在放热过程中，蒸汽动力循环工质的放热温度与环境介质的吸热温度温差较小，且工质保持定温，所以放热量小。而柴油机循环的放热过程接近定容，放热的终了，排气温度仍然高于环境的温 度，所以放热量较高。但是在吸热过程中，蒸汽动力循环吸热过程温度较低，而柴油机循环中采用吸热前压缩气 体，使气体的平均吸热温度提高，在吸热量上比起蒸汽循环要多得多。所以在大多数情况下，蒸汽动力循环反较 柴油机循环的热效率低。

4． 什么是露点温度？含湿量为10g/kg （干空气），温度分别为的露点温度较高？

【答案】露点温度（dew temperature ）是指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。露点温度本是个温度值，但一般用它来表示湿度 呢。这是因为，当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点温度相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温 度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。

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和的湿空气，哪个状态

的湿空气：

则有

所以两个状态的露点温度相等。

5． 对于理想气体，试说明它的热力学能和焓都是温度的单值函数。

【答案】根据理想气体模型，热力学能是气体分子热运能量（无内位能），故热力学能是温度的单值函数。

因为

所以焓也是温度的单值函数。

温度为的气流以低

6． 如图所示设备称为收缩喷管，

是一种使气流速度增大的设备。压力为于音速

的速度

根据质量守恒原理

略不计。若取喷管为系统，问是什么系统？

流入喷管，在喷管内膨胀，压力和温度下降，流速升高，

流出喷管。所

此外可以认为气流流经喷管时散热可忽

图

【答案】开口绝热系。

7． 如图所示的气缸活塞系统，气缸内气体压力为p ，曲柄连杆对活塞的作用力F , 活塞与气缸摩擦力为

活塞的面积为A 。讨论气缸内气体进行准静态过程和可逆过程的条件。

【答案】

图

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？

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（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：

9． 1mol 碳和0.5应为多少？

【答案】化学平衡方程为则有

因而可求得定容热效应为：

得：

可以求到最小流通截面上的气体温度和流速如

氧气反应在298K 时的定压热效应为问同温度下的定容热效

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