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一、简答题

1．

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。

2． 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

：

3． 气体在喷管中流动，欲使超间速气加速，应采用什么形式的喷管？为什么？

【答案】由题意可知

，

此时的马赫数

故要使超音速气流加速，必

焓的定义式

：

理想气体定容过程焓的变化：

须增大喷灌的截面积，所以用渐扩喷管增加流速。

二、计算题

4． 常数

空气多变过程吸吸取

【答案】由题可知

，

的热量时，将使其容积增大10倍，压力降低8倍，求：过程

气体

中空气的内能变化量，空气对外所做的膨胀功及技术功。已知:空气的比热

所以空气吸收的热量为：

其中内能变化为：

所以可得对外做的膨胀功为：

所以可得对外做的技术功为：

5． 如图所示，有一直立放置的气缸，在活塞和重物的重量作用下，气缸中氮气的压力为温度为

容积为

现突然从活塞上拿去一块重物，使活塞对气体的作用力降为

气

体发生膨胀推动活塞上升。设比热容为定值，膨胀过程中气体和外界的热交换可以忽略不计，试求当活塞和气体重新达到力平衡时气体的温度及气体所作的膨胀功。氮气的气体常数为

热容比为

图

【答案】以气缸中氮气为研宄对象，其状态方程为

：对于绝热膨胀过程，

其状态参数满足

由此可得：

因此，当活塞和气体重新达到力平衡时气体的温度为：

在膨胀过程中，容积变为：

因此，当活塞和气体重新达到力平衡时气体所作的膨胀功为：

三、综合分析题

6．

某人提出了一个利用温度为比定压热容

压力为

的柴油机废气资源发电的方案，方案称若废

废气

气流量为200kg/h, 可发电14.59kW ，

问此方案是否可行？设

【答案】方法1为充分利用废气的热能，设废气定压放热到环境温度。在废气和环境大气之间放置可逆热机， 其循环如图所示。1-2为热机可逆等压吸热（废气放热为2-1）, 3-1为热机向环境介质等温放热。

图

循环

是多热源循环，先求平均吸热温度

所以

循环的热效率

废气的放热量