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一、简答题

1． 试说明绝热过程的过程功和技术功的计算式的适用条件。

【答案】根据普遍使用的热力学第一定律的第一表达式关，与过程是否可逆也无关。

2． 有一发动机工作于的高温热源及该发动机能否实现？

【答案】

故不可能实现。

和第二表达式

导

出，在绝热时有q=0, 代入即可得到上两式，故上面的过程功与技术功的计算式与使用什么工质无

的低温热源之间，吸热1000kJ 而作功700kJ 。问

3． 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

其中

为

4． 明采用两级压缩，中间冷却压缩气体时，如要使总耗功最小，中间压力第二级压气体出口压力，而为第一级压气机的进口压力。

【答案】若两级压缩过程的多变指数为n ，则两级压缩工程中所消耗的功为：

若中间定压冷却充分，即可得：

则有：

求并令其为零，得：

此即表明当

时，二级压缩所消耗的总功最小。

5． 某空气循环由下列三个可逆过程组成：由状态1压缩升压到画在

图和【答案】画出

图上。

图和

图如图所示。

经等温

接着经定压过程膨胀至状态3, 然后等容降压到状态1。试将该循环示意性

图

6． 刚性绝热容器分隔成两部分（图，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。问：（1）取气体为系统，若突然抽去隔板，系统是否作功？（2）设真空部分装有许多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再 抽下一块，气体（系统）是否作功？（3）上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在

图上用实线表示？

【答案】（1）系统不作功，因为功是通过边界传输的能量，当取气体为系统时，系统边界从初态时占容器的一部 分扩大到全部容器，而容器是刚性的，所以没有能量传递输出边界，也就没有作图功。

（2）系统仍不作功。 （3）第一种情况不能在板数量是有限值，则过程不能在穷小，则过程可以在

图上用实线表示，因为过程不是准静态过程；第二种情况，若隔图上用实线表示；若隔板数量无穷多，且每两块隔板间距离无

图上用实线表示，因为每抽去一块隔板，系统偏离平衡状态无穷小，且很

快恢复平衡，而每个平衡态都可用图上一 点表示，无穷多的点连成一条实线。

图

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． 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。

二、综合分析题

9． 由

和

组成的理想气体混合气在

时的熵与

. 时的熵相等，试确

定其摩尔分数。

已知：

氮气氩气

【答案】据混合气体的性质，混合气体的比定压热容和折合气体常数为

根据题意

即

式（a ）代入式（b ）