2016年山东建筑大学热能工程学流体力学和工程热力学之工程热力学复试笔试最后押题五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 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
2． 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。
3． 试写出开口系统能量方程的一般表达式并说明各项的意义。
【答案】开口系统能量方程的一般表达式为：
式中
，为开口系与外界交换的热量
；为开口系控制容积内的储存能的变化量
；
为进口处工质的焓为出口处时工质的焓值、动能及位能；
值、动能及位能；为开口系何外界输出的轴功。
4． 试分析下列各热力过程是否为可逆过程，如不可逆，请说明理由，若不一定可逆，说明在什么条件下可逆。
（1）将热量从温度为的热源缓慢传递给处于平衡状态的的冰水混合物。
（2）通过搅拌器作功使水保持等温的汽化过程。
（3）在一绝热的气缸内进行无内、外摩擦的膨胀或压缩过程。
（4）的水蒸气缓慢流入一绝热容器与的液态水相混合。
缓慢加热到 （5）在一定容积的容器中，将定量工质从（2）不可逆。属功转热过程。
（3）不一定可逆，若过程为准静过程则可逆，否则不可逆。
（4）可逆。
（5）不一定可逆，若热源温度随时保持与工质相同，则可逆。
5． 多股气流汇合成一股气流称为合流。混合气流的熵值是否等于各股支流熵值之和？为什么？应该怎样计算？
【答案】因合流过程常伴有熵产，故混合气流的熵值一般不等于各股支流熵值之和。应该根据混合后气流的具体状态参数进行计算。
6． 画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的【答案】（1）不可逆。属有限温差下的传热过程，所以不可逆。 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：
7． 某一工质在相同的初态1和终态2之间分别经历2个热力过程，一个为可逆过程一个为不可逆过程，试比较这两个过程中相应外界的熵变化量哪一个大，为什么？
【答案】工质经历相同的两个过程，
因此熵变
在
8． 为什么相同情况下，相同。设
由于可逆过程
由此可知，不可逆过程相应外界熵变化量大。 图上过同一点的气体定容线要比定压线陡一些？
有为图上定容曲线斜率，该【答案】对定容过程，
根据
斜率与比热成反比例。
对定压过程，根据
热成反比例。 有为图上定压曲线斜率，该斜率与比
因为定压比热容大于定容比热容，所以可知过
图上任一点的定容线陡于定压线。
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