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2017年山东建筑大学热能工程学院935工程热力学A考研导师圈点必考题汇编

  摘要

一、简答题

1. 什么是可逆过程?经历一个不可逆过程后,系统是否还能恢复原来的状态?为什么?

【答案】若系统在完成某一过程后,能够沿着该路径逆行而使系统及外界都回复到原来的状态,没有其他任何变化,则称此过程为可逆过程,否则则为不可逆过程。经历一个不可逆过程后,系统是能够恢复到原来的状态的。所谓不可逆过程,是指完成一个过程后,系统和外界不可能同时恢复到原来的状态,所以只有系统本身恢复到原来的状态是可能的,只是包括系统和外界在内的整个系统则一定不能恢复到原来的状态。

2. 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。

3. 试确定图上一组等温线簇温度的大小和

图上一组等容线簇比体积的大小。

所以

【答案】如图所示,取等压过程1-2, 与等温线簇相交于1、2

。因

由于

所以,

即等温线簇中右上方的等温线的温度高。

也可以从能量关系分析:过点2作等熵线,因等熵线比等温线陡,故与过点1的等温线相交于点3。考察过 程2-3, 过程中,q=0, 同时,因

由于

因q=0, 故

所以过程功为正。据热力学第一定律解析式

因此

所以过程1-2体

如图所示,取等熵线与等比体积线簇相交于1、2、3, 考察过程1-2-3, 显然

据热力学第一定律解析式

积功为正,由此可得

参照上述方法,可导出

图上熵增大方向以及

图上等压线簇增大方向。

4. 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。

5. 试述孤立系统的熵増原理?什么是补偿过程?

【答案】孤立系熵增原理是指,膨胀系统总熵减少的过程都不可能发生,理想情况也只能实 现总熵不变。可逆实际上也是难以实现的,所以实际的过程总是朝着使系统总熵増大的方向进行。

补偿过程指,如果某一过程的进行会导致孤立系中各物体的熵同时减少或各有增减,但其总熵减小,则这种过程不可单独进行,除非外界的熵减过程作为补偿,使孤立系统熵增大,至少保持不变。

6. 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

和第二表达式

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

关,与过程是否可逆也无关。

7. 反映往复活塞式内燃机混合加热循环特性的设计参数有哪几个?写出其定义式。

【答案】

8. 如图1所示为湿空气中水蒸气的

图,A 、B 两点在同一条等压线上,试在图中标出两点的

露点温度, 比较两点相对湿度的大小。

图1

【答案】图1中等压线上的A 、B 两点的露点温度相等,如图2所示,均等于相对湿度不等:

但是两点的

图2

9. 多变过程是否概括了所有热力过程?

【答案】多变过程是指状态变化规律符合

的过程,每个特定的多变过程具有一个

不变的指数n ,即多变指数。显然,还存在不一定满足上述规律的热力过程。

10.膨胀功、流动功、轴功和技术功之间有何区别?有何联系?

【答案】对流动工质,微分形式能量方程:

所以有

二、计算题