2017年华北电力大学(北京)能源动力与机械工程学院824工程热力学考研导师圈点必考题汇编
● 摘要
一、简答题
1． 绝热节流过程中，不向高温热源吸热、也不向低温源放热，同样产生功，是否违反第一定律？第二定律？
【答案】不违反第一定律，也不违反第二定律。 （1）绝热节流过程中，
根据热力学第一定律
知：
（2）状态发生变化，系统对外做出的功等于内能的减小。
2． 试从热力学角度分析，空调器的制冷和制热的机理。
【答案】机理如图所示。
图
空调制冷、制热均利用热机的逆卡诺循环，外界对热机作功，从低温热源吸热，向高温热源放热。
制冷时，室内作为高温热源，热量被吸走，降温，达到制冷目的；制热时，室内作为低温热源，吸收热量，升温，达到制热目的。
3． 定性地画出具有回热的燃气轮机装置示意图，并在
【答案】燃气轮机装置示意图如图所示。
图上定性地分析回热对热效率的影响。
图
与未采用回热的循环相比，循环净功故循环效率提高。
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不变，回热后，只有5-3过程吸热，即减小，
4． 均质等截面的直杆夹持在分别维持恒温和
不改变，杆子任意截面的温度
和的两物体之间（图）。经验告诉我们，只要
也不随时间改变而保持恒定。试问杆子是否处于平衡状态？
图
【答案】杆子仅是处于稳定状态而非平衡状态。因为杆子各截面温度维持恒定是在外界（温度为
和
的两个物体）的作用下才成立的，如果撤除
和
的两个物体，杆子各截面将逐渐趋
于均匀一致，所以杆子是处于稳 定状态而非平衡状态。由此可得，平衡必稳定；稳定未必平衡。
5． 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
6． —个门窗敞开的房间，若室内空气的压力不变而温度升高了，问室内空气的总热力学能怎样变化？比热力学能又怎样变化？
【答案】室内空气的总热力学能不变，比热力学能增加。
7． 理想气体进行定温膨胀时，可从单一恒温热源吸入的热量，将之全部转变为功对外输出，是否与热力学第二定律的开尔文叙述有矛盾？
【答案】热力学第二定律的开尔文叙述为：不可能从单一热源吸热，并使之完全变为有用功而不引起其它变化。在理想气体定温膨胀的过程中，因为热力学能不变，故可以将其从单一恒温
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热源吸入的热量全部转变为功对外输出，但是在这个过程中，工质的状态发生了变化，所以并不违反热力学第二定律的开尔文叙述。虽然表面上看来是热源的热量全部转变为了功，但是输出的功实际上是由热源的热量中的可用部分和工质中的减少量两部分组成的。
8． 某系统处于某一状态，该系统的Exergy 指的是什么？
【答案】 Exergy 指的是系统从当前任意状态可逆地变化到与指定环境相平衡的状态时，理论上所能做出的最大有用功或消耗的最小有用功。
做出的最大有用功，如
消耗的最小有用功，如冷量
二、计算题
9． 空气压缩制冷装置的空压机，吸入来自低温室的空气，吸气压力压缩机中被绝热压缩至使其温度升至
温度
在然后进
后进入冷却器，在其中定压冷却，温度降低至
入膨胀机在其中绝热膨胀至初始压力而进入低温室，空气在低温室中定压吸取被冷却物体的热量
再被吸入压缩机。
求:（1）空气进入低温室时的温度。 （2）循环的理论功。 （3）装置的制冷系数。
（4）相同温度范围内逆卡诺循环的制冷系数。 已知空气的
图
【答案】如图所示，3-4为绝热膨胀。 依题意可知：
所以空气进入低温室时的温度为：
（2）同理可求得：各过程的热量交换大小为： 2-3过程：4-1过程：
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