2018年中南大学能源科学与工程学院952工程热力学考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 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。
3． 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。
4．
压力为
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？
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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。
5． 压缩机压缩过程的多变指数„的取值范围是什么？若想减少压缩机所消耗的轴功
，压缩过程的多变指数„ 应增加还是减少？
【答案】，若想减少压缩机所消耗的轴功，应接近定温过程，压缩过程的多变指数
„应减少。
6． 有一发动机工作于
该发动机能否实现？
【答案】故不可能实现。
室温下，制冷温度为的高温热源及
的低温热源之间，吸热1000kJ 而作功700kJ 。问 7． 某人声称使用新式热力循环和高技术开发出一种新型节能冷柜，在
时
，制冷系数仍可以达到
4, 请你判断一下是否可能实现。
【答案】过程可逆时，所以不可能实现。
8． 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。
9． 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：
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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。
10．试验证下列热力学关系式哪一个正确？
【答案】根据理想气体状态方程
可得：
可见，（1）式正确。
可知，代入题中两式，
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