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一、简答题

1． lkg 理想气体，从同一初态经过绝热过程膨胀到达另一相同压力，如一个是可逆过程，另一个是不可逆过程，试:（1）画出两过程的

【答案】（1）

图及

图和

图；（2）比较两过程膨胀功的大小。

图如图所示。

图

2． 两个质量和比热（cm ）相同，温度分别为衡的过程是 一个不可逆过程。

【答案】该热交换过程如图所示。

和

的固体进行热交换，请推导说明达到热平

图

如果此系统熵增大于零，则过程不可逆。 直接传热，则平衡温度，有

所以过程不可逆。

3． 简述克劳修斯是如何在卡诺定理的基础上推导参数熵的？克劳修斯不等式如何表达？

【答案】任意工质进行的一个任意可逆循环，用一组可逆热线将它分割成无穷多个微元循环，这些绝热线无限接近，认为组成无穷多个微卡诺循环，如图所示。

图

分析

循环，热效率为：

即

取代数值

为负，对

两边同时积分得：

即：

过程

与

组成可逆循环

因此，可得：

此即为克劳修斯等式。

依据卡诺定理，在两个不同温度恒温热源间工作的不可逆热机效率小于可逆热机效率，即

:

由于可逆热机效率

于是

则

若考虑

和

为代数值，则可写成：

所有微元循环加起来，考虑到不可逆循环过程，工质与热源温度有可能不等，

上面推导中的是热源温度，用表示，因而得到：

联立式

邵可得到克劳修斯积分不等式：

4． 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

5． —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。

6．

迈耶公式蒸气？

【答案】

因为迈耶公式

的推导中应用了理想气体的性质，所以迈耶公式一般适用

于理想气体，故不适用于动力工程中的高压水蒸气。

另外，地球大气压力较低，大气中的水蒸气的分压力更低一些，所以可将大气视为理想气体混合物，故迈耶公式可以适用于大气中的水蒸气。

7． 试说明反应热、热效应、燃料热值三者的区别与联系。

【答案】热效应是指系统经历一个化学反应过程、反应前后温度相等、并且只做容积功而无其他形式的功时，lkmol 主要反应物或生成物所吸收或放出的热量，为状态量。

反应热是过程量，于化学反应过程的状态及是否有其他作功过程有关。

根据定义，热效应就是特定定温过程且只有容积变化功时的反应热。 lkmol 燃料完全燃烧时热效应的相反值称为燃料热值。

8． 闭口系统从温度为300K 的热源中取热500kJ ，系统熵增加20kJ/K，问这一过程能否实现，为什么

【答案】能实现。对于可逆过程的熵有：增为：

因此该过程可以实现。

则系统从热源取热时的可能达到的最小熵

是否适用于动力工程中应用的高压水蒸气？是否适用于地球大气中的水

二、综合分析题

9． 某建筑物的排气扇每秒能把

压力为98kPa 、温度为

的空气通过直径为

的排

气孔排出，试求排气扇的功率和排气速度。

【答案】假设可忽略排气扇两侧的压力差和温差，则