2017年湘潭大学623工程热力学(二)考研复试核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 自由能与自由焓。
【答案】
称为自由能，它是定温-定容系统的内能中可用于做功的部分；
G=H-TS称为自由焓，它是定温-定压系统的焓中可用于做功的部分。
二、简答题
2． 明采用两级压缩，中间冷却压缩气体时，如要使总耗功最小，中间压力第二级压气体出口压力，而为第一级压气机的进口压力。
【答案】若两级压缩过程的多变指数为n ，则两级压缩工程中所消耗的功为：
若中间定压冷却充分，即可得：
则有：
其中
为
求并令其为零，得：
此即表明当时，二级压缩所消耗的总功最小。
3． 试述准静态过程与可逆过程的区别。
【答案】（1）定义不同。准静态过程是一系列平衡态所组成的过程；可逆过程是如果系统完成某一热力过程后，再沿原路径逆向进行时，能使系统和外界都返回原来状态而不留下任何变化的过程。
（2）要求条件不同。可逆过程要求系统与外界随时保持力平衡和热平衡，且不存在任何耗散损失，在过程中没有任何能量的不可逆损失；准静态过程的条件仅限于系统内部的力平衡和热平衡，在进行中系统与外界可以有不平衡势差，也可能有耗散现象发生，只要系统内部能及时恢复平衡，其状态变化还是准静态的。
（3）可逆过程是针对过程中所引起的外部效果而言的，准静态过程是针对系统内部状态变化而言的。
（4）可逆过程一定是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。
（5）实际过程总是在温差、压差作用下变化的，实际过程是偏离可逆过程的准静态。 相同点：对于热力系统而言，两个过程都是由一系列平衡态所组成的，在
图上都能用连续
曲线表示，都可用确定的状态参数变化描述过程。
4． 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。
5． 压缩比升高对汽油机所对应的理想循环（定容加热循环）的性能有何影响？是否压缩比越高越好？
【答案】定容加热循环
，热效率主要和压缩比有关，此外还和等熵指数有关。理论
则系统从热源取热时的可能达到的最小熵
上，随着压缩比的提高，点燃式内燃机的热效率增大。但并不是压缩比越高越好。实际上，当压缩终了的温度及压力超过一定的 限度时，汽油机会产生不正常的爆燃现象，因此压缩比不能过高，一般汽油发动机的压缩比在之间。
6． 在温度为的环境中，质量温度为热升温至环境温度损失大小。
【答案】过程的
图如图所示。
试在
的冰自周围环境吸热融化为水，再继续吸
图上示出此过程造成的环境熵变、冰及水的熵变、熵产量和可用能
图
图中，1-2水平线段为冰吸热融解的过程；2-3曲线为水吸热升温的过程；4-5水平线段为环境大气的放热过程。
图中
表示环境的熵减量；
表示冰、水的熵增量；
表示过程造成的熵产量；带有阴影
线的部分表示过程造成的可用能损失的大小。
7． 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。
三、计算题
8． 证明：压气机在两级压缩中间冷却，且中间压力为力，
为气体压缩终了压力），压气机的耗功最小。 【答案】两级压缩所需总轴功：
设
则
得：
时（其中
为气体压缩前的压
令，得：
上式表明当两级升压比相等对，压力机的耗功最小。
9． 1mol 碳和0.5应为多少？
【答案】化学平衡方程为则有
因而可求得定容热效应为：
氧气反应在298K 时的定压热效应为
得：
问同温度下的定容热效