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一、简答题

1． 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

2． 物质在定压下发生汽化，其吉布斯函数是增大、不变还是减小？

【答案】吉布斯函数不变. 物质在定压p 下汽化，其温度由

或者:物质在定压p 下汽化, 其温度

也不变，此时，物质处于液、气的相平衡, 化学势

不变，故为定压、定温过程。

相等，而

3． 写出常用的计算工质内能、焓、熵变化的热力学一般关系式？

【答案】内能的表达式为：焓的表达式为：熵的表达式为：

或

4． 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。

5． 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

即

【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。

图

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

得

即

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

但

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。

6． 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。

不变，回热后，只有5-3过程吸热，即减小，

7． 写出熵和焓的定义式，理想气体定容过程焓的变化

【答案】熵的定义式：

焓的定义式：

理想气体定容过程焓的变化：

8． 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：

并令其为零，得：

则有：

其中为

求

此即表明当

时，二级压缩所消耗的总功最小。

二、综合分析题

9． —个体重50 kg 的女学生午餐进食2片白面包、200 ml 牛奶、一个鸡蛋和125 g 猕猴桃，下午在静静地休 息半小时后她听课3 h，慢速游泳半小时。试问1个月后她体重变化了多少，若游 泳改为休息又如何（相关数据 可查沈维道、童钧耕主编《工程热力学》（第4版）表2-1和表2-2）。

【答案】取人体为系统， 输入能量

输出能量

30天的体重变化

若游泳改为休息，则