2018年福州大学化学学院825工程热力学考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 如图所示设备称为收缩喷管，
是一种使气流速度增大的设备。压力为于音速
的速度
根据质量守恒原理
略不计。若取喷管为系统，问是什么系统？
温度为的气流以低
流入喷管，在喷管内膨胀，压力和温度下降，流速升高，
流出喷管。所
此外可以认为气流流经喷管时散热可忽
图
【答案】开口绝热系。
2． 热量和功有什么相同的特征？两者的区别是什么？
【答案】热量和功是能量的不同表现形式，都是与过程有关的量。其单位是相同的。区别在于表现形式的不同。
3． 压缩蒸汽制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？
【答案】不可以。因空气的绝热节流系数几乎为0, 因而采用节流阀不可能有显著的膨胀降温效果，即不能制冷。
二、计算题
4． 由绝热材料包裹的导热杆两端分别与温度为的热流量
等于流出导热杆的热流量
的热源相连，如图所示。热量通过导热杆从时，杆子处在非平衡稳定状态。
热源T 2流向T 1。假定两热源的热容量足够大，排出或吸收热量不致改变其温度。当流进导热杆
问：（1）以导热杆为系统，系统的熵变、熵流和熵产是多少？为什么？ （2）以两热源和导热杆为系统，系统的熵变、熵流和熵产是多少？为什么？
图
【答案】（1）以导热杆为系统的话，因为杆子处于非平衡稳定状态，所以系统的熵变为零，
也即
热量通过导热杆从热源流向
所以可以求得熵流为：
所以熵产为：
（2）如果以两热源和导热杆为系统，因为系统是孤立系统，与外界没有质量、能量交换，则熵流
所以
又由于导热杆熵变为0，因此有：
则有：
5． —封闭的气缸如图所示，有一无摩擦的绝热活寨位于中间，两边分别充满氧气和氮气，初态均为
若气缸总容积为
及
溶器体积忽略不计，缸体及氧气外侧是绝热
试求所需热量及终
氮气
的，仅在氧气一侧外端面上可以变换热量。现向氧气加热使其压力升高到态温度，并将过程表示在
图上。已知氧气
图
【答案】因为氮气进行的是缓慢的无摩擦的绝热过程，所以它经历的是定熵过程，而氧气经
历的是一般的吸热膨胀多变过程
氮气经历了一绝热压缩过程，终压为
：
由绝热过程方程
可知：
此时氧气的体积为：
又有
则:
解得：
同理可求得氮气的终温
为：
取氧气和氮气为闭口系，则有能量方程
：其中氮气和氧气的质量分别为：
可解得吸收的热量为：
（3
）将过程表示在
及
图上，如图所示。
其中
则所需的加热量为：
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