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一、问答题

1． 定性画出在水蒸气的焓熵图上由气液共存区间任一相同状态分别经过定压和定温过程达到过热蒸汽状态的可逆过程线。

【答案】如图所示。

图

2． 水蒸气的朗肯循环，其放热过程为定温过程，吸热过程也有部分是等温的，而人们又常说定温吸热和定 温放热最为有利，可是为什么在大多数情况下蒸汽循环反较柴油机循环的热效率低？

【答案】卡诺循环的吸热过程和放热过程都是等温进行的，卡诺循环热效率也是最高的，但是并不代表等温吸热 和等温放热就一定有利，真正决定热效率的要看吸热量和放热量的多少。吸热越多、放热越少，则循环的热效率 就越尚。蒸汽循环与柴油机循环相比，在放热过程中，蒸汽动力循环工质的放热温度与环境介质的吸热温度温差较小，且工质保持定温，所以放热量小。而柴油机循环的放热过程接近定容，放热的终了，排气温度仍然高于环境的温 度，所以放热量较高。但是在吸热过程中，蒸汽动力循环吸热过程温度较低，而柴油机循环中采用吸热前压缩气 体，使气体的平均吸热温度提高，在吸热量上比起蒸汽循环要多得多。所以在大多数情况下，蒸汽动力循环反较 柴油机循环的热效率低。

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，在曲线表示，都可用确定的状态参数变化描述过程。

4． 在稳定流动能量方程式中，哪几项能量是机械能形式？

【答案】稳定流动能量方程为：

上述方程式中

，

差、开口系与外界交换的轴功。

是机械能形式，三者分别代表进出口工质的动能差、热能

图上都能用连续

二、综合题

5．

试用通用压缩因子图计算

【答案】由数据表查出

，

在

作比较。

对比参数

由

图查得

与实测值比较

6． 以碳为“燃料”的电池中，碳完全反应明它与

的标准生成焓不同的原因。

由于求标准状态下的最大有用功，所以上式右侧后两项为零，于是

由数据表

所以

下的摩尔体积并与实测值

求此反应在标准状态下的最大有用功，且说

【答案】可逆定温-定压反应的最大有用功

查表得

据吉布斯函数的定义标准状态下

考虑到稳定单质的标准生成焓和标准生成吉布斯函数为零，所以

所以标准状态下的最大有用功与

的标准生成焓两者差

7． 汽缸活塞系统的活塞质量可忽略不计，活塞上装设两支弹性常数相等的弹簧（图a ）。活塞处在汽缸底 部时两支弹簧都呈自由状态，当汽缸容积达始时汽缸内氨的比体积为（2）过程中氨作的功。

压力为

时，第二支弹簧开始与活塞接触。初

体积为1 m3。对系统加热，直至压力为

因此

1200 kPa 。已知活塞外大气压力为100kPa 。求（1）第二支弹簧开始与活塞接触时的缸内压力；

图

【答案】据题意，

过程的（1）汽缸内氨的质量

延伸线段部移动到

汽缸容积达

时，仅有一支弹簧作用于活塞上，即

图如图b 所示。

与p 轴交于0, 因为活塞在汽缸底部时，活塞外仅有大气压作用. 而活塞从汽缸底

是一条直线。其斜率