2016年东华大学信息科学与技术学院F1001工程热力学复试笔试仿真模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 在热力学能、焓、熵、功和热量这些参数中，哪些量是状态量？哪些量是过程量？ 【答案】是状态量；是过程量。
2． 试说明绝热过程的过程功和技术功的计算式的适用条件。
【答案】根据普遍使用的热力学第一定律的第一表达式和第二表达式导出，在绝热时有q=0, 代入即可得到上两式，故上面的过程功与技术功的计算式与使用什么工质无关，与过程是否可逆也无关。
3． 压力为比体积为的某种气体被质量可忽略不计且无摩擦的活塞密封在垂直放置的气缸内，如图所示，现移去活塞上的重物，气缸内气体膨胀，待气体达新的平衡状态，活塞上升高度L 。为求气缸内气体 作的功，有人计算如下：
对不对? 为什么？
图
【答案】本题中气体膨胀过程是在有限压差下进行的，虽然气体最终重又达到平衡状态，但在这两个平衡态之间 经历的状态无法描述，因此用计算过程功是错误的。考虑到气体膨胀的后果是体积增大，把活塞上推了 L ，过程中排斥大气，大气对活塞的作用力是
该力被移动了距离L ，所以功为这个功只可能是由气体作出。虽然结果一样，但两个解题过程基于的概念不一样，前者是错误的。
4． 如图所示，刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A 中存有高压空气，B 中保持真空。若将隔板抽去，试分析容器中空气的热力学能如何变化？若容器中所装的为固定隔板，隔板上有一小
B 两侧压力相同时A 、B 两部分气体的热力学能如何变化？
孔，气体从A 泄露入B ，试分析当A 、
图
【答案】将气体视作一个控制质量，由于气体向真空作无阻自由膨胀，不对外界作功，所以
过程功又因为容器绝热，所以过程的热量也即热力学能不变。 根据热力学第一定律所以有气体的热力学能变化
如果有固定隔板，隔板上有小孔，则气体从A 中泄露入B 中，若隔板绝热，则过程为A 对5的充气过程，因为A 部分气体对部分作推进功，充气的结果是A 部分的热力学能比原来减少，而B 部分气体的比热力学能升高，最后当两部分气体的压力达到平衡，但是A 部分气体的温度比B 低。
A 、B 部分的气体应时刻具有相同的温度，B 两部分气体相同时，若隔板是良好导热体，当A 、
A 、5两部分气体处于热力学平衡状态，情况与自由膨胀时相同，两个部分气体的比热力学能相等。两部分的总热力学能与两部分的容积成正比。
5． 为什么图上过同一点的气体定容线要比定压线陡一些？
【答案】对定容过程，
根据斜率与比热成反比例。
对定压过程，根据
热成反比例。
因为定压比热容大于定容比热容，所以可知过
6． 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
有
为图上定容曲线斜率，该有为图上定压曲线斜率，该斜率与比图上任一点的定容线陡于定压线。
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。
7． 如图所示的气缸活塞系统，气缸内气体压力为p ，曲柄连杆对活塞的作用力F , 活塞与气缸摩擦力为 活塞的面积为A 。讨论气缸内气体进行准静态过程和可逆过程的条件。
【答案】
图
8． 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
二、综合分析题
9． 高10m 的垂直开式汽缸有一个重198kg 厚度可忽略不计的绝热活塞，活塞截面积为
在其下方有2kg 、的水，上方充满也是的水。加热汽缸底部，水膨胀推动活塞上部的水缓慢从汽缸上沿溢出，直至活塞达到汽缸上沿（图）。试确定汽缸内水的终态参数及加热量。
【答案】忽略压力对活塞下方水的体积的影响，汽缸内水的总质量为
所以活塞上方水的质量
态
取活塞下方水为闭口系，初
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