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一、简答题

1． 在温度为的环境中，质量热升温至环境温度损失大小。

【答案】过程的

图如图所示。

试在

温度为

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。

2． 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。

3． 什么是化学反应的热效应？若反应物和生成物均为理想气体，那么定压热效应和定容热效应之间有什么关系？

【答案】当系统经历一个化学变化时，当系统只做容积变化功，且所得生成物和反应物的温度相等时，这时lKmol 主要反应物或生成物所吸收或放出的热量称为化学反应的热效应。

其中定压热效应为：

定容热效应为：

所以二者有如下关系：

4． 绝热活塞把一个刚性绝热容器分成A 和B 两部分（图），分别有某种气体，B 侧设有电加热丝。活塞 在容器内可自由移动，但两部分气体不能相互渗透。合上电闸，B 侧气体缓缓膨胀。问：，（1）取A 侧气体为系 统，是什么系统；（2）取A 侧和B 侧全部气体为系统（不包括电热丝）是什么系统；（3）取A 侧和B 侧全部 气体和电热丝为系统，是什么系统；（4）取图中虚线内为系统，是什么系统？

图

【答案】（1）闭口绝热系，因为系统仅与外界交换功； （2）闭口系，系统与电热丝交换热量；

（3）闭口绝热系，因为系统仅与外界交换电能，没有热量越过边界； （4）孤立系。

5． 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

6． 如何确定多级压缩、级间冷却压气机的各级増压比？

【答案】设为m 级压气缩，级间冷却，

初压，p 为终压，则最佳增压比为：

7． 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

8． 为什么

图上过同一点的气体定容线要比定压线陡一些？

有

为

图上定容曲线斜率，该

【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。

有

为图上定压曲线斜率，该斜率与比

因为定压比热容大于定容比热容，所以可知过

图上任一点的定容线陡于定压线。

二、综合分析题

9． 设有一恒温

求：

（1）在不消耗其它动力的条件下，试设计出理想情况下，利用低温热源的热向高温热用户提供热量

而 不违反热力学定律的一种方案。

与低温余热源放出

（2

）试推导出你设计的这种方案的热量利用率。热量利用率的定义为热量的比值。

（3）说明在理想情况下各种方案的热量利用率均相同。 【答案】如下为三种设计方案。

的低温余热源和一恒温为

的高温热用户，已知环境的温度为

而且