2016年重庆大学动力工程学院专业综合之工程热力学复试笔试仿真模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 理想气体进行定温膨胀时，可从单一恒温热源吸入的热量，将之全部转变为功对外输出，是否与热力学第二定律的开尔文叙述有矛盾？
【答案】热力学第二定律的开尔文叙述为：不可能从单一热源吸热，并使之完全变为有用功而不引起其它变化。在理想气体定温膨胀的过程中，因为热力学能不变，故可以将其从单一恒温热源吸入的热量全部转变为功对外输出，但是在这个过程中，工质的状态发生了变化，所以并不违反热力学第二定律的开尔文叙述。虽然表面上看来是热源的热量全部转变为了功，但是输出的功实际上是由热源的热量中的可用部分和工质中的减少量两部分组成的。
2． 蒸汽动力循环中，蒸汽轮机排气压力是否越低越好？降低有哪些限制？
【答案】蒸汽动力循环中蒸汽轮机的排气压力并不是越低越好。从汽轮机自身膨胀作功这个局部来看，在初态不变的前提下，
装置全局分析，并非越低越好。
因为，降低，必然要求凝汽器真空度升高，从而凝汽器换热面积增大，冷却水量增对，冷
降低未必带来整体装置经济性增加，这是一个经济性限制。还有蒸汽
降低，取决于排气温度是否降低，这个
必须在零度以上。
左右，这是降总要比冷却水温却管径增大，使得冷却水泵耗功增加，导致制造成本、初投资和运行费用增加。 综合考虑这些因素，轮机排汽为饱和湿蒸气，排汽压力越低，蒸汽在汽轮机中膨胀做功越多，当然有利。但是从高，才能有效冷却放热，而冷却水温度只能维持在
低的传热学限制。还有个限制就是如果综合这些因素之后，排汽温度大约为30摄氏度左右。所以大约为
湿度过大，不利于汽机安全运行。
3． 多变过程是否概括了所有热力过程？
【答案】
多变过程是指状态变化规律符合太低了，则会造成y 2升高，导致汽轮机低压缸末级蒸汽的过程，每个特定的多变过程具有一个不变的指数n ，即多变指数。显然，还存在不一定满足上述规律的热力过程。
4． 试验证下列热力学关系式哪一个正确？
【答案】根据理想气体状态方程可知，
第 2 页，共 56 页 代入题中两式，
可得：
可见，（1）式正确。
5． 均质等截面的直杆夹持在分别维持恒温和 不改变，杆子任意截面的温度和的两物体之间（图）。经验告诉我们，只要也不随时间改变而保持恒定。试问杆子是否处于平衡状态？
图
【答案】杆子仅是处于稳定状态而非平衡状态。因为杆子各截面温度维持恒定是在外界（温度为和的两个物体）的作用下才成立的，如果撤除和的两个物体，杆子各截面将逐渐趋
于均匀一致，所以杆子是处于稳 定状态而非平衡状态。由此可得，平衡必稳定；稳定未必平衡。
6． 试分析下列各热力过程是否为可逆过程，如不可逆，请说明理由，若不一定可逆，说明在什么条件下可逆。
（1）将热量从温度为的热源缓慢传递给处于平衡状态的的冰水混合物。
（2）通过搅拌器作功使水保持等温的汽化过程。
（3）在一绝热的气缸内进行无内、外摩擦的膨胀或压缩过程。
（4）的水蒸气缓慢流入一绝热容器与的液态水相混合。
缓慢加热到 （5）在一定容积的容器中，将定量工质从（2）不可逆。属功转热过程。
（3）不一定可逆，若过程为准静过程则可逆，否则不可逆。
（4）可逆。
（5）不一定可逆，若热源温度随时保持与工质相同，则可逆。
7． 在绝热良好的房间内，有一台设备完好的冰箱在工作，在炎热的夏天打开冰箱，人会感到凉爽，问室内温度是否会越来越低? 请用热力学原理加以解释。
【答案】一开始，人会感到凉爽，这是由于房间内空气中的内能传递到冰箱内，而此时冰箱输入功率转化的热小于空气进入冰箱的内热能，故空气温度降低，人感到凉爽。
第 3 页，共 56 页 【答案】（1）不可逆。属有限温差下的传热过程，所以不可逆。
随着时间的进行，冰箱输入功率转化的热越来越多地进入房间空气中，空气的温度逐步回升。这样，房间内 的温度不会越来越低。
8． 气体在喷管中流动，欲使超间速气加速，应采用什么形式的喷管？为什么？
【答案】由题意可知
，
此时的马赫数故要使超音速气流加速，必须增大喷灌的截面积，所以用渐扩喷管增加流速。
二、综合分析题
9． 1kg 氧气在某一定温过程中自的恒温热源吸热500 KJ , 其压力由
其中
可知
违反孤立系统熵増原理，不可能实现。
解法二氧气可视为理想气体；若此过程能实现，必须满足：氧气的温度不能超过500K ; 氧气得
现假设氧气变化过程中的温度为500K ，则
代入数据，得
若氧气定温过程的温度小于500K , 那么W 将更小，因此该过程不可能实现。
10．容积为3m3的容器中储有状态为
（1）用理想气体状态方程；
（2）用压缩因子图，试求容器内氧气的质量。
【答案】（1）按理想气体状态方程
的氧气， 膨胀变化到计算说明此过程是否可能实现。已知氧气的【答案】解法一氧气与恒温热源构成一孤立系统，且氧气可视为理想气体，则有
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