2018年大连理工大学化工与环境生命学部(化工)881热力学基础之工程热力学考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 测定绝热节流系数的焦耳——汤姆逊实验是如何进行的？如何球的绝热截留系数？
【答案】任意选定一种实际气体，使其通过装有多空塞的管道，令高压端的压力和温度稳定
在
和相应
的
而在低压端，调节阀门开度，
通过改变流量得到不同的压力
然后将这些点画
在
图上，得
到
并且得到
因
为
所有这些点画成一条曲线就是等焓线。改变初试压力和温度进行类似实验，即
可得到一系列的等焓线，
图中等焓线上任一点的斜率
2． 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
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。
3． 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
即为
须增大喷灌的截面积，所以用渐扩喷管增加流速。
4． 压缩比升高对汽油机所对应的理想循环（定容加热循环）的性能有何影响？是否压缩比越高越好？
【答案】
定容加热循环
，热效率主要和压缩比有关，此外还和等熵指数有关。理论
上，随着压缩比的提高，点燃式内燃机的热效率增大。但并不是压缩比越高越好。实际上，当压缩终了的温度及压力超过一定的 限度时，汽油机会产生不正常的爆燃现象，因此压缩比不能过高，
一般汽油发动机的压缩比在之间。
5． 在T -s 图上表示理想气体由状态1等熵膨胀到状态2时技术功的大小。并说明为什么。
【答案】如图所示。
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图
为等熵过程
，有为等压过程，有：
所以：
等熵过程中的技术功与等
压过程中吸热量相等，如图中阴影部分。 6． 采用两级活塞式压缩机将压力为0.1MPa 的空气压缩至2.5MPa , 中间压力为多少时耗功最小？
【答案】当两级的增压比相等时，耗功量达到最小值。最小值为：
7． 一个热力系统中熵的变化可分为哪两部分？指出它们的正负号。
【答案】一个热力系统中熵的变化分为熵产和熵流两个部分。其中，熵产是不可逆因素引起的部分，只能为正，或为零。而熵流是由于热流进、流出系统所引起的系统熵变的部分，为正、为负、为零均可，视情况而定。
8． 试说明绝热过程的过程功和技术功
的计算式的适用条件。
和第二表达式
导
【答案】根据普遍使用的热力学第一定律的第一表达式关，与过程是否可逆也无关。
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
二、计算题
9． 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？
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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：
10．证明：压气机在两级压缩中间冷却，且中间压力为
力
，
为气体压缩终了压力），压气机的耗功最小。 【答案】两级压缩所需总轴功：
设
则
得：
时（其中
为气体压缩前的压
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