2017年清华大学热能工程系823热流基础考研强化模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 某一工质在相同的初态1和终态2之间分别经历2个热力过程，一个为可逆过程一个为不可逆过程，试比较这两个过程中相应外界的熵变化量哪一个大，为什么？
【答案】工质经历相同的两个过程，
因此熵变
在
2． 压力为
相同情况下，
相同。设
由于可逆过程
由此可知，不可逆过程相应外界熵变化量大。
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。
3． 物质在定压下发生汽化，其吉布斯函数是增大、不变还是减小？
【答案】吉布斯函数不变. 物质在定压p 下汽化，其温度由
或者:物质在定压p 下汽化, 其温度
也不变，此时，物质处于液、气的相平衡, 化学势
不变，故为定压、定温过程。
相等，而
4． 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。
5． 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。
6． lkg 理想气体，从同一初态经过绝热过程膨胀到达另一相同压力，如一个是可逆过程，另一个是不可逆过程，试:（1）画出两过程的
【答案】（1）
图及
图和
图；（2）比较两过程膨胀功的大小。
图如图所示。
图
7． 画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的
图，用各点的状态参数写出：
（1）朗肯循环的吸热量、放热量、汽轮机所做的功及循环热效率。 （2）制冷循环的制冷量、压缩机耗功及制冷系数。 【答案】画出朗肯循环和蒸汽压缩制冷循环的
图如图所示。
（1）参考
郎肯循环 蒸汽压缩制冷循环
图，可以得到：
的定压加热过程，吸热量：
的过程，在冷凝器中进行，放热量：
做工量：
朗肯循环的吸热过程为郎肯循环的放热过程为
汽轮机中，做功过程为绝热膨胀过程在水栗中被绝热压缩，接受功量为
相对于汽轮机做功来说很小，故有热效率：
（2）参考上面的压缩机耗功为：制冷系数为：
图，可以得到：
蒸汽压缩制冷循环的吸热量为：
8． 刚性绝热容器分隔成两部分（图，一部分装气体，一部分抽成真空，中间是隔板。问：（1）取气体为系统，若突然抽去隔板，系统是否作功？（2）设真空部分装有许多隔板，每抽去一块隔板让气体先恢复平衡再 抽下一块，气体（系统）是否作功？（3）上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在
图上用实线表示？
【答案】（1）系统不作功，因为功是通过边界传输的能量，当取气体为系统时，系统边界从初态时占容器的一部 分扩大到全部容器，而容器是刚性的，所以没有能量传递输出边界，也就没有作图功。
（2）系统仍不作功。 （3）第一种情况不能在
图上用实线表示，因为过程不是准静态过程；第二种情况，若隔
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