2018年河南理工大学安全科学与工程学院863工程热力学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、简答题
1． 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。
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，A 、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。
2． 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
板数量是有限值，
则过程不能在穷小，
则过程可以在
图上用实线表示；若隔板数量无穷多，且每两块隔板间距离无
图上用实线表示，因为每抽去一块隔板，系统偏离平衡状态无穷小，且很
快恢复平衡，而每个平衡态都可用图上一 点表示，无穷多的点连成一条实线。
图
3． 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。
二、计算题
4． 某两级气体压缩机进气参数为100kPa 、300K , 每级压力比为5, 绝热效率为0.82, 从中间冷却器排出的 气体温度是330K ，其
图如图所示。若空气的比热容可取定值，计算每级压气机的排
气温度和生产1kg 压缩空气压气机消耗的功。
图
【答案】根据题意，状态1下
，在压缩后，压力
温度
因为绝热效率为0.82, 所以压缩后得到的状态2的实际温度为：
状态3的压力与状态2相等，压力
再压缩到状态4,
压力
温度
温度
所以压缩后得到的状态4的实际温度为：
所以要生产lkg 压缩空气，压气机消耗的功为：
5． 有一台气体发动机，
工质从初态②定容加热过程2-3, 定容升压比为
要求:（1
）把该循环表示在（2
）用哪个大，为什么？
【答案】（1
）该循环的
图和
图如图所示。
出发按下列过程工作：①绝热压缩过程1-2, 压缩比③绝热膨胀过程3-4, 使膨胀终了压力
图和
图上。
④定压放热过
程4-1, 使工质回到初态。设气体比热容为定值，经绝热指数为
等参数表示该循环的热效率。
（3）若在相同比缩比下，有一个定容加热的活塞式内燃机循环，试比较这两个循环的热效率
图
（2
）由于
依题意可知该循环的燃烧热效率为：
又因为：
代入上式后可得燃烧热效率为：
（3）两个循环如图所示。
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