2018年长沙理工大学能源与动力工程学院828工程热力学考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 综观蒸汽动力循环、燃气轮机循环、内燃机循环以及其他动力循环，请分析归纳转换为机械能的必要条件或基本规律？
【答案】动力循环工作过程的一般规律是任何动力循环都是以消耗热能为代价，以作功为目的。但是为了达到这个目的，首先必须以升压造成压差为前提，否则消耗的热能再多，倘若没有必要的压差条件，仍是无法利用膨胀 转变为动力。由此可见，压差的存在与否是热能转化为机械能的先决条件，它也为拉开平均吸、放热温度创造了 条件。其次还必须以放热为基础，否则将违背热力学第二定律。总之，升压是前提，加热是手段，作功是目的，放热是基础。
2． 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
3． 写出下列计算式的适用条件
：
的减少量两部分组成的。
【答案】①式的适用条件是理想气体的任意过程，或者实际气体的定容过程；②式的适用条件是任意工质的可逆过程。
4． 写出熵和焓的定义式，
理想气体定容过程焓的变化
【答案】熵的定义式
：
焓的定义式
：
理想气体定容过程焓的变化：
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。
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。
6．
试画出蒸气压缩式热泵下的图，并用各状态点的焓表示出其制热系数。
【答案】
蒸气压缩式热泵下的
图如图图所示：
图
制热系数为
：
二、计算题
7． —
刚性透热容器容积
内有温度压力O.IMPa ，相对湿度0.6的湿空气。问对此容器时，饱和蒸汽压力为
：
充入2kg 干空气后，容器内空气的相对湿度、含湿量及水蒸气分压力各变化多少？
【答案】
容器内原来湿空气状态。湿空气的分压力为
：可得含湿量为：
容器内干空气质量和水蒸气质量分别为：
充入干空气2kg 后，
现在容器内干空气质量为不变。
现湿空气的含湿量为：
干空气分压力、水蒸气分压力及相对湿度分别为：
总压力
：或：
相对湿度不变，水蒸气分压不变，这说明通过对湿空气加压，容易去湿。
8．
已知某非理想气体的状态方程为
过程
初态参数为
终态参数为
比定压热容试计算过程
其中
均为常数。
同样容器内总压力升高，温度
中，每公斤工质焓的变化。
【答案】焓的一般关系式为：
对状态方程求偏导，得：
联立
两式，可得：