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一、名词解释

1． 自由能与自由焓。

【答案】

称为自由能，它是定温-定容系统的内能中可用于做功的部分；

G=H-TS称为自由焓，它是定温-定压系统的焓中可用于做功的部分。

二、简答题

2． 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。

3． 什么是露点温度？含湿量为10g/kg （干空气），温度分别为和的湿空气，哪个状态的露点温度较高？

【答案】露点温度（dew temperature ）是指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。露点温度本是个温度值，但一般用它来表示湿度 呢。这是因为，当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点温度相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温 度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。

的湿空气：

则有

所以两个状态的露点温度相等。

4． 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

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不变，故为定压、定温过程。

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

相等，而

5． 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。

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。

6． 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。

7． 对于理想气体，试说明它的热力学能和焓都是温度的单值函数。

【答案】根据理想气体模型，热力学能是气体分子热运能量（无内位能），故热力学能是温度的单值函数。

因为

所以焓也是温度的单值函数。

三、计算题

8． —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：

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同样容器内总压力升高，温度

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。

9． 空气压缩制冷装置的空压机，吸入来自低温室的空气，吸气压力压缩机中被绝热压缩至使其温度升至

温度

在然后进

后进入冷却器，在其中定压冷却，温度降低至

入膨胀机在其中绝热膨胀至初始压力而进入低温室，空气在低温室中定压吸取被冷却物体的热量

再被吸入压缩机。

求:（1）空气进入低温室时的温度。 （2）循环的理论功。 （3）装置的制冷系数。

（4）相同温度范围内逆卡诺循环的制冷系数。 已知空气的

图

【答案】如图所示，3-4为绝热膨胀。 依题意可知：

所以空气进入低温室时的温度为：

（2）同理可求得：

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