2018年大连海事大学轮机工程学院905轮机工程基础[专业硕士]之工程热力学考研基础五套测试题
● 摘要
一、计算题
1． 对一容积为为
压力
为
绝热刚性容器充氧气。充气气源的温度
则容器内压力达
到
压力
若充气前容器内
为真空，那么当容器内压力达到
时，充入了多少氧气？若充气前容器内还有氧气，温度
时，又能充入多少氧气？氧气：
取容器空间为系统，绝热，功为0; 开口。
【答案】
依据能量守恒方程
可得充气后的温度T 2为：
又依据理想气体状态方程
可得充气后气体的质量m 为：
又可求得充气前的质量m 为：
由能量守恒定律
：
可知
为：
即为充入的氧气量。
2． 两物体A 和B 的质量及比热相同，均为和
传热，
求平衡温度及不等湿传热引起的
【答案】示意图如图所示。
损失。
温度各为和
且
设环境温度为
（1）
若在此高低温热源间工作一个可逆热机，试求最大循环功和最终平衡温度；（2）若A 与B 直接
图
（1
）对系统列
平衡方程，
设最终平衡温度为
可得：
其中
为
损失，
且
所以，损失为：
当
时
，
则
此时最大循环功为：
（2）有限温差传热，
由热力学第一定律知
所以：
可解得：
则
损失为：
3．
质量分数为
由热力学第一定律可知
，
的氧气和 的氮气混合。求这种混合气体的折合气体常数和折合摩尔质量。
【答案】本题考查混合气体的参数计算方法。 折合气体常数为：
折合摩尔质量为：
4． 如图所示，有一直立放置的气缸，在活塞和重物的重量作用下，气缸中氮气的压力为温度为
容积为
现突然从活塞上拿去一块重物，使活塞对气体的作用力降为
气
体发生膨胀推动活塞上升。设比热容为定值，膨胀过程中气体和外界的热交换可以忽略不计，试求当活塞和气体重新达到力平衡时气体的温度及气体所作的膨胀功。氮气的气体常数为
热容比为
图
【答案】以气缸中氮气为研宄对象，其状态方程为
：对于绝热膨胀过程，
其状态参数满足
由此可得：
因此，当活塞和气体重新达到力平衡时气体的温度为：
在膨胀过程中，容积变为：
因此，当活塞和气体重新达到力平衡时气体所作的膨胀功为：
5．
已知燃气的入压力为
绝热指数
的空间。若进口压力
流速
以流量
流经一喷管进
问：（1）为使燃气充分膨胀，应选择哪种形式的喷管？
（2）若流动过程可逆，则出口截面上的流速和气体温度为多少？ （3）该喷管的最小流通截面积是多少？
【答案】（1）首先因为燃气在喷管的入口处有初速度，可以先求出滞止参数： 滞止温度
：
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