当前位置：问答库＞考研试题

一、简答题

1． 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的减少量两部分组成的。

2． 两个质量和比热（cm ）相同，温度分别为和的固体进行热交换，请推导说明达到热平衡的过程是 一个不可逆过程。

【答案】该热交换过程如图所示。

图

如果此系统熵增大于零，则过程不可逆。 直接传热，则平衡温度，有

所以过程不可逆。

3． 有时为获得较高压力的压缩气体，往往采用多级压缩，问采用多级压缩有何好处？

【答案】采用多级压缩，可以使每一级的增压比不是很大，从而大大提高压缩机的容积效率。另外，采用多级压缩可以采用中间冷却措施，使高压级的压缩终温不会很高，少耗功。

4． 明采用两级压缩，中间冷却压缩气体时，如要使总耗功最小，中间压力其中第二级压气体出口压力，而为第一级压气机的进口压力。

【答案】若两级压缩过程的多变指数为n ，则两级压缩工程中所消耗的功为：

为

若中间定压冷却充分，即可得：

则有：

求并令其为零，得：

此即表明当时，二级压缩所消耗的总功最小。

5． 反映往复活塞式内燃机混合加热循环特性的设计参数有哪几个？写出其定义式。

【答案】

6． 热量和功有什么相同的特征？两者的区别是什么？

【答案】热量和功是能量的不同表现形式，都是与过程有关的量。其单位是相同的。区别在于表现形式的不同。 7．

某完全气体初态压力为在

经绝热节流后压力为为

节流后

设环境压力为且请

图上画出三条等压线，并表示出绝热节流过程的做功能力损失的大小。说明为什么？ 【答案】

三条等压线如图所示。节流前

损失即作功损失：

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，因为过程不是准静态过程；第二种情况，若隔图上用实线表示；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

二、综合分析题

9． 1 kg氮气由初态

逆定温膨胀时的最大有用功。

【答案】已知

（1）绝热节流过程，节流前后焓值相等，所以

为

过程绝热

不对外作功

（2）根据最大有用功的定义

（3）由

变化到

的可逆定温膨胀是吸热过程，并对外作出膨

胀功。由热力学第一定律能量方程可知，吸热量等于过程功：

10

．

气体进入绝热渐缩喷管时流速

为

质量流

量

【答案】滞止参数

压力

为

温

度

喷管背

压

不计节流前后动能损失

因氮气的压力较低，故可作为理想气体，

则根据稳定流动系统拥平衡方程可知畑损失经绝热节流压力变化到

环境温度

求：（1）节流过程的畑损失；（2）最大有用功；（3）在同样的初、终压力之间进行可

若气体可作理想气体，比热容取定值

，

求：喷管出口截面积及气体出口流速。