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一、简答题

1． 定性画出在水蒸气的焓熵图上由气液共存区间任一相同状态分别经过定压和定温过程达到过热蒸汽状态的可逆过程线。

【答案】如图所示。

图

2． 采用两级活塞式压缩机将压力为0.1MPa 的空气压缩至2.5MPa , 中间压力为多少时耗功最小？

【答案】当两级的增压比相等时，耗功量达到最小值。最小值为：

3． 闭口系统从温度为300K 的热源中取热500kJ ，系统熵增加20kJ/K，问这一过程能否实现，为什么

【答案】能实现。对于可逆过程的熵有

：增为：

因此该过程可以实现。

则系统从热源取热时的可能达到的最小熵

二、计算题

4． 氧气的平均比定压热容表如表所示，求1kg 氧气定压下从

表

加热到

所吸收的热量。

【答案】因为定压比热容是分段不等的，则

5． 如图所示，两个容器的壁面充分透热，其中的气体始终能与周围环境保持热平衡。容器A 的容积为

内装压力为

的空气；容器B 中亦装有空气，其质量与A 中相同，但压力为

求过程中全部空气的熵变量。空气视为理想

用抽气机将容器A 中的空气全部抽空送到容器B ; 待容器A 抽空后，打开连通阀门，使

空气压力均衡地充满两个容器，已知环境温度为气体，气体常数

定压比热容

图

【答案】过程中

，

两部分的气体质量相同，所以有：

且容器B 的容积为：

在过程终了时，两部分压力相同，由于温度也相等，所以两部分体积相同，有：

在这一过程中，原有的A 部分气体熵变为：

原有的B 部分气体熵变为：

所以，全部气体的熵变量为：

三、综合分析题

6．

空气的初态为

两种压缩过程功量的大小。空气

：

【答案】（1）可逆定温压缩过程。

据理想气体状态方程

可知初状态下体积

今压缩2kg 空气，使其容积为原来的

若分别进行可逆

定温压缩和可逆绝热压缩，求这两种情况下的终态参数，过程热量、功量以及内能的变化，比较

据定温过程，即因此有

即定温压缩终态参数为等温过程，内能变化为零，即压缩功

据热力学第一定律该过程放出热量

（2）可逆绝热压缩过程。

同样可知据绝热过程方程式据

即可逆绝热压缩终态参数为因为该过程为可逆绝热压缩，因此内能变化为过程的压缩功为

7．

压力

温度为

的空气可逆绝热流过渐缩喷管，

进入压力为的空司。求出口

压力、出口温度及出口流速（可忽略入口流速）。

【答案】设喷管出口处空气的压力等于喷管出口外面环境的大气压力，又因空气为双原子气体，其临界压力比

由于可忽略入口流速，则入口状态可认为是滞止状态。 背压比

即背压比大于临界压力比，

对渐缩形喷管出口压力可逆绝热流动，喷管出口的空气温度

即

出口流速