2018年大连理工大学化工与环境生命学部(化工)881热力学基础之工程热力学考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1．
三块相同的金属块被加热到温度
环境中缓慢冷却到
再被冷却到环境温度
其熵变为
其熵变为
第一块迅速被冷却到环境温度
试说明这三个过程
其熵变为的大小关系。
第二块在
第三块先与温度为
的热源接触，达到平衡后
【答案】熵是状态量，熵变与过程无关
，
2． 什么是化学反应的热效应？若反应物和生成物均为理想气体，那么定压热效应和定容热效应之间有什么关系？
【答案】当系统经历一个化学变化时，当系统只做容积变化功，且所得生成物和反应物的温度相等时，这时lKmol 主要反应物或生成物所吸收或放出的热量称为化学反应的热效应。
其中定压热效应为：
定容热效应为：
所以二者有如下关系：
3． 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
：
4．
压力为
比体积为
的某种气体被质量可忽略不计且无摩擦的活塞密封在垂直放置的气缸
焓的定义式
：
理想气体定容过程焓的变化：
内，如图所示，现移去活塞上的重物，气缸内气体膨胀，待气体达新的平衡状态，活塞上升高度L 。为求气缸内气体 作的功，有人计算如下：
对不对? 为什么？
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图
【答案】本题中气体膨胀过程是在有限压差下进行的，虽然气体最终重又达到平衡状态，但在这两个平衡态之间 经历的状态无法描述，因此用
计算过程功是错误的。考虑到气
体膨胀的后果是体积增大，把活塞上推了 L ，过程中排斥大气，大气对活塞的作用力是该力被移动了距离L ，所以功为
这个功只可能是由气体作出。虽
然结果一样，但两个解题过程基于的概念不一样
，前者是错误的。
5
． lkg 理想气体
，从同一初态经过绝热过程膨胀到达另一相同压力，如一个是可逆过程，另一个是不可逆过程，试:
（1
）画出两过程的
【答案】
（1）
图及
图和
图；（2）比较两过程膨胀功的大小。
图如图所示。
图
6． 某空气循环由下列三个可逆过程组成：由状态1压缩升压到画在
图和【答案】画出
图上。
图和
图如图所示。
经等温
接着经定压过程膨胀至状态3, 然后等容降压到状态1。试将该循环示意性
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图
7． 某人声称使用新式热力循环和高技术开发出一种新型节能冷柜，在
时，制冷系数仍可以达到4, 请你判断一下是否可能实现。 【答案】过程可逆时
，
8．
试确定
图上一组等温线簇温度的大小和
所以不可能实现。
图上一组等容线簇比体积的大小。
所以
即
室温下，
制冷温度为
【答案】如图所示，取等压过程1-2, 与等温线簇相交于1、2
。因
由于
所以
，
即等温线簇中右上方的等温线的温度高。
图
也可以从能量关系分析：过点2作等熵线，因等熵线比等温线陡，故与过点1的等温线相交于点3。考察过 程2-3, 过程中，q=0, 同时，因
得
即
由于
因q=0,
故
所以过程功为正。据热力学第一定律解析式
因此
但
所以过程1-2体
如图所示，取等熵线与等比体积线簇相交于1、2、3, 考察过程1-2-3,
显然
据热力学第一定律解析式
积功为正，由此可得
参照上述方法，
可导出
图上熵增大方向以及
图上等压线簇增大方向。
二、计算题
9． 1mol 碳和
0.5应为多少？
【答案】
化学平衡方程为则有
因而可求得定容热效应为：
氧气反应在298K 时的定压热效应为
得：
问同温度下的定容热效
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