2017年中国科学技术大学研究生院科学岛分院833热工基础之工程热力学考研冲刺密押题
● 摘要
一、简答题
1． 如图所示的气缸活塞系统，气缸内气体压力为p ，曲柄连杆对活塞的作用力F , 活塞与气缸摩擦力为 活塞的面积为A 。讨论气缸内气体进行准静态过程和可逆过程的条件。
【答案】
图
2． 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。
3． 简述克劳修斯是如何在卡诺定理的基础上推导参数熵的？克劳修斯不等式如何表达？
【答案】任意工质进行的一个任意可逆循环，用一组可逆热线将它分割成无穷多个微元循环，这些绝热线无限接近，认为组成无穷多个微卡诺循环，如图所示。
图 分析循环，热效率为：
即
取代数值为负，对两边同时积分得：
即：
过程
与组成可逆循环因此，可得：
此即为克劳修斯等式。
依据卡诺定理，在两个不同温度恒温热源间工作的不可逆热机效率小于可逆热机效率，即
: 由于可逆热机效率于是则
若考虑
和为代数值，则可写成：
所有微元循环加起来，考虑到不可逆循环过程，工质与热源温度有可能不等，
上面推导中的是热源温度，用表示，因而得到：
联立式邵可得到克劳修斯积分不等式：
4． 综观蒸汽动力循环、燃气轮机循环、内燃机循环以及其他动力循环，请分析归纳转换为机械能的必要条件或基本规律？
【答案】动力循环工作过程的一般规律是任何动力循环都是以消耗热能为代价，以作功为目的。但是为了达到这个目的，首先必须以升压造成压差为前提，否则消耗的热能再多，倘若没有必要的压差条件，仍是无法利用膨胀 转变为动力。由此可见，压差的存在与否是热能转化为机械能的先决条件，它也为拉开平均吸、放热温度创造了 条件。其次还必须以放热为基础，否则将违背热力学第二定律。总之，升压是前提，加热是手段，作功是目的，放热是基础。
5． 某系统处于某一状态，该系统的Exergy 指的是什么？
【答案】 Exergy 指的是系统从当前任意状态可逆地变化到与指定环境相平衡的状态时，理论上所能做出的最大有用功或消耗的最小有用功。
做出的最大有用功，如消耗的最小有用功，如冷量
6． 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：
7． 朗肯循环采用回热的基本原理是什么？
【答案】基本原理是提高卡诺循环的平均吸热温度来提高热效率。
8． 供暖使室内温度升高，室内空气的总内能是否增加？为什么？
【答案】不增加。因一般情况下，空气可视为理想气体，温度变化不大，比热近似为常数。其比内能状态变化故室内空气的总内能的变化为：
而供暖过程中，室内的容积不变，压力与大气压一致也不变，所以
不变，故
二、计算题