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一、名词解释

1． 自由能与自由焓。

【答案】

称为自由能，它是定温-定容系统的内能中可用于做功的部分；

G=H-TS称为自由焓，它是定温-定压系统的焓中可用于做功的部分。

二、简答题

2． 均质等截面的直杆夹持在分别维持恒温和

不改变，杆子任意截面的温度

和

的两物体之间（图）。经验告诉我们，只要

也不随时间改变而保持恒定。试问杆子是否处于平衡状态？

图

【答案】杆子仅是处于稳定状态而非平衡状态。因为杆子各截面温度维持恒定是在外界（温度为

和

的两个物体）的作用下才成立的，如果撤除

和

的两个物体，杆子各截面将逐渐趋

于均匀一致，所以杆子是处于稳 定状态而非平衡状态。由此可得，平衡必稳定；稳定未必平衡。

3． 压缩蒸汽制冷循环采用节流阀来代替膨胀机，压缩空气制冷循环是否也可以采用这种方法？为什么？

【答案】不可以。因空气的绝热节流系数几乎为0, 因而采用节流阀不可能有显著的膨胀降温效果，即不能制冷。

4． 写出常用的计算工质内能、焓、熵变化的热力学一般关系式？

【答案】内能的表达式为

：焓的表达式为：熵的表达式为：

或

5． 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：

6． 某一工质在相同的初态1和终态2之间分别经历2个热力过程，一个为可逆过程一个为不可逆过程，试比较这两个过程中相应外界的熵变化量哪一个大，为什么？

【答案】工质经历相同的两个过程，

因此熵变

在

相同情况下，

7． 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。

相同。设

由于可逆过程

由此可知，不可逆过程相应外界熵变化量大。

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

图

三、计算题

8． 某容器被一个刚性壁分为两个部分，在容器的不同部位安装有压力表，如图所示，压力表B 上的读数为

压力表C 上的计数为

如果大气压力为

试确定压力表A 上的读数

以及容器两部分内气体的绝对压力。

图

【答案】由题意可知压力表中显示的是表压，同时由于大气压力为绝对压力为：

压力表B 中读数为

因此可以得到容器内2部分的绝对压力为：

因此由2部分的绝对压力和外界大气压力可以得到压力表A 中的读数为：

因此容器内1部分的

9． 一燃气轮机装置如图所示。它由一台压气机产生压缩空气，而后分两路进入两个燃烧室燃烧，燃气 分别进入两台燃气轮机，其中燃气轮机I 发出的动力供应压气机，另一台则输出净功率P=2000kW。压气机进口空气状态为：口处的燃气温度量

燃气可近似作为空气，且比热

燃气轮机I 的质量流量

压气机的增压比

燃气轮机II 的质量流每分钟气体工质分别从

燃气轮机进

（1）若全部都是可逆过程，试求：每千克燃气在气轮机中所做的功

压力机压缩每千克空气所消耗的功

和

（2）若压气机的绝热效率个装置的热效 率又为多少？

两燃烧室吸收的热量

⑥整个装置的热效率

试求：压缩每千克空气时，做功能力损失是多少？此时整

图

【答案】（1）若过程全部可逆，易知：

所以，燃气在气轮机中做功为：

因为输出功率为2000kW , 所以燃气流量为：

压气机耗功

其中，

因燃气轮机I 发出的功率恰好用来提供压气机的消耗的功率，所以有：

整理并代入数据得：

每分钟气体工质从4燃烧室吸收的热量为同理，从S 燃烧室吸收的热量为：

故：

代入数据得：