定压预胀比：v4/v3

2005年度：

1．在热力学能、焓、熵、功和热量这些参数中，哪些量是状态量？哪些量是过程量？ 答：U、H、S：状态量；Q、W：过程量

2．在理想气体的等温过程中，若已知初态参数为p1、T1，终态压力为p2，问此过程中的膨胀功为多少？过程吸收的热量为多少？

2答：w?

?pdv?RgT1ln1v2vkJ/kg ?u?0 所以q?w?RgT1ln2kJ/kg v1v13．计算水的熵差时因为比体积变化量可以忽略不计，且cV?cp，所以由此得到其计算公式为

?s?cplnT2，问此推理有无错误？水的熵变公式是否对？ T1答：错，水不是理想气体，应由第一定律表达式Tds?du?0出发，水的热力学能近似等于焓且为

cpdT，故当比热容取常数时有?s?cpln

T2 T14．已知空气在某可逆的热力过程中，由初态的p1?0.1 MPa、T1?300 K变化到终态的

p2?0.4 MPa、T2?430 K，试估计此过程是否与外界交换热量？方向如何？

答：法1 用熵计算判断

?s?cplnT2p?Rgln2 T1p1?1.003ln故有热交换且放热

4300.4?0.287ln??0.0368 kJ/(kg?K) 3000.1方法2 比较法判断 若绝热，则T2,s

p?T1(2)p1k?1k0.4?300()0.11.4?11.4?445.2 K

17

因T2,T?T2?T2,s故放热

5．已知某冷凝器内水蒸气的参数为p?4241 Pa、t?30 ?C、h?2450 kJ/kg，问此状态下的干度为多少？熵为多少？比体积又为多少？

h?h'2450?125.66答：x?\??0.956 '2556.4?125.66h?h s?xs\?(1?x)s'?0.956?8.4546?(1?0.956)?0.4365?8.1018 kJ/(kg?K) v?xv\?(1?x)v'?0.956?32.93?(1?0.956)?0.0010043?31.48 m3/kg

6．参见试题二、6附图，已知pA?0.3 MPa、TA?458 K，两人争论空气流过图示绝热管道时，pB?0.45 MPa、TB?528 K。甲说图中的空气的流向为A→B，乙说图中的空气流向为B→A，请问甲和乙的判断谁对谁错。

答：取孤立系统后，设流向为A→B，则系统熵差为

试题二、6附图 ?sAB?cplnTBp5280.45?RglnB?1.003ln?0.287ln?0.0263 kJ/(kg?K) TApA4580.3A→B的判断对，甲对。

7．已知湿空气的参数为t?25 ?C、p?0.1 MPa、相对湿度??0.55，问此状态下水蒸气的分压力为多少？湿空气的露点温度为多少？含湿量为多少？焓为多少？（提示：查本大题前所附数据） 答：25℃ ps?3289 Pa pv??ps?0.55?3289?1809 Pa

td?10?1809?1227?(20?10)?15.2 ?C

2337?1227pv1809?0.622??0.0115 kg/kg( Ah)?1.003t?d(2501?1.86t) p?pv100000?1809 d?0.622?1.003?25?0.0115?(2501?1.86?25)?54.37 kJ/kg(A)

8．假设空气可以作为理想气体，现空气经历了一个绝热节流过程（见试题二、8附图），问随着压

18

力降低，B—B端空气的温度如何变化？（提示：焓的一般关系式为

dh?cpdT?[v?T(?v)p]dp） ?T答：取系统，以两端截面与管壁为边界，绝热 由能量守恒 dh?0 (?T?v)h?T()p?v 对理想气体?p?T试题二、8附图 (Rg?v代入 )p??Tp(?T?v)h?T()p?v?v?v?0所以绝热节流后温度不变。 ?p?T也可直接根据焓变为0，由理想气体焓的计算式得到温度不变结论。

9．试在p—v图上示意性绘出压气机的理论耗功。并比较可逆等温压缩和可逆绝热压缩功何者为大？

答：因考虑吸气过程和排气过程，理论耗功为技术功，见图示。因面积a12sba大于面积 a12Tba，所以绝热压缩耗功比等温压缩耗功大。

试题二、9答图 10．什么叫绝热理论燃烧温度？

答：当燃烧反应系统在绝热条件下完全反应且不作有用功时，反应物能够达到的温度称理论燃烧温度。

2006年度：

1．容积为1m3的刚性绝热容器，被隔板分为容积相等的两部分，其中一部分内有高压空气，压力为0.2MPa，温度为300K；另一部分内为真空。若将隔板抽去，使空气在容器内达到平衡。问容器内的空气压力变化、温度变化、热力学能变化各为多少？[所需数据见上注]

p1V10.2?106?0.5??1.161 kg 答：容器内空气质量：m?RgT1287?300系统：容器空间，绝热，功为0

能量守恒方程：?U?0 所以 T2?T1?300 K p2?mRgT2V2?1.161?287?300?0.1 MPa

1 19

?U?0

2．温度、压力为300K和0.1MPa的氧气和温度、压力为280K、0.1MPa的氮气按照1：4的质量比绝热混合，如果混合后的压力为0.1MPa，那么混合物的温度、定容比热容各为多少？[氧气的定容比热容为0.657kJ/(kg·K)；氮气的定容比热容0.742 kJ/(kg·K)] 答：wO2?1?0.2 wN2?1?0.2?0.8 1?4混合温度：1?0.657?(T2?300)?4?0.742?(T2?280)?0

T2?1?0.657?300?4?0.742?280?283.6 K

1?0.657?4?0.742cV,mix?0.2?0.657?0.8?0.742?0.725 kJ/(kg?K)

3．一热力循环经历了等熵压缩、可逆等压加热、等熵膨胀及可逆等压放热过程回到初始状态，试将此热力循环在p—v图和T—s 图上绘出。 答：图：见右。

4．容积为0.25 m3的金属储气瓶置于温度恒定为295 K的库房内，原来瓶内空气压力为0.6 MPa 。因瓶

上的阀门关闭不严而漏气，几天后压力下降为0.54 MPa。问容器内空气还有多少 kg ？[所需数据见上注]

答：取容器空间为系统，过程因缓慢进行，所以为等温过程，并假设空气状态为理想气体。

p2V0.54?106?0.25m2???1.595 kg

RgT2287?295

5．水蒸气在一绝热汽轮机内作功，测得进入汽轮机蒸汽焓为3052 kJ/kg，离开汽轮机蒸汽焓为2592 kJ/kg。问每kg蒸汽作功多少？

答：因过程绝热，根据能量方程，无论过程可逆与否均有：

wt?h1?h2?3052?2592?460 kJ/kg

6．当从温度为900K高温热源提取的热量为1000kJ时，该热量的火用（有效能）为多少？（无效能）火无为多少？假设环境温度为290K 。

答：热量的有效能的含义为最大可以作出的功，只有通过可逆机作功，根据卡诺定理，当高温热源

20