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1、2017年北京理工大学机械与车辆学院815工程热力学(不含传热学)考研强化模拟题一、简答题1 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： 2 水蒸气的朗肯循环，其放热过程为定温过程，吸热过程也有部分是等温的，而人们又常说定温吸热和定 温放热最为有利，可是为什么在大多数情况下蒸汽循环反较柴油机循环的热效率低？【答案】卡诺循环的
2、吸热过程和放热过程都是等温进行的，卡诺循环热效率也是最高的，但是并不代表等温吸热 和等温放热就一定有利，真正决定热效率的要看吸热量和放热量的多少。吸热越多、放热越少，则循环的热效率 就越尚。蒸汽循环与柴油机循环相比，在放热过程中，蒸汽动力循环工质的放热温度与环境介质的吸热温度温差较小，且工质保持定温，所以放热量小。而柴油机循环的放热过程接近定容，放热的终了，排气温度仍然高于环境的温 度，所以放热量较高。但是在吸热过程中，蒸汽动力循环吸热过程温度较低，而柴油机循环中采用吸热前压缩气 体，使气体的平均吸热温度提高，在吸热量上比起蒸汽循环要多得多。所以在大多数情况下，蒸汽动力循环反较 柴油机循环的热
3、效率低。3 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。4 试证明在压缩比【答案】 相同的情况下，活塞式内燃机定容加热理想循环与卡
4、诺循环有相同的热效率。这是否说明定容加热理想循环达到了卡诺循环的理想水平？为什么？ 但不能说明定容加热理想循环已达卡诺循环水平，因为远远高于而在相同温度区间到）内，将大大高于 5 理想气体的ClBcv为温度的单值函数。试问对确定的一种理想气体而言，温度的关系如何？用数学表达式说明。【答案】（1）（2）对于确定的一种理想气体，为定值。所以因为是温度的单值函数，所以及与与温度无关。 是温度的单值函数。 6 热量和功有什么相同的特征？两者的区别是什么？【答案】热量和功是能量的不同表现形式，都是与过程有关的量。其单位是相同的。区别在于表现形式的不同。7 lkg 理想气体，从同一初态经过绝热过程膨胀到达
5、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 8 一个热力系统中熵的变化可分为哪两部分？指出它们的正负号。【答案】一个热力系统中熵的变化分为熵产和熵流两个部分。其中，熵产是不可逆因素引起的部分，只能为正，或为零。而熵流是由于热流进、流出系统所引起的系统熵变的部分，为正、为负、为零均可，视情况而定。9 在稳定流动能量方程式中，哪几项能量是机械能形式？【答案】稳定流动能量方程为： 上述方程式中，是机械能形式，三者分别代表进出口工质的动能差、热能差、开口系与外界交换的轴功。10试确定图上一组等温线簇
6、温度的大小和图上一组等容线簇比体积的大小。所以即【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1110kg 空气，初态为 【答案】依题意可知所以有： 其中则有：定容放热到后，再定压放热试求空气空气内能、焓、熵的变化量以及环境的熵变量。已知环境取空气的闭口系，则定容放热过程1-2满足热力学第一定律一、简答题考研试题
