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1、2018年中国科学技术大学工程科学学院833热工基础考研核心题库一、简答题1 试述孤立系统的熵増原理？什么是补偿过程？【答案】孤立系熵增原理是指，膨胀系统总熵减少的过程都不可能发生，理想情况也只能实现总熵不变。可逆实际上也是难以实现的，所以实际的过程总是朝着使系统总熵増大的方向进行。补偿过程指，如果某一过程的进行会导致孤立系中各物体的熵同时减少或各有增减，但其总熵减小，则这种过程不可单独进行，除非外界的熵减过程作为补偿，使孤立系统熵增大，至少保持不变。 2有一发动机工作于该发动机能否实现？【答案】故不可能实现。 的高温热源及的低温热源之间，吸热1000kJ 而作功700kJ 。问 3 闭口系统
2、从温度为300K 的热源中取热500kJ ，系统熵增加20kJ/K，问这一过程能否实现，为什么【答案】能实现。对于可逆过程的熵有：增为： 因此该过程可以实现。 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
3、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 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：第 2 页，共 71 页 则系统从热源取热时的可能达到的最小熵熵的表达式为：或 6 试分析下列各热力过程是否为可逆过程，如不可逆，请说明理由，若不一定可逆，说明在什么条件下可逆。（1）将热量从温度为的热源缓慢传递给处于平衡状态的的冰水混合物。（2）通过搅拌器作功使水保持等温的汽化过程。（3）在一绝热的气缸内进行无内、外摩擦的膨胀或压缩过程。（4）的水蒸气缓慢流入一绝热容器与的液态水相混合。缓慢加热到 （5）在一定容积的容器
4、中，将定量工质从（2）不可逆。属功转热过程。（3）不一定可逆，若过程为准静过程则可逆，否则不可逆。（4）可逆。（5）不一定可逆，若热源温度随时保持与工质相同，则可逆。 7 试述准静态过程与可逆过程的区别。【答案】（1）定义不同。准静态过程是一系列平衡态所组成的过程；可逆过程是如果系统完成某一热力过程后，再沿原路径逆向进行时，能使系统和外界都返回原来状态而不留下任何变化的过程。（2）要求条件不同。可逆过程要求系统与外界随时保持力平衡和热平衡，且不存在任何耗散损失，在过程中没有任何能量的不可逆损失；准静态过程的条件仅限于系统内部的力平衡和热平衡，在进行中系统与外界可以有不平衡势差，也可能有耗散现象
5、发生，只要系统内部能及时恢复平衡，其状态变化还是准静态的。（3）可逆过程是针对过程中所引起的外部效果而言的，准静态过程是针对系统内部状态变化而言的。（4）可逆过程一定是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。（5）实际过程总是在温差、压差作用下变化的，实际过程是偏离可逆过程的准静态。 相同点：对于热力系统而言，两个过程都是由一系列平衡态所组成的，在曲线表示，都可用确定的状态参数变化描述过程。 8 某完全气体初态压力为经绝热节流后压力为为在【答案】三条等压线如图所示。节流前节流后 图上都能用连续【答案】（1）不可逆。属有限温差下的传热过程，所以不可逆。 设环境压力为且请图上画出三条等压线，并表示
6、出绝热节流过程的做功能力损失的大小。说明为什么？ 损失即作功损失：二、计算题第 3 页，共 71 页9 写出开口系非稳定流动能量方程式，并由其导出稳定能量方程式。【答案】开口系非稳定流动能量方程式： 对于稳定流动，有故上式简化为： 或其积分形式为：对于单位质量流体工质为： 10如图所示，有一直立放置的气缸，在活塞和重物的重量作用下，气缸中氮气的压力为温度为容积为现突然从活塞上拿去一块重物，使活塞对气体的作用力降为气体发生膨胀推动活塞上升。设比热容为定值，膨胀过程中气体和外界的热交换可以忽略不计，试求当活塞和气体重新达到力平衡时气体的温度及气体所作的膨胀功。氮气的气体常数为热容比为 图【答案】以气缸中氮气为研宄对象，其状态方程为：对于绝热膨胀过程，其状态参数满足由此可得： 因此，当活塞和气体重新达到力平衡时气体的温度为： 在膨胀过程中，容积变为： 因此，当活塞和气体重新达到力平衡时气体所作的膨胀功为：第 4 页，共 71 页一、简答题考研试题
