工程热力学1(答案)

南昌大学2007年攻读硕士学位研究生入学考试试题（答案及评分标准）报考专业：______________________ 考试科目：工程热力学 ( )
一、判断题（每题2分，共20分。

正确的打“√”，错误的打
“×”）
1. 水蒸气在定温过程中温度不变,则其热力学能也不变。

（×）
2. 熵增加的过程即为不可逆过程。

（×）
3. 不存在400℃的液态水。

（√）
4. 湿空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的含量就越大。

（×）
5. 经不可逆循环，系统与外界均无法恢复原状态。

（×）
6. 理想气体只有取定比热容，才能满足迈耶公式。

（×）
7. 闭口绝热系的熵不可能减少。

（√）
8. 一切不可逆循环的热效率。

（×）
9. 若收缩喷管进口截面参数不变，背压提高，则喷管流量下降。

（×）
10. 从热力学角度看，用电加热取暖比用煤燃烧取暖合理，因煤的
不完全燃烧会带来损失，而电能可100％地转变为热量。

（×）
二、选择题（每题3分，共30分。

每个题目只有一个选项最符合
题意，请将其序号填在括号内）
1. 闭口系统经历一可逆变化过程，系统与外界交换功量10KJ，热
量-10KJ，则系统熵变。

（ B ）
A．大于0 B. 小于0 C.等于0 D.无法确定
2. 可逆过程一定是（ D ）
A．非平衡过程 B. 存在着损耗的准静态过
程
C. 等温传热过程
D. 准静态过程
3. 质量不可能改变的系统是( A )
A．闭口系统 B. 开口系统 C. 绝热系统 D.以上全部是
4. 在保温良好，门窗密闭的房间内，启动一台打开门的冰箱，经
过一段时间运行，则室温将（B）
A．降低 B. 升高 C. 不变 D. 不确定
5. 在不可逆过程中，系统的熵（D）
A．增大 B. 减少 C. 不变 D.不确定
6. 适用于（B）
A. 理想气体、闭口系统、可逆过程
B. 理想气体、定比热容、闭口系统、可逆过程
C. 任意气体、闭口系统、任意过程
D. 任意气体、定比热容、闭口系统、可逆过程
7. 湿空气加热，从状态1变化到状态2，其相对湿度（C）
A． B. C. D.
8. 某理想气体自状态1经历可逆多变过程到达状态2，其温度下
降、熵增大，则气体（B）
A. 压力升高、比体积增大、对外做正功、多变指数n为
正；
B. 压力降低、比体积增大、对外做正功、多变指数n为正；
C. 压力降低、比体积减小、对外做负功、多变指数n为
正；；
D. 压力升高、比体积减小、对外做负功、多变指数n为负；
9. 未饱和湿空气是指（A）
A. 湿空气中水蒸气的分压力小于与干球温度相对应的水蒸气
饱和压力的空气；
B. 湿空气中水蒸气的分压力小于与湿球温度相对应的水蒸气
饱和压力的空气；
C. 湿空气的压力达到与干球温度相对应的水蒸气饱和压力的
空气；
D. 湿空气的压力小于与湿球温度相对应的水蒸气饱和压力的
空气。

10. 有位发明家声称他设计了一种机器，当这台机器完成一个循环
时，可以从单一热源吸收1000KJ的热，并输出1200KJ的功，这台
热机(C)
A．违反了热力学第一定律
B. 违反了热力学第二定律
C. 违反了热力学第一定律和热力学第二定律
D. 即不违反热力学第一定律也不违反热力学第二定律
三、简答及作图题（每题6分，共30分）
1. 某理想气体经历如图所示过程1－2，请在图上用面积表示所耗
过程功w。

并简要说明理由。

答：过点2做等容线，过点1做等温线。

则有：
（3分）
T
c
b
a
1’
2
1
等容线
S
答：过点1做等容线，过点2做等温线。

则有：
（3分）
（3分）
T
2
1
S
等容线
2’
c
b
a
（3分）
T
2. 如图所示为一压缩过程1－2，若过程为可逆时，问该过程是吸
热还是放热？若过程为不可逆绝热过程，两者区别何在？哪个过程
耗功大？为什么？
P2
2
P1
1
S
T
答：若为可逆过程，因，由可知，该过程为吸热过程。

（2分）
若为不可逆绝热过程，则两过程的初终态相同，但过程不同，耗功及与外界交换的热量也不同。

具体分析如下：
可逆时：
不可逆绝热时：
显然，，即不可逆耗功大。

（4分）
3. 状态量（参数）与过程量有什么不同？常用的状态参数哪些是
可以直接测定的？哪些又是不可直接测定的？
答：状态参数是状态量，过程中状态参数的变化仅仅取决于初终态，而与过程经过的路径无关。

过程量是过程中表现出来的量，其变化量不仅与初终态有关，而且与过程经过的路径有关。

（3分）常见的状态参数中，压力、温度和比体积可以直接测定，而热力学能、焓和熵不可直接测定。

（3分）
4. 利用下表的氧气的平均比定压热容表，求1kg氧气定压下从
135℃加热到300℃所吸收的热量。

t /℃
KJ/(kg.k)
100 0.923
200 0.935
300 0.950 答：
5. 试将满足以下要求的多变过程在p－v图和T-s图上表示出来
（先标出四个基本热力过程，画出满足要求的一个过程即可）。

工质压缩、放热，且升温。

答：
P
n＝0
n＝1
n＝k
V
n＝0
n＝1
n＝k
S
T
（3分）
（3分）
四、计算题（70分）
1、如图所示，两端封闭而且具有绝热壁的气缸，被可移动、无摩擦
的、绝热的活塞分为体积相同的A,B两部分，其中各装有同种理想气体1kg。

开始时活塞两边的压力、温度都相同，分别为0.2MPa，20℃，现通过A腔气体内的一个加热线圈，对A腔气体缓慢加热，则活塞向右缓慢移动，直至时，试求：
（1）A、B腔内气体的终态容积各是多少？
（2）A、B腔内气体的终态温度各是多少？
（3）过程中供给A腔气体的热量是多少？
（4）A、B腔内气体的熵变各是多少？
（5）整个气体组成的系统熵变是多少？
设气体的比热容为定值， (25分)
A
B
解：
（1）因为B腔气体进行的是缓慢的无摩擦的绝热过程，所以它经历的是可逆绝热，即等熵过程。

而A腔中的气体经历的是一般的吸热膨胀多变过程。

先计算工质的物性常数。

（5分）
于是：
（5分）
（2）
（5分）
（3）
取气缸内的整个气体为闭口系，因为过程中不产生功，所以：
（5分）
（4） A腔气体的熵变为：
B腔气体为可逆绝热过程，故
（4分）
（5）整个气体的熵变为：
（1分）
2、用电炉加热2kg空气，使其温度从20℃定压升高到90℃，试求
电炉提供的能量和加热过程引起的做功能力损失，并将做功能力损失表示在T-S图上。

（空气的比定压热容，环境温
度℃），设电炉保持1100K的温度。

(20分)
解：
s
T
T0
Tr
I
5分
3、两个质量均为m，比热容均为c且为定值的物体，A物体初温为
TA，B物体初温为TB，（TA>TB），用他们做可逆热机的有限热源和有限冷源，热机工作到两物体温度相等时为止。

（1）证明平衡时的温度；
（2）求热机做出的最大功；
（3）如果两物体直接接触进行热交换至温度相等时，求平衡温度及两物体总熵的变化量。

(25分)
解：
（1）取A、B物体及热机、功源为孤立系，则：
（10分）
（2）设A物体放出的热量为Q1，B物体放出的热量为Q2，则有：
热机为可逆热机，其做功量为最大，故
（5分）
（3）平衡温度由能量方程式求得，即
（5分）
两物体组成系统熵的变化量为：
（5分）。