【正文】 （ 10 分） 解： （ 1）畫(huà)出各過(guò)程的 pv 圖及 Ts 圖 （ 2）先求各狀態(tài)參數(shù) ? ?11 3155 0 0 m o l 8 .3 1 4 J/( m o l K ) 2 7 3 2 5 K2m6 .1 9 3 9 3 1 0 Pa 6 .1 1 a tmn R TpV? ? ? ???? ? ? 1 1 . 6 7 121 11 M Pa2 9 8 K 1 4 4 . 2 6 K6 . 1 1 M PapTT p ? ?? ??? ??? ? ? ??? ?????? 1 121 26 . 1 1 M P a2 m 5 . 9 0 6 m1 M P apVV p ??? ??? ? ? ??? ?????? 33 2 3 11 4 4 . 2 6 K 2 mT T V V? ? ? ? 3 35 0 0 m o l 8 .3 1 4 J/( m o l K ) 1 4 4 .2 6 K 2 9 9 8 5 5 Pa2mp ? ? ??? 等溫過(guò)程 ：熱量 =膨脹功 =技術(shù)功 31 2 2 3 2 3 2 3233ln2m5 0 0 m o l 8 . 3 1 4 J /( m o l K ) 1 4 4 . 2 6 K l n5 . 9 0 6 m6 4 9 . 4 k JTVQ Q Q Q W n R TV? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ??? 所以，放熱 ? ?? ?? ? ? ?1 2 2 3 1 2 2 33122ln5 0 0 m o l 3 4 . 1 8 6 8 J /( m o l K ) 2 9 8 1 4 4 . 2 6 K 6 4 9 . 4 k J3 1 6 . 1 2 k JTVmW W W U U WVn C T T n R TV? ? ?? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? 1 3 1 3 1 36 4 9 . 4 k J 3 1 6 . 6 2 k J 9 6 5 . 5 2 k JU Q W? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?1 3 3 139 6 5 . 5 2 k J 2 9 9 . 8 5 5 6 1 9 . 3 9 3 k P a 2 m1 6 0 4 . 6 k JpmH n C T T U p V?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? 331311l n l n14 4. 26 K50 0 m ol 3 4. 18 68 J/ ( m ol K ) l n298K4. 56 kJ/KVmTVS n C RTV???? ? ?????? ? ? ? ??? （ 10 分）壓氣機(jī)空氣由 P1=100kPa， T1=400K，定溫壓縮到終 態(tài) P2=1000kPa，過(guò)程中實(shí)際消耗功比可逆定溫壓縮消耗軸功多 25%。由于缸壁充分導(dǎo)熱，所以缸內(nèi)的氣體在熱力變化過(guò)程中的溫度是不變的。 答：正確。 卡諾循環(huán)由 （兩個(gè)可逆定溫和兩個(gè)可逆絕熱） 熱力學(xué) 過(guò)程組成 。 氮?dú)饪梢?為理想氣體 ，已知?dú)怏w常數(shù) Rg,N2 = 297 J/(kg pvTs11 pv1n = 0n = 1n = k???n( 1 )( 2 )Ts1n = 0n = 1n = k???n( 1 )( 2 ) 答： (1) kn? ； (2) kn??1 評(píng)分：四條基本線(xiàn)（ 2 分）兩條曲線(xiàn)（ 2 分） n 取值（ 1 分） 2. 如圖所示 T－ s 圖上理想氣體任意可逆過(guò)程 1－ 2 的熱量如何表示？熱力學(xué)能變化量、焓變化量如何表示？若過(guò)程 1－ 2 是不可逆的，上述各量是否相同？ (請(qǐng)寫(xiě)出簡(jiǎn)明的作圖方法。（ 2 分） 證明：TTwqTT TR ????? 2221 2?，當(dāng) 2q 不變， T? ? 時(shí)， ?w 、 ?R? 。 1 分 4. 剛性絕熱容器中間用隔板分為兩部分， A 中存有高壓空氣， B 中保持真空，如 右 圖所示。K)， k =，試求空氣的最小質(zhì)量流量。 答： Brayton 循環(huán) 的熱效率僅隨增壓比的升高而升高，當(dāng)增溫比一定時(shí)增壓比存在一最大值，此時(shí)的熱效率稱(chēng)為 極限熱效率 。 A. 分子占有體積和分子間有作用力 B. 分子占有體積和壓縮因子等 1 C. 壓縮因子等于 1 和分子間有作用力 D. 以上選擇都不對(duì) 二、 作圖題 （ 10 分 , 每題 5 分 ） 1． 定性地畫(huà)出具有回?zé)岬娜細(xì)廨啓C(jī)裝置示意圖 。 A. 熵變小于零 B. 循環(huán)熱小于 5KJ C. 熵變大于零 D. 循環(huán)熱等于5KJ 13．空氣的平均分子量為 , 定壓比熱 pc =1004 J/(), 其定容比熱為 ___ A ____ J/()。 A. n p??v B. n p? v C. 1n nkc?? ? p D. 1n nkc?? ? V 5．在壓縮比相同、吸 熱量相同時(shí)，定容加熱循環(huán) （ Otto） 、定壓加熱循環(huán) （ Diesel） 和混合加熱循環(huán)的效率 ( tV tp tm? ? ?、 、 )大小依次為 _____ B _____。還有蒸汽輪機(jī)排汽為飽和濕蒸氣，排汽壓力 P2↓ ，取決于排氣溫度 t2↓, 這個(gè) t2總要比冷卻水溫高，才能有效冷卻放熱，而冷卻水溫度只能維持在 0350C，必須在零度以上。 4．二者差別在于起因不同。 (10 分 ) 五、某熱機(jī)在每個(gè)循環(huán)中從 T1=600K 的高溫?zé)嵩次?Q1=419kJ 的熱量和可逆地向T2=300K 的低溫?zé)嵩醇僭O(shè)分別排出 (1)Q2=； (2) Q2=； (3) Q2= 熱量，請(qǐng)用兩種方法計(jì)算證明，在這三種情況中，哪個(gè)是不可逆的、哪個(gè)是可逆的和哪個(gè)是不可能的？并對(duì)不可逆循環(huán)計(jì)算出其不可逆損失，大氣環(huán)境溫度 T0=300K（ 20 分） 六、溫度為 300K 天然氣（甲烷）絕熱節(jié)流后壓力由 4MPa 降為 2MPa，試求 (1)節(jié)流造成天然氣比熵的增加 Δ S； (2)節(jié)流造成天然氣熵產(chǎn) Sg； (3)如果天然氣由上述參數(shù)經(jīng)過(guò)膨脹透平進(jìn)行可逆絕熱膨脹，壓力也降為 2MPa，那么每 kg 天然氣將能作出多少功？ (4)將節(jié)流過(guò)程和可逆絕熱膨脹過(guò)程分別畫(huà)在 TS圖和 PV圖上。 A、 χ =1 B、 χ 1 C、 χ 1 漸縮噴管出口氣體的流速是（ ）。 理想氣體絕熱節(jié)流后溫度不變（ ）。一、是非判斷 ： 是在（ ）內(nèi)畫(huà) “ ＋ ” 號(hào)，非在（ ）內(nèi)畫(huà) “ — ” 號(hào)，每題 1 分，共 10 分 熱力系是指所有參與熱力過(guò)程的物體群（ ）。 在 φ =1時(shí)，干球溫度 t濕球溫度 tw和露點(diǎn)溫度 td不相等（ ）。 A、 M1 B、 M1 C、 M=1 不可逆循環(huán)的熵產(chǎn)必然是 （ ）。天然氣（ 甲烷）視為定比熱理想氣體， κ 0=， Rg= / (kg 熵流來(lái)自熱力系與外界間的相互作用（熱量交換、質(zhì)量交換）引起的熵的變化量；熵產(chǎn)來(lái)自熱力系內(nèi)部不可逆因素（內(nèi)摩擦、內(nèi)熱流等）所造成 的熵的產(chǎn)生量。綜合這些因素之后，排汽溫度 t2大約為 300C 左右。 A. tp tm tV? ? ??? B. tV tm tp? ? ??? C. tp tV tm? ? ??? D. tV tp tm? ? ??? 6． 對(duì)于閉口系 絕熱過(guò)程， 錯(cuò)誤的 表述是 D 。 A. 717 B. C. 1006 D. 2020 14.、熱量 (Ex,Q) A 。 并在 Ts 圖上定性地畫(huà)出各個(gè)不同的熱力過(guò)程，并說(shuō)明這些過(guò)程各在哪個(gè)部件內(nèi)完成的，其特點(diǎn)是什么 ？ 氣輪機(jī) 壓氣機(jī) 燃燒室 1 2 5 364回?zé)崞? 2． 在 Ts 圖上表示每公斤理想氣體由狀態(tài) 1 等熵可逆膨脹到狀態(tài) 2 時(shí)膨脹功的大小。當(dāng)增壓比從最?。ǖ扔?1）變到最大時(shí)，循環(huán)功并非單調(diào)增，而是在增壓比最小與最大值間存在一最佳增壓比，此時(shí)循環(huán)功最大。 12 34○ S v p ○ S ○ P ○ P 解： 1 21 1 2 9 3 .1 5 8 5 3 1 .0 3k kpT T Kp???? ? ? ????? 1432 2 9 3 .1 5 / 5 3 1 .0 3 1 0 7 3 .1 5 5 9 2 .4 3TT T KT? ? ? ? ? ?3 4 2 1( ) 1 0 0 4 1 0 7 3 . 1