北京理工大学2007年攻读硕士研究生入学考试试题
一、填空题(以下每空一分,共计50分)
1. 工程热力学中，推动功是指( )；流动功是指( )。 2. 工质在流过一绝热节流阀的节流过程中压力下降，此过程中参数( )不变，当工质为理想气体时，参数( )也不变。
3. 通用气体常数值为( )；当某理想气体混合物的摩尔分数分别为：氧气6%、氮气75%、二氧化碳气体14%、水蒸气5%时，则该混合物气体的折合摩尔质量为( )，折合气体常数为( )，它的容积分数分别为( )；它的质量分数分别为( )。
4. 比热容c为常数的某理想气体，从初态经历一定容过程，达到终态时，其温度为( )，此过程中气体对外所作的膨胀功为( )；热力学能变化量为( )，与外界交换的热量为( )。
5. 初态温度为T1的流体，经过定压加热后温度上升到T2，如果此流体的比热容为常数，那么加热每kg流体所需要的热量为( )，熵变化量计算式为( )。
6. 将实际气体近似处理为理想气体的条件是( )。理想气体状态方程不能准确反映实际气体p，v，T之间关系的根本原因是在理想气体模型中忽略了( )和( )的影响。 7. 饱和水在定压汽化为饱和蒸汽过程中，其温度变化为( )；某压力下若饱和水焓为h?, 汽化潜热为?，则饱和蒸汽焓为( )；当湿蒸汽干度为x时湿蒸汽焓值为( )。
8. 相对湿度定义为( )；当湿空气处于饱和状态时，其相对湿度为( )；干空气的相对湿度为( )。
9. 通常规定稳定单质或元素的标准生成焓为( )，1mol甲烷完全燃烧所需要的空气量为( )mol；此空气量称为( )空气量。
10. 通常我们说汽油机的循环效率比柴油机的低，其主要理由是( )。汽油机的理想循环由( )过程组成，分别为( )；柴油机的理想循环由( )过程组成，分别为( )。
11. 活塞式压气机的气缸容积为V1，余隙容积为VC，进汽压力为p1，压缩后气体的出口压力为p2，那么该压气机的增压比为( )，排量为( )。压缩过程可以按可逆定温或可逆绝热进行，则压缩单位质量空气压气机耗功以( )过程为大。
12. 某汽轮机的蒸汽进口焓为3464kJ/kg，出口焓为2116kJ/kg，若每kg蒸汽在汽轮机中散热量为20kJ/kg，当忽略蒸汽的进出口动能差和位能差时，其轴功为( )，技术功为( )；当进入该汽轮机的蒸汽流量为80吨/小时，汽轮机的输出功率为( )。
13. 容积为V的绝热刚性容器内部被隔板分成均等的两部分，其中一侧有状态为p1,T1的理想气体，另一侧为真空，如果将隔板抽去，此容器内气体热力学能改变量为( )，温度变化为( )，焓的变化为( )，熵的变化量为( )。
14. 在系统从温度为1600K的热源中吸收热量为1000kJ的过程中，若该吸热过程为可逆且环境温度为290K时，此系统从热源获得的有效能为( )，无效能为( )；若热源与系统之间有200K的温差，则此系统从热源获得的有效能为( )，无效能为( )
15. 工质从同一初态1经历两个不同的热力过程达到相同的终态2，若其中一个过程为可逆，另一个过程为不可逆，则这两个过程的热力学能变化量是( )的，熵变化量是( )的。
16. 若对系统加热，则参数( )必定变大；若系统对外作膨胀功，则参数( )必定变大。 二、简答题(每小题5分，共计50分) 1、什么叫平衡状态？
2、若热力学第一定律表达式写作q=?u+∫pdv，那么该式的使用条件是什么？为什么？ 3、在使用理想气体状态方程时，方程式中各量的单位分别是什么? 4、对于二氧化碳气体，若已知在0～500℃范围内其平均定压比热容为1.040kJ/(kg?K)，在0～400℃范围内其平均比定压比热容为0.983kJ/(kg?K)，问它在400～500℃范围内的平均定压比热容和平均定容比热容各为多少？
5、气体从同一初态(s1,T1)分别经历可逆定压加热过程和可逆定容加热过程达到相同的s2，试在温熵图(T-s图)中定性绘出其过程线，并说明完成这两个过程时何者所需要的加热量大？哪个过程的终态的温度高?
6、已知空气在某可逆的热力过程中，由初态的p1=0.1MPa，T1=300K变化到终态的p2=0.4MPa，T2=430K，试估计此过程是否与外界交换热量？方向如何？
7、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，那么定压效应和定容效应之间有什么关系？ 8、一热力循环经历了等熵压缩、可逆定压加热及可逆定容放热过程回到初始状态，试在p-v图和T-s图上绘出此循环。
9、简要叙述未饱和水在压力低于临界压力条件下被定压加热到过热蒸汽过程中状态参数变化特点。 10、冷热不同的空气分别经两个管道进入一绝热混和器混合，若冷热空气的温度分别t1为和t2，质量流量分别为qm1和qm2，问混合后空气温度如何计算？ 三、计算分析题
1、已知气缸内有0.8kg氮气，温度为70℃，压力为0.2MPa。若将其分别通过定压加热和定容加热，使温度达到500℃。问采用这两种过程分别需要多少加热量？对外作功多少？(氮气的cv=742J/kg) 2、有一服从状态方程p(v-b)=RgT的气体(b为正值常数)，假定cv为常数。求证 (1)du=cvdT
(2)此气体经绝热节流后，温度一定升高。
3、两个质量相等、比热容相同且为定值的物体，A物体初温为Ta，B物体初温为Tb，用它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为止。 (1)证明平衡时的温度Tm=TaTb
(2)求热机作出的最大功量；
4、对一容积为0.3m3绝热刚性容器充氧气。充气气源的温度298K，压力0.4MPa。若充气前容器内为真空，那么当容器内压力达到0.35MPa时，充入了多少氧气？若充气前容器内还有氧气，温度为298K，压力为0.1MPa时，则容器内压力达到0.35MPa时，又能充入多少氧气？(氧气：cv=0.657kJ/kg)
北京理工大学2007年攻读硕士研究生入学考试试题
一、填空题(以下每空一分,共计50分)
1. 工程热力学中，推动功是指(工质流入(或流出)开口系统因机械位置发生变化而与外界传递的功)；
流动功是指(推动功之差，是稳定流动开口系统维持工质流动净付出的推动功)。 2. 工质在流过一绝热节流阀的节流过程中压力下降，此过程中参数(焓)不变，当工质为理想气体时，
参数(温度)也不变。
3. 通用气体常数值为(8.3145J/(mol?K))；当某理想气体混合物的摩尔分数分别为：氧气6%、氮气
75%、二氧化碳气体14%、水蒸气5%时，则该混合物气体的折合摩尔质量为(29.98kg/kmol)，折合气体常数为(277.32J/kg?K)，它的容积分数分别为(6% , 75% , 14%, 5%)；它的质量分数分别为(6.6%，72.5%，21.3%，3.1%)。 4. 比热容c为常数的某理想气体，从初态经历一定容过程，达到终态时，其温度为(
p2T1)，此过p1?p2?cT?1?)，与外界交换的热量为程中气体对外所作的膨胀功为(0)；热力学能变化量为(v1??p1?(cvT1??p2??1?)。 p?1?5. 初态温度为T1的流体，经过定压加热后温度上升到T2，如果此流体的比热容为常数，那么加热
每kg流体所需要的热量为(cp(T2-T1))，熵变化量计算式为(cplnT2)。 T16. 将实际气体近似处理为理想气体的条件是(分子间的距离足够远)。理想气体状态方程不能准确反
映实际气体p，v，T之间关系的根本原因是在理想气体模型中忽略了(分子本身所占有的体积)和(分子间的相互作用力)的影响。
7. 饱和水在定压汽化为饱和蒸汽过程中，其温度变化为(0)；某压力下若饱和水焓为h?, 汽化潜热为
?，则饱和蒸汽焓为(h′+?)；当湿蒸汽干度为x时湿蒸汽焓值为(x h?+(1-x) h′)。
8. 相对湿度定义为(绝对湿度与同温度下湿空气的最大绝对湿度之比)；当湿空气处于饱和状态时，
其相对湿度为(1)；干空气的相对湿度为(0)。
9. 通常规定稳定单质或元素的标准生成焓为(0)，1mol甲烷完全燃烧所需要的空气量为
(9.52mol)mol；此空气量称为(理论)空气量。
10. 通常我们说汽油机的循环效率比柴油机的低，其主要理由是(柴油机有很高的压缩比)。汽油机的
理想循环由(四个)过程组成，分别为(两个定容和两个定熵过程)；柴油机的理想循环由(四个)过程组成，分别为(两个定熵、一个定压和一个定容过程)。
11. 活塞式压气机的气缸容积为V1，余隙容积为VC，进汽压力为p1，压缩后气体的出口压力为p2，
那么该压气机的增压比为(p2/p1)，排量为(V1-VC)。压缩过程可以按可逆定温或可逆绝热进行，则压缩单位质量空气压气机耗功以(可逆绝热)过程为大。
12. 某汽轮机的蒸汽进口焓为3464kJ/kg，出口焓为2116kJ/kg，若每kg蒸汽在汽轮机中散热量为
20kJ/kg，当忽略蒸汽的进出口动能差和位能差时，其轴功为(1328kJ/kg)，技术功为(1328kJ/kg)；当进入该汽轮机的蒸汽流量为80吨/小时，汽轮机的输出功率为(2.9?104kW)。
13. 容积为V的绝热刚性容器内部被隔板分成均等的两部分，其中一侧有状态为p1,T1的理想气体，
另一侧为真空，如果将隔板抽去，此容器内气体热力学能改变量为(0)，温度变化为(0)，焓的变化为(0)，熵的变化量为((p1Vln2)/2T1)。
14. 在系统从温度为1600K的热源中吸收热量为1000kJ的过程中，若该吸热过程为可逆且环境温度
为290K时，此系统从热源获得的有效能为(818.75kJ/kg)，无效能为(181.25kJ/kg)；若热源与系统之间有200K的温差，则此系统从热源获得的有效能为(792.9kJ/kg)，无效能为(207.1kJ/kg)
15. 工质从同一初态1经历两个不同的热力过程达到相同的终态2，若其中一个过程为可逆，另一个
过程为不可逆，则这两个过程的热力学能变化量是(相同)的，熵变化量是(相同)的。 16. 若对系统加热，则参数(S)必定变大；若系统对外作膨胀功，则参数(V)必定变大。 二、简答题(每小题5分，共计50分) 1、什么叫平衡状态？
答：在不受外界影响的条件下，系统的状态能够始终保持不变，则系统的这种状态称为平衡状态 2、若热力学第一定律表达式写作q=?u+∫pdv，那么该式的使用条件是什么？为什么？ 答：因为w=∫pdv的条件是可逆过程，所以q=?u+∫pdv只能在可逆过程中使用。 3、在使用理想气体状态方程时，方程式中各量的单位分别是什么? 答：p：Pa v：m3/kg Rg： J/kg?K T：K 4、对于二氧化碳气体，若已知在0～500℃范围内其平均定压比热容为1.040kJ/(kg?K)，在0～400℃范围内其平均比定压比热容为0.983kJ/(kg?K)，问它在400～500℃范围内的平均定压比热容和平均定容比热容各为多少？ 答：cp500℃400℃?cp500℃0℃?500?cp400℃0℃?400500?400=1.268kJ/(kg?K) cv=cp-R=1.079kJ/(kg?K)
2v 2p 5、气体从同一初态(s1,T1)分别经历可逆定压加热过程和可逆定容加热过程T 达到相同的s2，试在温熵图(T-s图)中定性绘出其过程线，并说明完成这两个过程时何者所需要的加热量大？哪个过程的终态的温度高?
1 答：如右图所示
完成定容过程所需要的加热量大 定容过程的终态温度高
s1
6、已知空气在某可逆的热力过程中，由初态的p1=0.1MPa，T1=300K变
化到终态的p2=0.4MPa，T2=430K，试估计此过程是否与外界交换热量？方向如何？ 答：?s?cplns2
s
T2p4300.4?Rln2?1.004ln?0.287ln??0.036kJ?kg?K??0 T1p13000.1pv?mRgT，Rgpv该过程对外界放热 m??1.36kRgT7、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，那么定压效应和定容效应之间有什
么关系？
答：对于燃烧过程一般没有其他有效功输出，如果反应前后热力系温度不变，此时化学反应对外放热最大，特称此时的反应热为热效应Qp-Qv=?nRT 8、一热力循环经历了等熵压缩、可逆定压加热及可逆定容放热过程回到初始状态，试在p-v图和T-s图上绘出此循环。
T p 3 答：
2 3 2
1
1 v s
9、简要叙述未饱和水在压力低于临界压力条件下被定压加热到过热蒸汽过程中状态参数变化特点。
答：未饱和水定压加热为饱和水的预热阶段温度升高，比体积、焓、熵增大； 饱和水定压加热为饱和蒸汽的汽化阶段温度不变，比体积、焓、熵增大； 饱和蒸汽定压加热为过热蒸汽的过热阶段温度升高，比体积、焓、熵增大。
10、冷热不同的空气分别经两个管道进入一绝热混和器混合，若冷热空气的温度分别为t1和t2，质量流量分别为qm1和qm2，问混合后空气温度如何计算？
答：取定值比热容，由能量方程qm1(t-t1)= qm2(t2-t)得混合后空气温度：t=
qm2t2?qm1t1qm1?qm2
三、计算分析题
1、已知气缸内有0.8kg氮气，温度为70℃，压力为0.2MPa。若将其分别通过定压加热和定容加热，使温度达到500℃。问采用这两种过程分别需要多少加热量？对外作功多少？(氮气的cv=742J/kgK) 解：R=
8314?296.9J/(kg?K)；cp?Rg?cv?742?296.9?1038.9J/(kg?K) 28?U=mcv(t2-t1)=0.8?742(500-70)=255248J；?H=mcp(t2-t1)=0.8?1038.9(500-70)=357381.6J 定容过程Q=?U=255248 J，W=0
定压过程Q=?H=357381.6 J，W=Q-?U=102133.6J
2、有一服从状态方程p(v-b)=RgT的气体(b为正值常数)，假定cv为常数。求证 (1)du=cvdT
(2)此气体经绝热节流后，温度一定升高。 解：(1)du?cvdT??T????p???RgT??pdv?cdT??pdv?cvdT v?????v?b????T?v???RgT???v??dp?cdT?v?(2)dh?cpdT??v?T??p???dp?cpdT?bdp
?Tp??p??????绝热节流dh=0，dp?0，由上式可知，dT?0
3、两个质量相等、比热容相同且为定值的物体，A物体初温为Ta，B物体初温为Tb，用它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为止。 (1)证明平衡时的温度Tm=TaTb
(2)求热机作出的最大功量；
证明：取A，B物体及热机、功源为孤立系，则?Siso=?SA+?SB+?SE+?SW=0 因 ?SE=0，?SW=0则 ?Siso=?SA+?SB=mc
2?TmTaTmdTTTdT+mc?=mclnm+ mclnm=0
TbTTTaTbTT得：lnm=0 或 m=1，即 Tm=TaTb
TaTbTaTb(2)A物体在过程中放出热量Q1=mc(Ta-Tm)，B物体在过程中吸收热量Q2=mc(Tm-Tb)
热机为可逆热机时，其做功量最大，得Wmax=Q1-Q2=mc(Ta-Tm)-mc(Tm-Tb)=mc(Ta+Tb-2Tm)
4、对一容积为0.3m3绝热刚性容器充氧气。充气气源的温度298K，压力0.4MPa。若充气前容器内为真空，那么当容器内压力达到0.35MPa时，充入了多少氧气？若充气前容器内还有氧气，温度为298K，压力为0.1MPa时，则容器内压力达到0.35MPa时，又能充入多少氧气？(氧气：cv=0.657kJ/kgK) 解：R=8314/32=259.8J/(kg?K)，由能量方程可得u=hin，cvT=cpTin，T=cpTin/cv=1.4?298=417.2K
2pV0.35?106?0.3??0.9687kg 当容器内压力达到0.35MPa时，充入的氧气为m?RT259.8?417.2
若充气前容器内还有氧气，由能量方程可得(mu)2-(mu)1=(mh)in，(mcvT)2-(mcvT)1=(mcpT)in， (mT)2-(mT)1=(m?T)in，m2T2-m1T1=(m2-m1)?Tin，m2T2=(m2-m1)?Tin+m1T1，
cvT=cpTin，T=cpTin/cv=1.4?298=417.2K