（一）
一．填空题(每空1分,共8分)
1、 系统与外界之间没有__能量__传递和__物质__交换的系统，称为孤立系统。 2、 若已知工质的表压力为0.07MPa，当地大气压力为0.1MPa。则工质的绝对压力为 0.17 MPa。
3、 某工质在某过程中内能增加15KJ，对外作功15KJ，则此过程中工质与外界交换热量Q＝ 30 KJ。
4、 露点是对应于湿空气中水蒸气分压力下的 饱和 温度。 5、 当湿蒸汽的干度x＝1时， 工质全部为 干饱和蒸汽 。 6、 压缩因子z反映 实际 气体与 理想 气体的偏差程度。 二．单项选择题(6小题,每小题2分,共12分) 1、理想气体的焓是 C 的单值函数. （A）压力； （B）比体积；
（C）温度； （D）热力学能。
2、闭口系统从热源取热5000kJ，系统的熵增加为20 kJ/K，如系统在吸热过程中温度保持为300K，则这一过程是 B 。
（A）可逆的； （B）不可逆的； （C）不能实现的； （D）不能确定的。 3、湿空气加热过程的特征是湿空气的 B 不变。 （A）焓； （B）含湿量； （C）相对湿度； （D）温度。
4、用干、湿球温度计和露点仪对湿空气进行测量，得到3个温度：16℃，18℃，29℃，则干球温度t＝____C_____，湿球温度tw＝____________。 （A）16℃，18℃； （B）29℃，16℃； （C）29℃，18℃； （D）16℃，29℃。 5、多变过程是指 D 。
（A）一切热力过程； （B）一切可逆过程；
（C）一切不可逆过程； （D）一切符合的过程。
6、当空气以M<1的亚音速进入喷管而以M>1的超音速流出喷管时，流体速度 ，该喷管为 A 喷管。
（A）增大，缩放； （B）减小，渐扩； （C）减小，渐缩； （D）增大，渐缩。 三．简答题(5小题,每小题6分，共30分)
1、理想气体能否进行吸热而降温的过程？试用热力学第一定律解释之。
答：由热力学第一定律Q=ΔU+W。理想气体吸热，则Q>0，降温则ΔT<0，对于理想气体，热力学能是温度的单值函数，因此，ΔU<0。在此过程中，当气体对外作功，W>0，且气体对外作功大于热力学能降低的量，则该过程遵循热力学第一定律，因此，理想气体能进行吸热而降温的过程。 2、水在某温度条件下的饱和液体的焓为h’、熵为s’，饱和蒸汽的焓为h”、熵为s”，则此温度下，当湿蒸汽的干度为x时，请写出湿蒸汽的焓hx和熵sx的表达式。 答：湿蒸汽的焓和熵的表达式：
3、空气流经喷管，进口流速c1=0，进口压力为p1＝1MPa，出口压力为p2=0.5 MPa，请问应采用什么类型的喷管？（已知压力比β＝0.528）
1
答：临界压力： 所以应该采用渐缩渐扩喷管。
4、“对刚性容器中的水加热，使其在恒温下蒸发”。请判断该过程是否可逆，说明理由。
答：实现可逆过程的两个条件，一是过程没有势差，二是过程没有耗散效应。
如果水与加热热源之间没有温差，则该过程满足可逆过程的条件，是可逆过程；若水与加热热源之间有温差，则该过程不满足条件一，是不可逆过程。
5、试先在p-v图和T-s图上画出以自点1出发的四种基本热力过程的过程曲线的位置，然后在图上画出自点1出发的多变系数n＝1.6的压缩过程，并判断q，w，Δu的正负（工质为空气）。 答：q>0, w<0，Δu>0
四． 证明题(8分) 试证明服从范德瓦尔方程
的气体绝热自由膨胀时，
。
（提示：）
证明：气体绝热自由膨胀，则δq＝0，δw＝0。所以由热力学第一定律δq＝du+δw，可得du＝0。即
气体服从范德瓦尔方程，则将式（2）代入式（1），可得
（1） （2）
五． 计算题(共42分)
2
1、气体经历某一过程，在此过程中从外界吸热300kJ，同时气体的热力学能增加120 kJ，问：（1）此过程与外界交换的功量是多少？（2）经历此过程后，气体的比体积是增大还是减小了？（6分）
解：（1）由热力学第一定律 Q=ΔU+W,可得： W=Q-ΔU=300-120=180 kJ
（2）由（1）得：W>0,可知，比体积增大。
2、某热机循环，工质温度为TH=2000K的热源吸热QH，并向温度为TL=300K的热源放热QL。在下列条件下，试根据孤立系统熵增原理确定该机循环可能实现吗？是否是可逆循环？（1）QH＝1500 J，QL＝800 J；（2）QH＝2000 J，W0＝1800J（6分） 解：（1）将图中得热源、冷源和热机组成孤立系统，则
所以该循环可实现，但是不是可逆循环。 （2）由热力学第一定律 QL=QH-W=2000-1800=200（J）
该循环违背孤立系统熵增原理，故不能实现。
3、空气经历一个如图所示的动力循环。已知1-2为定熵过程，2-3为定温过程，3-1为定压过程，且：T1=1500K，T2=300K，p2＝1bar，将比热容当作定值比热容且绝热指数k＝1.4。求（1）p1；（2）循环的热效率η；（3）在T-s图上表示出该循环。（10分） 解：（1）由已知1-2为定熵过程，可得：
（2）循环吸热
循环放热
（3）
4、空调系统将温度为5℃，相对湿度为40％的室外空
气加热至25℃；然后，向空气流中喷入压力为400kPa的水蒸气，从而将最终的相对湿度又提高至40％。已知：B＝101325Pa。问：（1）如果室外空气进入空调系统时的体积流量为60m3/min，求加热空气所需的热流量；（2）计算喷入水蒸气的流量。（h-d图见附表）（8分）
3
解：由，从h-d图查得：h1＝11 kJ/kg(a)，d1＝2.2 g/kg(a) 将室外空气加热至t2＝25℃，可知；d2＝d1，从h-d图查得：h2＝31 kJ/kg(a) 向空气流中喷入水蒸气后，因温度保持不变，
从h-d图查得：h3＝45.5 kJ/kg(a)，d3＝8 g/kg(a) 室外空气的质量流量：
则干空气的质量流量：
加热空气所需的热流量：
喷入水蒸气的流量:
5、某蒸汽压缩式制冷机，用氨作致冷剂。致冷量为105kJ/h。冷凝器出口氨饱和液的温度为300K，压力为1.06MPa；节流后温度为260K，压力为0.255 MPa。经查表得：h1＝1570kJ/kg，h2＝1770 kJ/kg，h3=450 kJ/kg。试求：
（1）每千克氨的吸热量q2；（2）氨的质量流量；（3）压气机消耗的功率P；（4）冷却水带走的热量Q1；（5）致冷系数ε。（6）相同温度范围内逆向卡诺循环的致冷系数εc。（12分）
解：（1）每千克氨的吸热量：q2＝h1-h4＝1570-450＝1120（kJ/kg）
，
（2）氨的质量流量：
（3）压气机消耗的功率： （4）冷却水带走的热量为：
（5）制冷系数为：
（6）逆向卡诺循环的制冷系数
4
（二）
一．填空题(每空1分,共8分)
1、按照系统与外界之间物质和能量的交换情况，系统可分为开口系统、 闭口 系统、绝热系统、__孤立__系统。
2、露点是对应于湿空气中水蒸气分压力下的 饱和 温度。
3、工质在热机中经历一个不可逆循环回到初态，其熵的变化量总是__0__。 4、单位质量的理想气体被定容加热时，由于温度升高，则压强__增大__。 5、湿空气加热过程的特征是湿空气的 含湿量 不变。
6、对逆卡诺致冷循环，冷热源的温差越大，则致冷系数 越小 。
7.在最高温度与最低温度相同的所有循环中，以 卡诺 循环的热效率为最高。 二．最佳选择题(6小题,每小题2分,共12分)
1、理想气体在一个带活塞的气缸中膨胀，容器绝热，可以忽略热传递，则气体的温度 A 。
（A）减少； （B）保持不变； （C）增加； （D）无法确定。
2、对于水蒸气定压发生过程可分为三个阶段，下列选项中错误的是：___B___。 （A）未饱和水的定压预热过程； （B）未饱和水的定压汽化过程； （C）饱和水的定压汽化过程。 （D）水蒸气的定压过热过程。
3、在暖房温度和环境温度一定的条件下，冬天用热泵取暖和用电炉取暖相比，从热力学观点看 A 。
（A）热泵取暖合理； （B）电炉取暖合理； （C）二者效果一样； （D）无法确定。
4、以空气为工质所进行的某过程中，加热量的一半转变为功，则该过程的多变指数n为 D
（A）1.8； （B）1.6； （C）1.3； （D）0.6。
5、湿空气在总压力不变，干球温度不变的条件下，如果湿球温度越低，则其含湿量 B 。
（A）愈大 （B）愈小 （C）不变 （D）不确定
6、气体流经渐缩喷管而射向真空，则流速 ，流量 D 。 （A）增大，减小； （B）减小，增大； （C）减小，不变； （D）增大，不变。
三．简答题(5小题,每小题6分,共30分)
1、“对刚性容器中的水搅拌，使其在恒温下蒸发”。请判断该过程是否可逆，说明理由。
答：该过程是不可逆过程。因为对刚性容器中的水搅拌，机械功转变为热能，存在耗散效应，因而是不可逆过程。
2、 将p-v图表示的循环，如图所示，表示在T－s图上。图中：2-3，5-1，为定容过程；1-2，4-5为定熵过程；3-4为定压过程。
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