3、门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行，若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面，感到凉爽。于是有人就想通过敞开冰箱大门降低室内温度的目的，你认为这种想法可行吗？请以门窗紧闭的房间为系统，利用热力学第一定律进行分析。
答：这种想法不可行的。根据热力学第一定律，选择房间为闭口系统，因为门窗紧闭，固可认为与外界之间没有热量交换，是绝热闭口系。由Q=ΔU+W,Q＝0，电冰箱工作消耗电功，W<0,可以得到ΔU>0。可见，在打开电冰箱后，房间内的空气温度最终会上升，因此通过敞开冰箱大门降低室内温度的想法是不可行的。
4、 在寒冷的阴天，虽然气温尚未达到0℃，但晾在室外的湿衣服会结冰，这是什么原因？
答：在寒冷的阴天，气温指的是室外空气的干球温度，而室外的湿衣服的温度是室外空气的湿球温度，虽然干球温度尚未达到0℃，但是其所对应的湿球温度已经达到或者低于0℃，所以晾在室外的湿衣服会结冰。
5、右图为蒸气压缩制冷循环的T-s图，试指出进行各热力过程相应设备的名称，并写出制冷量q2和制冷系数ε的计算式。
答：1-2过程的设备为压缩机， 2-3过程的设备为冷凝器， 3-4过程的设备为膨胀阀， 4-1过程的设备为蒸发器。
四．证明题(8分) 试证明服从范得瓦尔方程
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
6
（1）
气体服从范德瓦尔方程，则将式（2）代入式（1），可得
（2）
五．计算题(5小题,共42分)
1、系统经一热力过程，放热8kJ，对外做功26kJ.为使其返回原状态，对系统加热6kJ，问需对系统做功多少？（8分） 解：由Q=ΔU+W得
ΔU =Q- W =-8-26=-34kJ 对于返回初态的过程 ΔU’=-ΔU=34 kJ
W’ =Q’-ΔU’=6-34=-28 kJ 2、卡诺循环工作于600℃及40℃两个热源之间，设卡诺循环每秒钟从高温热源取热100 kJ。求（1）卡诺循环的热效率；（2）卡诺循环产生的功率；（3）每秒钟排向冷源的热量。（8分）
解：（1）卡诺循环的热效率：
（2）卡诺循环产生的功率： （3）每秒钟排向冷源的热量：
3、某一刚性绝热容器，有一隔板将容器分为容积相等的两部分，每一部分容积为0.1m3。如容器一边是温度为40℃，压力为0.4MPa的空气，另一边是温度为20℃，压力为0.2MPa的空气。当抽出隔板后，两部分空气均匀混合而达到热力平衡。求混合过程引起的空气熵的变化。（10分）
解：选取两部分空气为系统，由题意可得：
混合后，m=m1+m2=0.638kg，V=V1+V2=0.2m3 在绝热混合过程中，混合后的温度：
混合过程中熵的变化为
，
7
4、有两股空气，压力均为大气压力B=101325Pa，温度分别为40℃和0℃相对湿度均为40%，它们之间的干空气流量百分比依次为60%和40% 。求混合后的温度和相对湿度。设混合后的压力仍为大气压力。（h-d图见附表）（8分）
解：由已知，查焓湿图可得： d1＝19g/kg(a)，h1＝89kJ/kg(a) d2＝1.5g/kg(a)，h2＝4.0kJ/kg(a)
对于湿空气的绝热混合过程，建立热平衡和湿平衡方程
代入数据解得：dc＝12g/kg(a)，hc＝55kJ/kg(a) 再根据dc和hc查焓湿图得：
5、空气进入一渐缩喷管，进口空气的压力
。 ，温度
℃，流速
m/s，
；
喷管背压，若喷管出口截面积f2=100mm2。求（1）喷管出口的气流速度（2）喷管出口的质量流量。（8分）
解：空气为双原子气体，则临界压力
所以，渐缩喷管出口截面处的压力
出口流速：
出口的质量流量：
8
（三）
一． 填空题(每空1分,共8分)
1、 相互接触的物体，若它们处于热平衡，则它们的 温度 必相等。
2、 某工质在某过程种内能增加15KJ，对外作功15KJ，则此过程中工质与外界交换热量Q＝ 30 KJ。
3、 某种蒸气经历不可逆吸热过程后，其熵变ΔS 〉 0；过程的熵流Sf〉 0；过程的熵产Sg 〉 0
4、 在喷管中，双原子气体的临界压力比β＝_ 0.528 ___。
5、 对逆卡诺致冷循环，冷热源的温差越大，则致冷系数 越小 。 6、 当湿蒸汽的干度x＝0时， 工质全部为 饱和液体 。 二． 最佳选择题(6小题,每小题2分,共12分) 1、下列说法正确的是____C __。
（A）不可逆的热力过程是指工质热力过程逆过程无法恢复到初始状态的过程； （B）由于准静态过程都是微小偏离平衡状态的过程，故从本质上说属于可逆过程； （C）任何可逆过程都是准静态过程；
（D）平衡状态是系统的热力状态参数不随时间变化的状态。 2、卡诺循环在 T1 及 T2 两热源间工作，T1 ＝1273 K、T2 ＝293K，从热源 T1 放出每100 kJ热量中有___ B ____能够变成循环净功？
（A）－77 kJ； （B）77 kJ； （C）23 kJ； （D）－23 kJ。
3、适合于____C______。
（A）仅闭口系，可逆过程； （B）仅稳流系，理想气体； （C）仅闭口系，理想气体，可逆过程；
（D）闭口系或稳流系，理想气体，可逆过程。 4、某种理想气体，气体常数R＝ 0.277 kJ/(kg·K)，绝热指数k = 1.384，则cv＝___D ___。
（A）0.116 kJ/(kg·K)； （B）0.998 kJ/(kg·K)； （C）0.393 kJ/(kg·K)； （D）0.721 kJ/(kg·K)。 5、下列偏微分关系中，正确的是 C 。 （A）
； （B）
；
（C）； （D）。
6、湿空气在外界的总压力不变以及干球温度不变的条件下，湿球温度越低，其含湿量 B 。
（A）越大； （B）越小； （C）不变； （D）不确定。
三． 判断题(对的划√，错的划×。10小题，每小题1分,共10分)
1、混合气体中质量成分较大的组分，其摩尔成分也一定大。 (_×_) 2、系统经历一个不可逆过程后，无论如何都不能回到初态。 (_×_) 3、由于绝热压缩过程不与外界交换热量，故所消耗的技术功较等温过程小。 (_×_)
4、影响压气机容积效率的主要因素只是余隙容积的大小。 (_×_) 5、已知湿蒸汽的压力和温度就可以确定湿蒸汽的状态。 (_×_) 6、对比参数表明了工质所处的状态偏离其临界状态的程度。 (_√_)
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7、绝热节流前后工质的焓不变，是一等焓过程。 (_×_) 8、湿空气的相对湿度愈大，则其水蒸气分压力也愈大。 (_×_) 9、过冷温度愈低，蒸汽压缩式致冷循环的致冷系数就愈低。 (_×_) 10、工质在管道内流动，管道的最小截面即为临界截面。 (_×_) 四． 简答题(5小题,每小题6分，共30分) 1、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
2、与理想气体方程pv=RT相对照，范得瓦尔方程中，和b的引入各代表什么意义？
答：与理想气体方程相对照，范得瓦尔方程引入b考虑分子本身体积的修正项。b表示气体分子体积影响的修正值。它的存在使气体分子自由运动空间减小为（v-b）。引入考虑分子间相互作用力的修正项。由于分子间吸引力的作用使分子作用于壁面的压力减小，压力的减小正比于气体密度的平方，此外还与分子类型有关。以a表示分子间作用力强弱的特性常数，则压力减小量为：。
3、门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行，若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面，感到凉爽。于是有人就想通过敞开冰箱大门降低室内温度的目的，你认为这种想法可行吗？请以门窗紧闭的房间为系统，利用热力学第一定律进行分析。
答：这种想法不可行的。根据热力学第一定律，选择房间为闭口系统，因为门窗紧闭，固可认为与外界之间没有热量交换，是绝热闭口系。由Q=ΔU+W,Q＝0，电冰箱工作消耗电功，W<0,可以得到ΔU>0。可见，在打开电冰箱后，房间内的空气温度最终会上升，因此通过敞开冰箱大门降低室内温度的想法是不可行的。
4、已知湿空气的温度t和相对湿度φ。试说明根据已知条件计算求解该湿空气露点的方法。
答：根据湿空气的温度t，查饱和水蒸气表求得该温度下的饱和压力ps，根据pv＝φ·ps求得水蒸气分压力pv，然后查饱和水蒸气表求得该压力下的饱和温度即为该湿空气的露点温度td。
5、气体在喷管中流动，欲使超音速气流加速应采用什么形式的喷管？为什么？
答：气体在喷管中流动，则流速增大，即dc>0。气体在喷管中以超音速流动，则马赫数M>1。由管道截面变化与气流速度的变化关系式df>0，即选用渐扩喷管。
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可知：该喷管截面变化