五． 计算题(4小题,共40分)
1、有一绝热刚性容器，有隔板将它分成A、B两部分，开始时，A中盛有
的空气，B中盛有
，
的空气。求打开隔板后两容器达到平衡时的温度和压力。（8分）
解：取A与B容器中的气体为系统，为闭口系统。由热力学第一定律Q=ΔU+W。由题意可知Q=0，W=0，故：ΔU＝0 即：ΔUA+ΔUB＝0
设空气终态温度为T，空气比热为定值。则有：
而
，
代入上式可得：
终态压力
2、绝热封闭容器中装有空气0.8kg，初温T1=300K，现通过叶轮搅拌由外界输入功30kJ，终态变为2。求容器中空气的熵变化及熵流和熵产。已知：cp = 1.005kJ /(kg·K)，cv =0.718kJ/(kg·K)。（10分）
解：以绝热封闭容器中空气为系统，由热力学第一定律可得：Q=ΔU+W。 由题意可知Q=0，故：ΔU＝-W 即：
0.8×0.718×(T2-300)=-(-30) 解得：T2=352.23K 空气的熵变为：
熵流为：由
，所以空气的熵产为：
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3、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；（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；（5）致冷系数；（6）相同温度范围内逆向卡诺循环的致冷系数。（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）致冷系数为：
（6）逆向卡诺循环的致冷系数
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，在保持空气温度不变的同时，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。（10分）（h-d图见附表）
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:
，
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（四）
一． 填空题(每空1分,共8分)
1、系统与外界之间没有任何 物质 和 能量 交换的系统，称为孤立系统。 2、方程式 q=Δh+wt适用于__一切__气体，__稳态稳流__过程。
3、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。 4、 温度 是判断热力系是否达到热平衡的依据。
5、湿空气加热过程的特征是湿空气的 含湿量 不变。 6、在喷管中，双原子气体的临界压力比为___0.528___。 二． 最佳选择题(6小题,每小题2分,共12分) 1、下列参数中属于过程量的是___C___。
（A）温度； （B）熵； （C）热量； （D）焓。
2、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。
3、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。
4、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。 5、对比态状态方程的形式是 D 。 （A）F(pr,Tr,z)=0； （B）
（C）； （D）F(pr,Tr,vr)=0。
6、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。
三． 判断题(10小题,每小题1分,共10分)
1、理想气体绝热节流后温度下降。 (_×_) 2、可逆过程一定是准静态过程 (_√_) 3、理想气体的
与状态无关。 (_×_)
4、关系式是正确的。 (_√_) 5、孤立系统的熵可以变大，可以不变，但决不会减少。 (_√_) 6、内能(U)是状态量。 (_√_) 7、对比参数表明了工质所处的状态偏离其临界状态的程度。 (_√_) 8、通用气体常数与气体种类无关。 (_√_) 9、温度相同的空气和氧气，其音速也相同。 (_×_)
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10、热泵的工作循环为正向循环。 (_×_)
四． 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。
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。
2、 对未饱和空气，湿球温度、干球温度及露点温度三者哪个大？哪个小？对于饱和空气，三者的大小将如何？
答：对未饱和空气，干球温度>湿球温度>露点温度 对饱和空气，干球温度=湿球温度=露点温度
3、 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。
4、 为什么工质流经渐缩喷管时，其出口速度不能超过当地音速？
答：气体流经渐缩喷管时，dc>0，df<0。而由管道截面变化与气流速度的变化遵循关系式。若出口速度超过当地音速，则马赫数M>1，则上述关系式不成立。因此，出口速度不能超过当地音速。
五． 计算题(4小题,每小题10分,共40分)
1、具有1kg空气的闭口系统，其初态容积为V1，终态容积为V2（V2＝10 V1），当初态和终态温度均为T时，当分别经过（a）可逆定温膨胀；（b）向真空自由膨胀时，求该闭口系统对外所作的功和熵变。 解：1.可逆定温膨胀：
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2. 向真空自由膨胀:
由于终态确定，熵的变化就确定，不论是否可逆，可用可逆定温过程来计算熵变。即：
2、某一动力循环工作于温度为1000K及300K的热源与冷源之间，循环过程为1-2-3-1。其中1-2为定压吸热过程，2-3为可逆绝热膨胀过程，3-1为定温放热过程。点1的参数是，点2的参数是cp=1.01 kJ/（kg·K）。求循环热效率及净功。 解：2-3为可逆绝热膨胀过程，则点3的压力：
。如循环中是1kg的空气，其
吸热量：放热量：
循环热
效率：
循环净功：
3、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）
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：
4、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。
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
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