《工程热力学与传热学》试题及答案

定温过程：T1?T2?573K

（2）气体对外所作的功及交换的热量：

WT?QT?p1V1lnV2V1?9.807?105?(2?0.1677)?ln5?529.4kJ

（3）过程中热力学能，焓，熵的变化为：

?U1?2?0,?H1?2?0,?S1?2?mRglnV2?0.9238kJ/K V12.解：（1）取A，B物体及热机为孤立系统， 则有：?Siso??SA??SB??SE?0， 其中：?SE?0，

因此：?Siso??SA??SB?mc?TmT1TmdTdT?mc??0

TBTTT2即： mcln?mcln?0，lnm?0

TATBTATB2或 Tm?1，所以 Tm?TATB

TATBTmTm（2）A物体为有限热源，过程中放出热量Q1，B物体为有限冷源，过程中要吸收热量Q2，并且：Q1?mc(TA?Tm),Q2?mc(Tm?TB)， 热机为可逆热机时，由能量守恒：

W?Q1?Q2?mc(T1?Tm)?mc(Tm?TB)?mc(TA?TB?2Tm)。

（3）两物体直接进行能量交换直至温度相等时，可列出能量守恒方程： mc(T1?T'm)?mc(T'm?TA) 因此： Tm?'TA?TB2

3.解：首先计算比热容比：??（1）对可逆绝热过程： 终温：T2?T1(Cp,mCV,m?33.44?1.33 25.121)??1?340K?()1.33?1?270K。 V22V1《工程热力学与传热学》期末复习题 第5页 共12页

对外所作的功：

W?mcV(T1?T2)?nCV,m(T1?T2)?1?10mol?25.12J/(mol?K)?(340?270)K?1758J3

熵的变化量：?S?0

（2）气体向真空自由膨胀，有W?0，又过程绝热，则Q?0，因此由闭口系能量方程Q?W??U，得?U?0。 即终温：T2?T1?340K 熵的变化量：

?S?m(cVlnT2T1?RglnV2V1)?mRglnV2V1?nRlnV2V1

?1?103mol?8.314J/(mol?K)?ln2?5.77kJ/K

4.解：（1）方法1：利用克劳修斯积分式来判断循环是否可行，

??QT?Q1T1?Q2T2?2000kJ?800kJ???0.585kJ/K?0

973K303K所以此循环能实现，且为不可逆循环。

或方法2：利用孤立系统熵增原理来判断循环是否可行，孤立系统由高温热源，低温热源，热机及功源组成，因此：

?Siso??SH??SL??SR??SW?Q1T1?Q2T2?0?0??2000kJ800kJ??0.585kJ/K?0973K303K 孤立系统的熵是增加的，所以此循环可以实现。

（2）若将此热机当作制冷机使用，使其逆行，显然不可能进行。也可借助与上述方法的任一种重新判断。

若使制冷机能从冷源吸热800 kJ，假设至少耗功Wmin，根据孤立系统熵增原理，

?Siiso??SH??SL??SR??SW?解得：Wmin?1769kJ。

Q1T1?Q2T2?0?0?800kJ?Wnet973K??800kJ?0

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