北京理工大学2004年攻读硕士研究生入学考试试题.doc
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北京理工大学2004年攻读硕士研究生入学考试试题
一、填空题
1、孤立系统是指（），简单热力系统是指（）。
2、用压力表测某容器内气体的压力，若表上的读数为0.7MPa，环境压力为101.32kPa，则容器内的气体压力为（）
3、若闭口系统的能量方程表示为q=，则其适用条件为（），若表示为dq=du+dw，则适用条件为（）
4、通用气体常数为（），若某气体近似看成由氮气，氧气，二氧化碳组成，且其体积比例为71：
6：
23，则该气体常数为（）
5、测得某理想气体的体积为1m3，压力为0.2MPa，温度为152℉，则此气体质量为（），气体常数为0.287kJ/（kg×K）。
（）
6、汽缸内1kg空气吸热12kJ，对外膨胀作功为6kJ，则空气的热力学能变化为（），如果其定容比热容为0.717kJ/（kg×K），则温度变化为（）
7、孤立系统的熵变是朝（）方向变化的，当闭口系统经历（）过程时，熵变为零。
8、压缩因子定义为（），理想气体的压缩因子为（）
9、热力学上相似的物质是指（）。
10、某汽轮机的蒸汽进口焓为3454kJ/kg，出口焓为2116kJ/kg，汽轮机散热量为20kJ/kg，当忽略蒸汽的进出口动能和位能差时，其轴功为（），技术功为（）。
11、理想气体绝热过程中的技术功和膨胀功的关系为（）。
二、简答题
1、当湿空气的压力为p，其中水蒸气的分压力为pv时，试写出含湿量与湿空气焓的计算式。
（干空气的气体常数为0.287kJ/（kg×K））定压比热容为1.004kJ/（kg×K）；水蒸气的气体常数为0.4615kJ/（kg×K），0℃时饱和水蒸气焓为2501kJ/（kg×K），水蒸气的定压比热容可近似取为1.86kJ/（kg×K）
2
1
4
3
T
s
2、卡若循环由哪几个过程组成，试将此循环在T-s图上绘出并说明由高温热源所吸取的热量Q1中的用为多少？
无为多少？
3、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，那么定压热效应和定容热效应之间有什么关系？
4、某气体经历一绝热节流过程，试列出其能量方程并说明在什么条件下节流后气体温度会随压力的下降而下降？
（已知焓的微分方程为）
5、一刚性绝热容器盛有高压空气，若打开阀门向外放气，试导出放气过程中容器内气体参数的变化规律（空气可视为理想气体）
6、若已知，试导出以（T，v）为变量的热力学能微分方程。
7、一刚性绝热容器被分成大小相同的两部分，分别盛有A气体和B气体，它们初始的压力相同，温度相同。
现让气体A和B混合，试求混合后的热力学能及熵的变化
8、某理想气体经历可逆循环1-2-3-1，4-5-6-4，设过程1-2和过程4-5为等温过程，且T1=T2=T4=T5，T3=T6；过程2-3和过程5-6为等压过程，过程3-1和过程6-4为等容过程，那么这两个循环的功是否相等？
T
1
定压
定容
s
9、理想气体的初态为1，试在T-s图上绘出其定压过程和定容过程线
10、试在p-v图和T-s图上会出理想混合加热循环图并说明压缩比，定容升压比和定压膨胀比的定义
三、计算题
1、已知初态为0.1MPa，温度为290K的空气在压缩机中被绝热压缩到0.5MPa，试分析此时的终态气温有无可能为423K？
最小可能的终温为多少？
（空气的cv=0.717kJ/（kg×K），R=0.287kJ/（kg×K）
2、有一活塞式压缩机能够提供0.6MPa的压缩空气。
压缩机的进口空气压力为0.1MPa，温度为25℃，若压缩机活塞排量为1.5升，余隙容积为0.09升。
试求此压缩机的1）余隙比；2）压缩比；3）容积效率；4）每生产1kg压缩空气所需要的功。
假设压缩过程和膨胀过程中多变指数均为1.3。
空气的cv=0.717kJ/（kg×K），R=0.287kJ/（kg×K）
3、图示汽缸内空气的体积为0.01m3，温度为17℃，初始空气压力为0.1MPa时弹簧处于自由状态。
现向空气加热，使汽缸内空气温度、压力升高并推动活塞上升而压缩弹簧。
已知活塞的面积为0.04m2，弹簧的刚度系数为50000N/m，外面的大气压力为0.1MPa。
试求当汽缸内压力达到0.3MPa时所需要对汽缸内气体加入的热量[空气的cv=0.717kJ/（kg×K），R=0.287kJ/（kg×K）]
4、已知压缩比为9.3的某汽油机理想循环，气体在压缩冲程的起点压力和温度分别为0.1MPa和35℃，现假设汽缸内工质为空气，且其比热容可视为定值，若加热过程中气体吸热量为625kJ/kg，试求此理想循环中1）各点的温度和压力；2）循环功；3）循环效率；4）假定加热过程中的热量数量可以近似看成为所吸收的热量，则该循环的效率为多少？
空气的cv=0.717kJ/（kg×K），R=0.287kJ/（kg×K）
5、已知一氧化碳在0.101325MPa，25℃时的标准热效率应为-283.19×103kJ/kmol，计算在0.10325MPa，150℃下的热效应（比热容为Cp,co=29.13kJ/（kmol×K），Cp,o2=29.34kJ/（kmol×K），Cp,co2=37.19kJ/（kmol×K）。
北京理工大学2004年攻读硕士研究生入学考试试题
一、填空题
1、孤立系统是指（系统和外界既无能量交换又无物质交换的系统），简单热力系统是指（热功转换所完成的功仅有一种方式的系统）。
2、用压力表测某容器内气体的压力，若表上的读数为0.7MPa，环境压力为101.32kPa，则容器内的气体压力为（8.0132×105Pa）
3、若闭口系统的能量方程表示为q=，则其适用条件为（任何工质的可逆过程），若表示为dq=du+dw，则适用条件为（任何工质的任何过程）
4、通用气体常数为（8.314J/（mol×K）），若某气体近似看成由氮气，氧气，二氧化碳组成，且其体积比例为71：
6：
23，则该气体常数为（260.4J/（kg×K））
5、测得某理想气体的体积为1m3，压力为0.2MPa，温度为152℉，则此气体质量为（2.05kg），气体常数为0.287kJ/（kg×K）。
[t℃=5/9（t℉-32）]
6、汽缸内1kg空气吸热12kJ，对外膨胀作功为6kJ，则空气的热力学能变化为（6kJ），如果其定容比热容为0.717kJ/（kg×K），则温度变化为（8.368K）
7、孤立系统的熵变是朝（增大的）方向变化的，当闭口系统经历（可逆）过程时，熵变为零。
8、压缩因子定义为（气体的比容与同温同压下理想气体的比容之比），理想气体的压缩因子为
（1）
9、热力学上相似的物质是指（满足对比态原理的工质）。
10、某汽轮机的蒸汽进口焓为3454kJ/kg，出口焓为2116kJ/kg，汽轮机散热量为20kJ/kg，当忽略蒸汽的进出口动能和位能差时，其轴功为（1318kJ/kg），技术功为（1318kJ/kg）。
11、理想气体绝热过程中的技术功和膨胀功的关系为（wt=kw）。
二、简答题
1、当湿空气的压力为p，其中水蒸气的分压力为pv时，试写出含湿量与湿空气焓的计算式。
（干空气的气体常数为0.287kJ/（kg×K））定压比热容为1.004kJ/（kg×K）；水蒸气的气体常数为0.4615kJ/（kg×K），0℃时饱和水蒸气焓为2501kJ/（kg×K），水蒸气的定压比热容可近似取为1.86kJ/（kg×K）
答：
含湿量
湿空气焓H=mah=[1.004t+d（2501+1.86t）]
2
1
4
3
T
s
2、卡若循环由哪几个过程组成，试将此循环在T-s图上绘出并说明由高温热源所吸取的热量Q1中的用为多少？
无为多少？
答：
卡若循环由两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程组成
Ex,Q=Q1-T0（S2-S1）Ax,n=T0（S2-S1）
3、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，那么定压热效应和定容热效应之间有什么关系？
答：
化学反应过程中，系统不做有用功，且反应前后系统温度不变时的反应热为热效应，若反应物为理想气体，则Qp-Qv=DnRT。
4、某气体经历一绝热节流过程，试列出其能量方程并说明在什么条件下节流后气体温度会随压力的下降而下降？
（已知焓的微分方程为）
答：
绝热节流过程的能量方程为：
dh=0，代入上述焓的微分方程可知：
当也即时，节流后温度降低。
5、一刚性绝热容器盛有高压空气，若打开阀门向外放气，试导出放气过程中容器内气体参数的变化规律（空气可视为理想气体）
答：
6、若已知，试导出以（T，v）为变量的热力学能微分方程。
答：
7、一刚性绝热容器被分成大小相同的两部分，分别盛有A气体和B气体，它们初始的压力相同，温度相同。
现让气体A和B混合，试求混合后的热力学能及熵的变化
答：
已知VA=VB，pA=pB，TA=TB，根据pV=nRT得nA=nB=n
因容器刚性绝热，Q=0，W=0，得DU=0即DU=nAcvA（T2-TA）+nBcvB（T2-TB）=0得TA=TB=T2
\kJ/K
s
T
1
5
2
3
4
6
8、某理想气体经历可逆循环1-2-3-1，4-5-6-4，设过程1-2和过程4-5为等温过程，且T1=T2=T4=T5，T3=T6；过程2-3和过程5-6为等压过程，过程3-1和过程6-4为等容过程，那么这两个循环的功是否相等？
答：
q31=cv（T1-T3）=q64，且v2/v1=v2/v3=T2/T3=T5/T6=v5/v4；
Ds12=RLn（v2/v1）=RLn（v5/v4）=Ds45；q12=T1Ds12=T4Ds45=q45；
q23=cp（T3-T2）=q56；所以q31+q12+q23=q64+q45+q56
即给定的两个循环的循环净热量相等，所以其循环净功相等。
T
1
定压
定容
s
9、理想气体的初态为1，试在T-s图上绘出其定压过程和定容过程线
答：
定压过程和定容过程线如图所示
s
T
1
5
2
3
4
10、试在p-v图和T-s图上会出理想混合加热循环图并说明压缩比，定容升压比和定压膨胀比的定义
v
1
p
2
3
4
5
答：
压缩比e=v1/v2
定容升压比l=p3/p2
定压膨胀比r=v4/v3
理想混合加热循环的p-v图
和T-s图如图所示。
三、计算题
1、已知初态为0.1MPa，温度为290K的空气在压缩机中被绝热压缩到0.5MPa，试分析此时的终态气温有无可能为423K？
最小可能的终温为多少？
（空气的cv=0.717kJ/（kg×K），R=0.287kJ/（kg×K）
解：
可逆绝热过程，熵流、熵产均为零，所以其熵增为零。
经可逆绝热压缩过程后的终态温度为。
而不可逆绝热过程，熵流为零，熵产大于零，所以熵增大于零。
经不可逆绝热压缩过程，压缩到同样终态压力p2后，因其Ds=cpln（T2¢/T2）>0，所以T2¢>T2=459.3K。
因此，在绝热条件下，终温不可能为423K。
2、有一活塞式压缩机能够提供0.6MPa的压缩空气。
压缩机的进口空气压力为0.1MPa，温度为25℃，若压缩机活塞排量为1.5升，余隙容积为0.09升。
试求此压缩机的1）余隙比；2）压缩比；3）容积效率；4）每生产1kg压缩空气所需要的功。
假设压缩过程和膨胀过程中多变指数均为1.3。
空气的cv=0.717kJ/（kg×K），R=0.287kJ/（kg×K）
解：
已知p1=0.1MPa，T1=25+273=298K，
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