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01

基本概念与定义

3 题
G-002

2009 简答 6 · 三块压力表读数是否自洽

西交 2009 C · 概念
题干

容器被隔板分成 A、B 两室。当地大气压 pb = 0.1013 MPa;表1(A 室)pe1 = 0.294 MPa,表2(B 室)pe2 = 0.04 MPa,表3 pe3 = 0.38 MPa。判断这组测量数据是否正确,并说明理由。

错在哪

把三个表压当成互相独立的数,没有先用"绝对压 = 表压 + 大气压"统一成绝对压,再检查三者必须满足的压差关系。

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  1. 统一到绝对压:pA = pb + pe1 = 0.1013 + 0.294 = 0.3953 MPa;pB = pb + pe2 = 0.1013 + 0.04 = 0.1413 MPa。
  2. 三块表不独立:表3 若装在隔板上(测两室压差),必须满足 pe3 = pA − pB = 0.3953 − 0.1413 = 0.254 MPa。题给 0.38 MPa,对不上。
  3. 反过来验:若以表1、表3 为准,pB = pb + pe3 = 0.4813 MPa,则两室压差 pB − pA = 0.086 MPa,也与表2 的 0.04 MPa 对不上。
  4. 结论:数据不正确,至少有一块表失准(0.38 MPa 与 0.04 MPa、0.294 MPa 三者无法同时成立)。
一句话提醒

表压是相对量,任何两个表之间都有约束;先换成绝对压再检查,不要逐个孤立地看。


考场写法

pA = pb + pe1、pB = pb + pe2、pe3 = pA − pB 三式必须同时成立;代入得 pe3 应为 0.254 MPa ≠ 0.38 MPa,故不正确。

G-008

2010 填空 2 · 靠压力表读数判断泄漏

西交 2010 C · 概念
题干

某人通过观察压力表的读数检验压力容器的密封性,初始读数 450 kPa,放置 12 小时后为 449.5 kPa,假定容器所处的环境温度维持不变,判断泄漏情况:____(填"泄漏""不泄漏"或"无法判断")。

错在哪

只想到"压力降 = 漏气",忽略了表压是相对量,读数还受当地大气压影响。

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无法判断。表压 pe = p − pb,读数从 450 降到 449.5 kPa,既可能是容器内绝对压下降(泄漏),也可能是当地大气压 pb 升高了 0.5 kPa(天气变化)而容器内绝对压不变。题目只保证"环境温度不变",没有保证 pb 不变,因此仅凭表压读数无法区分两种原因。

一句话提醒

只有"绝对压下降"(或用差压表/称重法)才能判定泄漏;表压读数单独不够。


G-013

2010 简答 3 · 容积变化功的表达式与图示

西交 2010 C · 概念
题干

写出容积变化功的数学表达式,并在 p-v 图和 T-s 图中定性表示出理想气体容积变化功的大小。

错在哪

把"p-v 图面积 = 功"直接套到 T-s 图上,误以为 T-s 图上的面积也是容积功。

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  1. 表达式:可逆过程 w = ∫₁² p dv(1 kg);W = ∫₁² p dV(m kg)。膨胀为正,压缩为负。它是过程量,与路径有关。
  2. p-v 图:过程线与 v 轴之间围成的面积就是容积功——可以直接用面积表示(膨胀取正、压缩取负)。
  3. T-s 图:面积表示的是热量 q = ∫₁² T ds,不是功。T-s 图上不能直接画出容积功的面积,只能由第一定律间接求:w = q − Δu(可逆过程),再用 q、Δu 反算。
  4. 所以严格答法是:p-v 图面积 = 容积功;T-s 图面积 = 热量,容积功无法用面积直接表示。只有某些特定过程(如等压 w = RgΔT)才能借 T-s 图上的热量按比例换算。
一句话提醒

p-v 面积是功、T-s 面积是热,这是每年的送分点也是送命点。


本章小结

  • 三题都栽在"相对量与绝对量"和"图的面积代表什么"上,属于概念型失分,不是算错。
  • 补法:把"压力三兄弟(绝对压 / 表压 / 真空度)"和"三种图(p-v、T-s、h-s)面积含义"各写一张小便签,贴在书桌前。
02

热力学第一定律

1 题
G-001

2009 简答 5 · 密封不严的房间加热后热力学能变化

西交 2009 P · 过程判断
题干

冬天给密封不严的房间加热,空气温度从 10 ℃ 升到 22 ℃,整个房间内空气的热力学能变化为多少?[空气 Rg = 0.287 kJ/(kg·K),cp = 1.004 kJ/(kg·K)]

错在哪

默认是闭口系,用 ΔU = m cv ΔT 算;但房间密封不严,升温时空气会往外跑,质量在变,这个式子不成立。题给 cp 也是诱饵。

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  1. 房间容积 V 不变,且与大气相通 → 压力恒为 p = pb,这是开口系。
  2. 质量随温度变:m = pV /(Rg T),T 升高则 m 减小(空气流出),这是"加热反而漏气"的关键。
  3. U = m cv T = [pV/(Rg T)]·cv T = cv pV / Rg。右边全是常数(p、V、cv、Rg 都不变),所以 U = 常数。
  4. ΔU = 0(房间内空气的总热力学能不变)。加热加入的热量,全部随漏出的空气以焓的形式带走,留存在房间里的那部分空气,其总内能不变。
一句话提醒

看到"密封不严 / 房间 / 气球"先判开口系;p、V 都不变时 mT = 常数,U = cv·pV/Rg 也恒定。ΔU = m cv ΔT 只对闭口系成立。


辅助理解

(可写可不写):对开口系取房间为控制体积,稳定时 dU/dt = Q − ṁh_out;升温过程 Q 全部被流出的空气带走,房间内 U 不变。

本章小结

  • 本题的"陷阱结构":给 cp 诱导你用 cpΔT;给温度变化诱导你用 m cv ΔT;真正考的是"系统划分 + 状态方程"。
  • 记住三个口诀:闭口系看质量、开口系看流量、房间气球看 mT。
03

理想气体性质与热力过程

2 题
G-005

2009 证明 1 · 两个"等温+等压+等容"循环的净功与热效率相同

西交 2009 F · 公式
题干

理想气体分别作两个循环 1-2-3-1 和 4-5-6-4。过程 1-2 和 4-5 在等温线 Ta 上,过程 2-3 和 5-6 中压力不变,过程 3-1 和 6-4 中比体积不变,3 点和 6 点在等温线 Tb 上。试画出两个循环的 T-s 图,并证明两个循环中 1 kg 气体的循环净功及热效率均相同。

错在哪

看到"两个循环"就想分别算两遍、再比较两个代数式,算到一半发现变量太多。真正的解法是先证明两个循环等价,根本不用算第二遍。

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  1. 关键一步:等容过程把体积比锁死了。 对循环 1-2-3-1:3-1 是等容 → v₃ = v₁;2-3 是等压 → v₂/Ta = v₃/Tb。 两式联立:v₂/v₁ = Ta/Tb。
  2. 对循环 4-5-6-4 完全同理:6-4 等容 → v₆ = v₄;5-6 等压 → v₅/Ta = v₆/Tb → v₅/v₄ = Ta/Tb。
  3. 所以两个循环的温度上下限相同(Ta、Tb)、体积比相同(Ta/Tb),压缩机、膨胀比也相同。理想气体的状态参数关系只由这两个量决定 → 两个循环互为"缩放",所有比参数(q、w、η)完全相同。这就是"看上去是两个循环,其实是一个循环换了体积尺度"。
  4. 定量验证(任取一个即可,两个结果一样):
    • 吸热 q₁ = q₁₂ + q₃₁ = Rg·Ta·ln(v₂/v₁) + cv(Ta − Tb) = Rg·Ta·ln(Ta/Tb) + cv(Ta − Tb)
    • 放热 q₂ = cp(Ta − Tb)
    • 净功 w = q₁ − q₂ = Rg·Ta·ln(Ta/Tb) − Rg(Ta − Tb)
    • 热效率 η = w/q₁ = 1 − cp(Ta − Tb) / [Rg·Ta·ln(Ta/Tb) + cv(Ta − Tb)] 三个式子都只含 Ta、Tb、Rg、cp、cv,不含 v₁ 的绝对大小 → 两个循环的 w、η 必然相同。
  5. T-s 图:1-2 是 Ta 上的一段水平线(熵增,向右);2-3 是等压放热线(向右下);3-1 是等容吸热线(向右上,因为 s = cv·lnT + 常数,T 升高 s 增大)。两个循环的 T-s 图形状完全全等,只是水平位置(熵的基准)不同。
一句话提醒

等容 + 等压联立会把体积比锁成 Ta/Tb,两个循环其实是同一个循环的两个缩放版本;先证等价,再写一个式子收工。


G-011

2010 填空 5 · 多变过程吸热,温度一定升高吗

西交 2010 C · 概念
题干

比热容是与过程有关的物性参数,理想气体的比定压热容和比定容热容均为正值。理想气体经过一多变过程、从外界吸热,其温度____升高。(填"一定"或"不一定")

错在哪

把"吸热 → 温度升高"当成普遍规律;实际只在等容、等压这类过程成立,多变过程可以"吸热反而降温"。

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不一定。 多变过程的热量 q = cₙ·ΔT,多变比热 cₙ = cv·(n − k)/(n − 1)。

  • 当 1 < n < k 时,(n − k) < 0、(n − 1) > 0 → cₙ < 0,此时 q > 0(吸热)对应 ΔT < 0(温度降低)。
  • 典型例子:n 取 1 与 k 之间的过程,气体膨胀对外做功,吸的热不够做功,内能反而减少,温度下降。
  • 反之 n < 1 或 n > k 时 cₙ > 0,吸热才升温。
一句话提醒

只有"吸热一定使熵增大"是绝对的;"吸热一定升温"只对 cv、cp 为正的定容/定压过程成立,多变过程要看 cₙ 的符号。


本章小结

  • G-005 是"证明题套路":先找约束(等容锁体积比),把两个对象化成一个;再写一个通式,指出它与尺度无关。
  • G-011 是"反例思维":凡是"一定"式命题,先想有没有 cₙ < 0 的情况。
04

热力学第二定律与熵

3 题
G-007

2009 计算 2 · 热源加热 + 搅拌的熵产极值

西交 2009 C · 概念
题干

刚性密闭容器中有 1 kg、p₁ = 0.1013 MPa 的空气,由 t_r = 283 ℃ 的热源加热和搅拌联合作用,使空气温度由 t₁ = 7 ℃ 升到 t₂ = 317 ℃。求:(1) 搅拌器输入的最小功 w_s,min,此时热源放出的热量 q_r;(2) 什么情况下系统熵产最小,S_g,min = ?;(3) 什么情况下系统熵产最大,S_g,max = ?

错在哪

把"最小功"想成某个负功或想用卡诺循环去凑;没有先写出熵产的定义式 S_g = ΔS − Σ(Q/T_r),导致"最小/最大"只能凭感觉。

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  1. 状态量先算出来(刚性容器 V 不变,过程可逆与否都不影响状态量): Δu = cv(T₂ − T₁) = 0.718 × 310 = 222.6 kJ/kg Δs = cv·ln(T₂/T₁) = 0.718 × ln(590.15/280.15) = 0.535 kJ/(kg·K)
  2. 写熵产式:系统吸热 Q、热源温度 T_r,则 S_g = ΔS − Q/T_r ≥ 0,且能量守恒 Q = Δu − w_s。 代入:S_g = 0.535 − (222.6 − w_s)/556.15。
  3. (1) 最小搅拌功:w_s ≥ 0(搅拌只能输入功)。要让 w_s 最小就取 w_s = 0,此时全部热量由热源提供: w_s,min = 0,q_r = 222.6 kJ(热源放热 222.6 kJ)。 校验:Q ≤ T_r·Δs = 297.6 kJ,但 Q 又不能超过 Δu = 222.6 kJ,所以真正的约束是 Q ≤ 222.6。
  4. (2) 熵产最小:由 S_g = 0.535 − (222.6 − w_s)/556.15,w_s 越小 S_g 越小 → 当搅拌功为零、全部由热源加热时: S_g,min = 0.535 − 222.6/556.15 = 0.535 − 0.400 = 0.135 kJ/K。
  5. (3) 熵产最大:w_s 越大 S_g 越大 → 当热源不供热、全部靠搅拌输入功时(w_s = Δu = 222.6 kJ,Q = 0): S_g,max = 0.535 − 0 = 0.535 kJ/K。
一句话提醒

熵产题的固定套路是"先写 S_g = ΔS − ΣQ/T_r,再把 Q 用第一定律换成 w 的函数",单调性一看就出来。别去套卡诺循环。

已知

T₁ = 280.15 K,T₂ = 590.15 K,T_r = 556.15 K,cv = 1.004 − 0.287 = 0.717 ≈ 0.718 kJ/(kg·K)。

补丁:熵产到底从哪来(2026-10-23 提问后补)

熵产只有两类来源,本题各占一个:

来源本题具体是什么什么时候大
① 温差传热556 K 的热源给 280→590 K 的空气加热,热流穿过有限的 ΔT传的热量 Q 越多,越大
② 耗散(功变热)搅拌桨把机械功全部摩擦成内能,100% 不可逆搅拌功 w_s 越大,越大

关键:Q + w_s = Δu = 222.6 kJ 是固定的,两种来源此消彼长——

  • 全用热源(w_s = 0):只剩温差传热,S_g,min = 0.135 kJ/K;
  • 全用搅拌(Q = 0):只剩耗散,S_g,max = 0.535 kJ/K。

两个反直觉但很重要的点:

  1. 最小熵产不是 0。恒温 556 K 的热源给变温系统加热,温差永远存在,所以可逆不了。要 S_g = 0,必须是"热源温度跟着空气一起变",本题做不到。
  2. 全搅拌反而熵产更大。因为功是纯㶲,222.6 kJ 功全部摩擦成热,等于把"能全部做功的能量"彻底毁掉;而从 556 K 拿同样的热,只毁掉一部分(热本身只含部分㶲)。换算:S_g × T₀(298 K)就是㶲损失——0.135×298 ≈ 40 kJ,0.535×298 ≈ 160 kJ,差 4 倍。

统一视角:熵产来自"不平衡势差下的能量传递"——温差(传热)、压差(自由膨胀、节流)、速度差(摩擦)、浓度差(混合)。看到题先找这四种差,就知道熵产在哪。

补丁:孤立系怎么判,为什么 ΔS = S_g(2026-10-23 提问后补)

判据只看边界:边界上同时没有质量、没有热、没有功穿过 → 孤立系。孤立系是"边界的属性",不是"物体封得严不严"的属性。同一套设备,边界画在哪里,系统类型就变。

通用熵平衡(任何系统都成立):ΔS = Σ(Q/T_b) + S_g 孤立系没有热量穿过边界 → Q = 0 → ΔS = S_g ≥ 0(熵增原理)。 所以"孤立系熵增 = 熵产"不是一条新定律,只是熵平衡在 Q=0 时的特例。

本题三种取法:

取法是不是孤立系熵平衡怎么写结果
只取空气闭口系ΔS = Q/T_r + S_gS_g = ΔS − Q/T_r
空气 + 热源不是(搅拌轴功穿过边界)外边界无热穿过 → ΔS = S_g0.535 − Q/T_r,同上
空气 + 热源 + 搅拌功源(重物/电机),容器绝热是ΔS = S_g同上

关键:功不携带熵。 熵只能随热量和质量迁移,轴功穿过边界不影响熵平衡——这就是"空气+热源"明明不孤立、ΔS 却仍等于 S_g 的原因。热源恒温放热、内部可逆,把它包进来只是把"熵流 Q/T_r"改写成"热源的熵变 −Q/T_r",熵产一分没变。

如果容器真的向环境散热:要么把环境也包进边界(取更大的孤立系),要么在式子里补一项 −Q_loss/T_amb。题目默认绝热,所以本题不用管;但判断"是不是孤立系"不能靠"感觉它会散热",只能看边界上有没有东西穿过。


G-009

2010 填空 3 · 已知熵变与吸热量求熵产

西交 2010 C · 概念
题干

闭口系统经历某一过程,系统熵变为 5 kJ/K,在过程中系统从 300 K 的热源中吸热 600 kJ,该过程不可逆因素引起的熵增为:____。

错在哪

把"熵变"直接当成"熵产",或者用系统温度而不是热源温度去除热量。

正确答案点击展开

把 5 kJ/K 拆成两笔账:

项目数值含义
ΔS(总账)5 kJ/K初终态决定,不管怎么走都是 5
Q/T_r(转账)600/300 = 2 kJ/K随热流从热源"搬"进来的熵流
S_g(自印)5 − 2 = 3 kJ/K系统内部不可逆因素"造"出来的熵产

为什么必须拆:如果这个过程可逆,吸 600 kJ 只能带进来 2 kJ/K,ΔS 就只能是 2;现在 ΔS = 5,多出来的 3 就是不可逆的定量证据。 "不可逆因素"具体指:温差传热、摩擦/搅拌/电阻(功变热)、自由膨胀/节流、混合与化学反应——共同点是存在不平衡势差,且没有把相应的可用功输出。

一句话提醒

熵产 = 熵变 − 熵流;熵流的分母是边界(热源)温度。这题若用系统温度当分母,就全错了。


G-010

2010 填空 4 · 理想气体从初态到终态的熵变

西交 2010 F · 公式
题干

空气从 p₁ = 100 kPa、T₁ = 300 K 的初始状态,不可逆变化到 p₂ = 300 kPa、T₂ = 500 K 的终了状态,请问该过程的熵的变化为:____。

错在哪

被"不可逆"三个字吓住,以为不能用可逆过程的熵变公式;或只算了温度项、漏了压力项。

正确答案点击展开

熵是状态量,不可逆过程与可逆过程初终态相同时熵变相同。 Δs = cp·ln(T₂/T₁) − Rg·ln(p₂/p₁) = 1.004 × ln(500/300) − 0.287 × ln(300/100) = 1.004 × 0.5108 − 0.287 × 1.0986 = 0.5129 − 0.3153 = 0.198 kJ/(kg·K)(熵增大)

一句话提醒

理想气体熵变 = 温度项 − 压力项,两项都要算;"不可逆"只影响熵产,不影响熵变。


本章小结

  • 本章 3 题是同一件事的三种考法:熵变是状态量,熵产是不可逆的度量,二者差一个熵流 Q/T_r。
  • 背熟一句话:ΔS = ∫δQ/T_边界 + S_g,求 S_g 就移项,求 ΔS 就用初终态。
07

气体动力循环

2 题
G-004

2009 简答 10 · 布雷顿循环 T-s 图与提高热效率的措施

西交 2009 R · 审题
题干

画出燃气轮机定压加热理想循环(布雷顿循环)的 T-s 图,并说明提高循环热效率的方法或措施。

错在哪

图能画个大概,但"措施"只写了"提高温度",漏了压比与回热;或者把"提高比功"的措施(中间冷却、再热)误当成"提高效率"的措施。

正确答案点击展开
  1. T-s 图:1-2 等熵压缩(竖直线,s 不变、T 升高);2-3 等压吸热(向右上方,燃烧室);3-4 等熵膨胀(竖直线,T 降低、s 不变);4-1 等压放热(向左下方,排向大气)。
  2. 热效率:η_t = 1 − 1/π^((k−1)/k),其中增压比 π = p₂/p₁(= p₃/p₄)。
  3. 提高 η 的措施(按重要性):
    • 提高增压比 π——理想循环的 η 只由 π 和 k 决定,这是最直接的手段(受级数、尺寸、喘振限制);
    • 采用回热——用排气的余热预热压气机出口空气,减少燃烧室加热量,π 较低时效果显著;
    • 提高燃气初温 T₃——主要提高比功,实际循环中因不可逆也使 η 略升,受叶片材料与冷却技术限制;
    • 分级压缩 + 中间冷却、再热——主要降低压气机耗功、提高比功,对理想循环 η 无影响,答"提高经济性"更准确。
  4. 答题要点:先给 η 公式,再说明"η 只与 π 有关",然后逐条列措施并点明各自机理,才能拿满分。
一句话提醒

理想布雷顿循环 η 只认压比,T₃ 管的是比功;回热是"提效"、中间冷却和再热是"提功",别混。


G-006

2009 证明 2 · 奥托循环的 p-v、T-s 图与热效率公式

西交 2009 F · 公式
题干

画出内燃机定容加热理想循环(奥托循环)的 p-v、T-s 图,并证明循环热效率为 η_t = 1 − 1/ε^(k−1),压缩比 ε = v₁/v₂。

错在哪

图画出来了,但证明时把 q₁、q₂ 写成 cp 的式子,或忘了两次等熵关系是"同一个 ε",推到最后消不掉。

正确答案点击展开
  1. p-v 图:1-2 等熵压缩(陡峭上升);2-3 等容吸热(竖直上升);3-4 等熵膨胀(下降);4-1 等容放热(竖直下降)。
  2. T-s 图:1-2、3-4 是竖直的等熵线;2-3、4-1 是等容线(s = cv·lnT + 常数,向右上倾斜)。
  3. 证明:
    • 吸热 q₁ = cv(T₃ − T₂),放热 q₂ = cv(T₄ − T₁)(都是等容,用 cv)
    • η_t = 1 − q₂/q₁ = 1 − (T₄ − T₁)/(T₃ − T₂)
    • 两次等熵:1-2 有 T₂/T₁ = (v₁/v₂)^(k−1) = ε^(k−1);3-4 有 T₃/T₄ = (v₄/v₃)^(k−1) = ε^(k−1) (因为 v₄ = v₁、v₃ = v₂)
    • 所以 T₂ = T₁ε^(k−1),T₃ = T₄ε^(k−1) → T₃ − T₂ = ε^(k−1)(T₄ − T₁)
    • 代回:η_t = 1 − 1/ε^(k−1) ∎
  4. 结论说明:η 只取决于压缩比 ε 和绝热指数 k,与吸热量、压力高低无关;ε 越大 η 越高,但受爆震限制。
一句话提醒

等容加热循环用 cv 写 q;两次等熵的比值是同一个 ε,提出来一约就完事。


本章小结

  • 循环题的两条主线:谁是吸热、谁是放热(决定用 cv 还是 cp),哪些过程给了同一个比值(决定能不能约掉)。
  • 布雷顿记"压比定效率、温度定比功、回热提效率";奥托记"ε 定一切"。
08

制冷循环与热泵

1 题
G-014

2010 简答 4 · 为什么热泵是合理的节能供热装置

西交 2010 C · 概念
题干

在建设我国节约型社会中,热泵是重点推广的节能供热装置,请说明为什么热泵是一种合理的节能供热装置。

错在哪

只会说"热泵效率高",说不出"为什么供热量能大于耗功",也没有回到热力学第二定律和用能品位上,论述拿不到分。

正确答案点击展开

(按"定义 → 原理 → 对比 → 条件"四步写):

  1. 定义:热泵消耗功 W,把低温热源的热量 Q_L "泵"到高温,向房间供热 Q_H。供热系数 COP = Q_H/W = Q_H/(Q_H − Q_L) > 1。
  2. 原理:由第一定律 Q_H = W + Q_L,所以供出去的热量 = 消耗的功 + 从环境吸收的热量,总是大于耗功。理想逆卡诺循环 COP = T_H/(T_H − T_L),因此
    • 温差越小,COP 越高;
    • 它不是"效率超过 100%",而是"把低品位热能提升为可用热能",与热机效率不是同一个定义。
  3. 对比:电直热(电炉、电暖气)是"功 → 热",COP 恒为 1;热泵 COP 通常 2.5–4,同样供热量只需 1/3 左右的电,一次能源利用率大幅提高,也减少 CO₂ 排放。
  4. 合理性的本质:① 用功去"搬运"热量而不是"制造"热量,符合能量数量守恒;② 利用空气、土壤、水、工业余热等低品位热源,实现"温度对口、梯级利用",是第二定律指导下的用能方式;③ 在"煤改电"、北方清洁供暖中可替代燃煤锅炉。
  5. 适用条件(加分点):供水温度越低(如地板辐射采暖 35–45 ℃)COP 越高;环境温度过低时 COP 下降,所以寒冷地区常用补气增焓或地源热泵。
一句话提醒

热泵节能的根子是 Q_H = W + Q_L 和"品位匹配",不是效率超过 1;答题要写 COP 定义式 + 对比电直热 + 低温热源。


本章小结

  • 这类"论述题"有固定骨架:定义式 → 物理机理 → 与替代方案对比 → 适用条件。缺一段就少一半分。
09

湿空气

2 题
G-003

2009 简答 7 · h-d 图上画冷却除湿过程

西交 2009 P · 过程判断
题干

在湿空气的焓湿图(h-d)上,画出湿空气冷却除湿过程。

错在哪

从状态点画一条直线连到终点,没有体现"先等湿降温、碰到饱和线后才开始析水"这个转折;或者不知道转折点就是露点。

正确答案点击展开

(两段折线,转折点在 φ = 100%):

  1. h-d 图的坐标:横轴含湿量 d,纵轴焓 h。等 d 线是竖直线(平行纵轴),等 h 线是斜线,等温线近似水平、φ = 100% 饱和线是一条向右上弯的曲线。
  2. 第 1 段(等湿冷却):从状态点 1 起,沿 d = 常数 的竖直线向下(h 减小、t 降低、d 不变、相对湿度 φ 增大),直到与 φ = 100% 线相交于 D 点。D 点就是露点,此段不析水。
  3. 第 2 段(冷却除湿):继续冷却,水蒸气开始凝结析出,状态沿 φ = 100% 饱和线向左下方移动(d 减小、h 减小、t 降低),到终态 2。
  4. 标注:图上要标出 1、D(露点)、2 三个点,画箭头表示方向,并注明"1→D 等湿冷却,D→2 沿饱和线除湿"。
  5. 析水量:Δd = d₁ − d₂(kg/kg 干空气),这是除湿量的唯一度量;温度降多少不代表除湿多少。
一句话提醒

转折点一定在 φ = 100%;没碰到饱和线之前只降温不除湿,这是本题的全部得分点。


G-012

2010 填空 8 · 干球、湿球、露点温度的大小

西交 2010 C · 概念
题干

未饱和湿空气的干球温度、湿球温度和露点温度从大到小依次排列为:____。

错在哪

三个温度的名字相近,考试时排序靠猜;其实只要抓住"哪个先达到饱和"就能推出来。

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干球温度 t > 湿球温度 t_w > 露点温度 t_d(未饱和时)。

  1. 干球温度:普通温度计测的,就是空气的真实温度,最高。
  2. 湿球温度:湿纱布包温度计,水分蒸发吸热使读数下降,所以 t_w < t。空气越干燥,蒸发越快,t_w 越低。
  3. 露点温度:保持 d 不变、等压冷却到刚好饱和(φ = 100%)时的温度,是三者中最低的。
  4. 饱和时三者相等:空气一旦达到饱和(φ = 100%),不再蒸发、也不再能降温析水,t = t_w = t_d。
  5. 记忆法:干球最高、露点最低、湿球居中;差值越大,空气越干燥。
一句话提醒

干 > 湿 > 露;饱和时三者相等。这是每年填空题的常客。


本章小结

  • 湿空气的题只有两类:画图(找饱和线、找露点)和比大小(干湿露)。
  • 记住:d 决定露点,φ 决定离饱和有多远,蒸发决定湿球。