林陕穿过拥挤人群走到审题学长桌前,平静开口:“学长,我有一道工程热力学综合题,符合本科空气标准循环考点。”
几位学长抬眼打量林,点头示意:“说来听听,我们核对考点边界。”
因为题目比较繁琐,所以林陕拿出纸笔:
基于空气标准假设,分析混合加热双循环(萨巴德循环),给定基础已知条件:
循环初始状态1:进气终点,\(P_1=98\mathrm{kPa}\),\(T_1=300\mathrm{K}\)。
空气定容比热容\(c_v=0.718\mathrm{kJ/(kg·K)}\)。
定压比热容\(c_p=1.005\mathrm{kJ/(kg·K)}\)。
绝热指数\(\gamma=c_p/c_v=1.4\)。
气体常数\(R=0.287\mathrm{kJ/(kg·K)}\)。
压缩比\(\varepsilon=\dfrac{V_1}{V_2}=10\)。
定容升压比\(\lambda=\dfrac{P_3}{P_2}=1.6\)。
定压预胀比\(\rho=\dfrac{V_4}{V_3}=1.3\);
循环过程:1-2可逆绝热压缩、2-3定容加热、3-4定压加热、4-5可逆绝热膨胀、5-1 定容放热;
要求分三问完整求解:
(1)推导绝热压缩、绝热膨胀过程温压体积关系式,计算状态 2、3、4、5全部温度、压强;
(2)分别计算定容加热吸热量\(Q_{23}\)、定压加热吸热量\(Q_{34}\)、定容放热量\(Q_{51}\),单位质量循环净功\(W_{net}\);
(3)推导混合加热循环热效率通用公式,并代入已知参数计算本循环理论热效率,同时对比同等压缩比下奥托循环、狄塞尔循环效率高低,说明物理机理。
几位学长逐行核对题干,反复对照本科《工程热力学》教材目录,确认所有过程、公式、参数计算全部属于本科必修考点,无超纲内容,当即示意林陕可以登台出题。
林陕接过话筒走上台,清晰完整把整道综合题念了一遍,话音落下,台下北大阵营瞬间安静几分。
禹江南脸上的笑意淡去,立刻招呼同系热力专业的同学上台演算。
十分钟限时一分一秒流逝,北大几名学生围在演算板前反复列式。
一会儿混淆定容、定压吸热阶段,一会儿绝热过程温度比值推导出错。
反复涂改,到时限截止,黑板上只写出零散半截公式,完整状态参数、效率推导一步都没能完整解出。
禹江南脸色微僵,不得不拿起话筒承认己方无解,礼堂计分板清华一栏跳至 4 分。台下清华学子顿时响起一片欢呼,戚成浩长松一口气,示意林陕上台完整讲解答案与全套解题思路。
林陕走到演算白板前,粉笔落字条理清晰,分三大块逐层拆解:完整解题步骤与思路一、基础可逆绝热过程核心推导,理想气体可逆绝热过程满足 \(pv^\gamma=\text{常数}\),结合理想气体状态方程\(pv=RT\),联立消去压强 / 体积,推导两组关键温比公式:
推导逻辑:绝热过程无吸放热,\(q=0\),热力学第一定律\(\Delta u=w\),压缩外界对气体做功,内能温升,体积缩小、压强升高,仅依靠压缩比即可算出终点温度,无需额外压强参数。
(这题是搜了大学题纲里的经典题型,解题思路内容太多,就不全抄下来了)
林陕滔滔不绝的讲解完毕,不管是清华生还是北大生全都有一种恍如隔世的感觉。
整套讲解逻辑层层递进,从基础绝热公式推导,到逐点参数定量计算,再到效率公式闭环推导与物理本质分析,没有一步跳步,所有公式全部出自本科教材课内内容。
台下北大全班鸦雀无声,几名热力专业学生盯着白板,反复核对林陕算出的数值,找不到任何计算漏洞。
禹江南脸上的傲气逐渐敛去,不得不拿起话筒当众认输:“这道混合加热综合循环题,我方无人完整解出,本轮清华得分。”
礼堂里掌声轰然炸开,戚成浩走到林陕身边,由衷笑道:“学弟这水平真是绝了,热力学功底也太扎实了,我感觉这一题值十分。”
“想的美。”禹江南白了眼戚成浩:“这分就算送你们了。”
“我清华上下需要你送吗?这是我们凭实力拿的分。”
两个主持人又在台上斗起嘴,两人针锋相对,妙语连珠。
看到林陕从台上下来坐到座位上,绛章立刻凑到林陕身侧,盯着白板上密密麻麻的循环推导,眼神震动:“原来我之前设计内燃机,就是没吃透混合循环的温度损耗机理,光堆缸体尺寸,根本抓不住核心效率矛盾,这个寒假我总算知道该往哪个方向改图纸了。”
清华4:8北大!
这次轮到北大出题,而他们确实是早有准备。
清华生这边顿时安静下来,前一刻还因为刚刚追回一分而沾沾自喜,此刻又陷入集体沉默。
这时候林陕的肩膀被人推了把。
“老林,上吧。”陈磊、周涛、绛章目光殷切的看着林陕。
林陕只能从刚刚坐下的座位站起身。
清北双方学生见又是林陕,心情各有各的不同。
北大学子心头咯噔一下,暗叫不好。
清华学子则是个个目光炙热,期待林陕表现。
林陕重新回到台上,接过戚成浩的话筒,然后开始给出答案。
依旧是层层递进的解题思路,将整道题抽丝剥茧。
禹江南扭头看向自己的师兄弟,那个出题的师兄默默的点点头,他心里还有一句话,林陕给出的答案比他的还要标准。
“切……又被你们捡到一分。”禹江南俏皮的说道。
清华5:8北大!
“既然又到我们出题,那我就不下去了,师兄这个话筒就交给我暂时保管。”
戚成浩相当绅士的做出一个请的动作。
清华学子自然个个满怀期待,北大学子则是心有戚戚,毕竟林陕连续为清华赢得两分,还是给北大学子带来不小的压力。
十分钟后,分数变成了6:8。
这时候北大学子那边原本的得意荡然无存。
所有人都开始变得不苟言笑。
林陕拿着话筒看向北大阵营:“你们怎么不笑?是天生不喜欢笑吗?”
哈哈……
清华这边顿感扬眉吐气,全都大笑起来。
林陕这才将话筒还给戚成浩。
这时候一个留着飘逸长发的北大学生站起来:“听说你们清华学生自诩风流,前段时间还有一个叫徐文彬的,唱了一首《十年》风靡大江南北,那不如再创作一首歌,歌曲的命题就写你们清华的风骨,这就是新题目。”
戚成浩立刻拿着话筒说道:“那如果这么出题就没意思了,那等下我们也可以这么出题,你们怎么接?”
在戚成浩和所有清华学子的眼中,这样的题目不可能在短时间内完成。
可是北大学子阵营却是冷笑连连,他们显然是早有准备。
先前那个长发北大学生坦然说道:“抱歉,我们还真有准备,如果你们真这么反出题,那正好我们可以连得两分。”
戚成浩的表情不太好看,如果是课本题目的话,输了也就认了,可是这明显是不属于课本内容。
而北大学子还偏要挂上清华风骨,这让他怎么接?
并且准确来说,这也不算超纲,因为清华本就有诗歌课程。
王曦悦、伍易凯、林珝、陈磊、周涛全都看向林陕。
他们都知道林陕会写歌,只不过这次属于命题,而且时间这么紧迫,林陕可以吗?
也就在这时候,林陕又一次从座位站起来。
当清华学子看到林陕站起来的那一刻,全都用一种期待又担忧的目光看向林陕。
“我需要一架钢琴。”林陕又看向北大学子阵营:“你们不会连这点时间都不愿意给吧?”
那个北大长发男生做个请的动作:“可以,不过别让我们等太久。”