工程热力学期末考试试题

工程热力学期末考试试题一、单选题（每题2分，共30分）1.工程热力学中，闭口系是指（）A.系统与外界无物质交换B.系统与外界无能量交换C.系统与外界既无物质交换又无能量交换D.系统与外界有物质交换但无能量交换

2.热力学第零定律表明（）A.若两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡B.不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化C.不可能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其它影响D.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行

3.理想气体比热比γ=cp/cv，对于空气，γ的值约为（）A.0.718B.1.005C.1.4D.1.67

4.一定质量的理想气体，在等温膨胀过程中（）A.内能增加，对外做功，吸收热量B.内能不变，对外做功，吸收热量C.内能减少，对外做功，放出热量D.内能不变，对外做功，放出热量

5.工质经历一个不可逆循环后，其熵变（）A.大于零B.小于零C.等于零D.不确定

6.卡诺循环的热效率只与（）有关A.高温热源温度B.低温热源温度C.高温热源温度和低温热源温度D.工质种类

7.水蒸气定压发生过程中，当干度x=1时，处于（）A.未饱和水状态B.饱和湿蒸汽状态C.饱和干蒸汽状态D.过热蒸汽状态

8.湿空气的含湿量d是指（）A.1kg干空气所含有的水蒸气质量B.1m³湿空气中所含有的水蒸气质量C.1kg湿空气所含有的水蒸气质量D.1m³干空气所含有的水蒸气质量

9.喷管中气体流动时，若Ma>1，则为（）A.亚音速流动B.音速流动C.超音速流动D.不确定

10.气体在绝热节流过程中，其（）A.焓不变，温度不变B.焓不变，温度可能变化C.焓变化，温度不变D.焓变化，温度可能变化

11.对于回热循环，下列说法正确的是（）A.提高了热效率，减少了汽耗率B.提高了热效率，增加了汽耗率C.降低了热效率，减少了汽耗率D.降低了热效率，增加了汽耗率

12.朗肯循环中，汽轮机排出的乏汽在凝汽器中被（）A.等温加热B.等压加热C.等温冷却D.等压冷却

13.热机的效率η与循环热效率ηt的关系是（）A.η≤ηtB.η≥ηtC.η=ηtD.不确定

14.热泵是一种能使热量从低温物体传向高温物体的能量利用装置，其工作原理是（）A.逆卡诺循环B.卡诺循环C.朗肯循环D.布雷顿循环

15.下列哪种设备不属于热力发动机（）A.汽轮机B.内燃机C.压缩机D.燃气轮机

二、填空题（每题2分，共20分）1.热力学能是指_____________________。2.理想气体状态方程为_____________________。3.可逆过程的特点是_____________________。4.熵是_____________________的状态参数。5.水蒸气的汽化潜热随压力升高而_____________________。6.湿空气的相对湿度φ=_____________________。7.喷管的作用是使气体_____________________。8.蒸汽动力装置主要由_____________________、_____________________、_____________________和_____________________等设备组成。9.压缩比是指_____________________。10.制冷系数是指_____________________。

三、简答题（每题10分，共30分）1.简述热力学第一定律的实质及表达式，并说明其在工程中的应用。2.什么是卡诺定理？简述其内容及意义。3.简述水蒸气定压发生过程及其pv图和Ts图。

四、计算题（每题10分，共20分）1.1kg某种理想气体，初态压力p1=0.5MPa，温度t1=200℃，经历一个可逆定温过程，体积膨胀为原来的2倍。已知该气体的比热cv=0.718kJ/(kg·K)，求：气体对外做的功W；气体吸收的热量Q；气体内能的变化ΔU。2.一简单理想朗肯循环，蒸汽进入汽轮机时的压力p1=3MPa，温度t1=400℃，乏汽压力p2=0.004MPa。已知汽轮机入口蒸汽焓h1=3230kJ/kg，汽轮机出口蒸汽焓h2=2150kJ/kg，凝汽器出口水焓h3=121kJ/kg，给水泵出口水焓h4=124kJ/kg。求：循环热效率ηt；汽耗率d。

答案

一、单选题1.A2.A3.C4.B5.C6.C7.C8.A9.C10.B11.A12.D13.A14.A15.C

二、填空题1.气体内部分子热运动的动能和分子间相互作用的位能之和2.pV=mRT3.系统进行无限缓慢的过程，且过程中没有摩擦损失4.衡量系统无序程度5.减小6.pv/ps7.压力降低，流速增加8.锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵9.气缸总容积与燃烧室容积之比10.制冷量与消耗的功之比

三、简答题1.热力学第一定律的实质及表达式，并说明其在工程中的应用：实质：热力学第一定律是能量转换与守恒定律在热现象中的应用，它表明热可以转变为功，功也可以转变为热；消耗一定的功必产生一定的热，一定的热消失时，也必产生一定的功。表达式：闭口系：Q=ΔU+W；开口系：q=Δh+w+qm(ci²/2+gzi)qm(co²/2+gzo)，一般工程中若进出口动能和位能变化可忽略，则q=Δh+w。在工程中的应用：例如热机，通过燃料燃烧将化学能转化为热能，热能再转化为机械能对外做功，符合热力学第一定律能量守恒；又如制冷机，消耗电能实现热量从低温物体向高温物体传递，也遵循热力学第一定律。在分析各种热力设备的能量转换过程、计算功量和热量等方面都有重要应用。2.什么是卡诺定理？简述其内容及意义：卡诺定理：内容：在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机，其效率都相等，与工作物质无关；在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机，其效率都小于可逆热机的效率。意义：卡诺定理给出了热机效率的极限值，指出了提高热机效率的方向。它为热机的理论研究奠定了基础，通过对比可逆和不可逆热机的效率，明确了实际热机与理想可逆热机的差距，为改进热机性能提供了理论依据，推动了热机技术的不断发展。3.简述水蒸气定压发生过程及其pv图和Ts图：水蒸气定压发生过程：未饱和水预热阶段：水在定压下被加热，温度升高，比体积略有增大，处于液态。饱和水蒸发阶段：继续加热，水开始沸腾，温度保持不变（饱和温度），水逐渐变为蒸汽，比体积迅速增大，从饱和水变为干饱和蒸汽。过热蒸汽阶段：干饱和蒸汽继续吸热，温度升高，比体积进一步增大，成为过热蒸汽。pv图：未饱和水预热阶段：是一条比体积随压力略有上升的近似直线。饱和水蒸发阶段：是一条水平线段，压力不变，比体积迅速增大。过热蒸汽阶段：是一条比体积随压力增大而上升的曲线。Ts图：未饱和水预热阶段：是一条斜率为正的曲线。饱和水蒸发阶段：是一条水平线段，温度不变，熵增大。过热蒸汽阶段：是一条斜率为正的曲线，熵继续增大。

四、计算题1.已知理想气体定温过程，\(p_1=0.5MPa\)，\(T_1=200+273=473K\)，\(V_2=2V_1\)。定温过程气体对外做功：\(W=p_1V_1\ln\frac{V_2}{V_1}=p_1V_1\ln2\)。由理想气体状态方程\(p_1V_1=mRT_1\)，\(m=1kg\)，\(R=\frac{R_g}{M}\)（对于空气\(R_g=8.314J/(mol·K)\)，\(M=29g/mol=0.029kg/mol\)，\(R=287J/(kg·K)\)）。\(p_1V_1=1×287×473=135751J\)。\(W=135751×\ln2≈93877J=93.877kJ\)。定温过程气体内能不变，\(\DeltaU=0\)。根据热力学第一定律\(Q=\DeltaU+W\)，所以\(Q=W=93.877kJ\)。2.循环吸热量\(q_1=h_1h_4=3230124=3106kJ/