2025 年大学动力工程及工程热物理（热力学基础）试题及答案

2025年大学动力工程及工程热物理（热力学基础）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填入括号内）1.关于热力学第零定律，以下说法正确的是（）A.如果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.能量在转化和传递过程中总量保持不变C.不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响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2.理想气体经历绝热自由膨胀后，下列描述正确的是（）A.温度升高，压强减小B.温度降低，压强减小C.温度不变，压强减小D.温度不变，压强增大3.以下哪种过程是可逆过程（）A.摩擦生热过程B.气体的自由膨胀过程C.无摩擦的准静态过程D.热量从高温物体向低温物体的自发传递过程4.对于一定质量的理想气体，在等温膨胀过程中，气体的（）A.内能增大，对外做功，吸收热量B.内能不变，对外做功，吸收热量C.内能减小，对外做功，放出热量D.内能不变，对外做功，放出热量5.卡诺循环的效率只与（）有关A.两个热源的温度B.气体的种类C.循环的次数D.气体的质量6.热力学第二定律的开尔文表述指出（）A.不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化B.不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响C.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D.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小7.某理想气体在等压压缩过程中（）A.温度升高，内能增大B.温度降低，内能减小C.温度不变，内能不变D.温度升高，内能减小8.已知某理想气体的摩尔定容热容\(C_{V,m}\)，则其摩尔定压热容\(C_{p,m}\)为（）A.\(C_{V,m}+R\)B.\(C_{V,m}-R\)C.\(C_{V,m}\timesR\)D.\(C_{V,m}/R\)9.对于理想气体的绝热过程，以下关系式正确的是（）A.\(pV^{\gamma}=const\)B.\(pV=const\)C.\(T/V=const\)D.\(p/T=const\)10.气体在节流过程中（）A.温度升高，焓不变B.温度降低，焓不变C.温度不变，焓不变D.温度可能升高也可能降低，焓不变二、多项选择题（总共5题，每题4分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填入括号内，少选、多选、错选均不得分）1.以下属于状态参数的有（）A.温度B.压强C.内能D.热量E.熵2.关于理想气体的内能，以下说法正确的是（）A.只与温度有关B.与气体的体积有关C.与气体的质量有关D.与气体的种类有关E.是状态函数3.下列哪些过程是不可逆过程（）A.功热转换过程B.气体的扩散过程C.有摩擦的准静态过程D.热传导过程E.卡诺循环过程4.对于一定质量的理想气体，以下哪些过程中气体对外做功（）A.等温膨胀B.等压膨胀C.绝热膨胀D.等容升温E.等压压缩5.以下关于熵的说法正确的是（）A.熵是状态函数B.熵增原理指出孤立系统的熵永不减少C.可逆过程中熵不变D.不可逆过程中熵增大E.熵的单位是焦耳每开尔文三、判断题（总共10题，每题2分，请判断对错，在括号内打“√”或“×”）1.热力学能就是内能，它包括分子动能、分子势能和化学能等。（）2.理想气体状态方程\(pV=nRT\)对任何气体都适用。（）3.绝热过程中，气体与外界没有热量交换，所以气体的内能不变。（）4.卡诺循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成的。（）5.一切实际过程都是不可逆的。（）6.功可以完全转化为热，但热不能完全转化为功。（）7.对于理想气体，等压过程中吸收的热量全部用于增加气体的内能。（）8.节流过程是一个等焓过程。（）9.熵变只与初末状态有关，可以通过可逆过程来计算。（）10.气体的摩尔定压热容比摩尔定容热容大。（）四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答问题）1.简述热力学第一定律的内容，并写出其数学表达式。2.说明卡诺定理的内容及其意义。3.什么是熵增原理？它在实际中有哪些应用？五、计算题（总共2题，每题15分，请写出详细的计算过程）1.一定质量的理想气体，初态压强\(p_1=1.0\times10^5Pa\)，体积\(V_1=2m^3\)，温度\(T_1=300K\)。经过一个等温膨胀过程，体积变为\(V_2=4m^3\)。求：（1）气体对外做的功；（2）吸收的热量。2.一卡诺热机工作在温度为\(T_1=500K\)的高温热源和温度为\(T_2=300K\)的低温热源之间。若热机从高温热源吸收热量\(Q_1=1000J\)，求：（1）热机的效率；（2）对外做的功；（3）向低温热源放出的热量。答案1.选择题-1.A-2.C-3.C-4.B-5.A-6.B-7.B-8.A-9.A-10.D2.多项选择题-1.ABCE-2.ACE-3.ABCD-4.ABC-5.ABCDE3.判断题-1.√-2.×-3.×-4.√-5.√-6.×-7.×-8.√-9.√-10.√4.简答题-1.热力学第一定律：自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递到另一个物体，在转化和传递中能量的总量保持不变。数学表达式：\(Q=\DeltaU+W\)（\(Q\)为系统吸收的热量，\(\DeltaU\)为系统内能的增量，\(W\)为系统对外做的功）。-2.卡诺定理：（1）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；（2）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：为提高热机效率指明了方向，是研究热机性能的重要理论基础。-3.熵增原理：孤立系统的熵永不减少。应用：如热传递过程中热量自发从高温物体传向低温物体，系统熵增加；绝热不可逆过程系统熵增加等。可用于判断过程的方向性等。5.计算题-1.（1）等温膨胀过程气体对外做功\(W=\int_{V_1}^{V_2}pdV\)。理想气体等温过程\(p=\frac{nRT}{V}\)，又\(p_1V_1=p_2V_2\)，\(p_2=p_1\frac{V_1}{V_2}=1.0\times10^5\times\frac{2}{4}=5\times10^4Pa\)。\(W=nRT\ln\frac{V_2}{V_1}\)，由\(p_1V_1=nRT_1\)可得\(nRT_1=1.0\times10^5\times2=\2\times10^5J\)，所以\(W=2\times10^5\ln\frac{4}{2}=2\times10^5\ln2\approx1.39\times10^5J\)。（2）等温过程\(\DeltaU=0\)，由\(Q=\DeltaU+W\)，得\(Q=W\approx1.39\times10^5J\)。-2.（1）卡诺热机效率\(\eta=1-\frac{T_