2025年大学（建筑环境与能源应用工程）工程热力学模拟试题及解析

2025年大学（建筑环境与能源应用工程）工程热力学模拟试题及解析

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）本卷共20题，每题2分。每题只有一个选项符合题意。请将正确答案填在题后的括号内。1.热力学第零定律主要涉及的是（）A.热平衡关系B.能量守恒C.熵增原理D.可逆过程2.理想气体的状态方程是（）A.pV=nRTB.pV=mRTC.pV=MRTD.pV=μRT3.对于定容过程，工质吸收的热量等于（）A.热力学能的增加B.焓的增加C.对外做功D.推动功4.1kg某种理想气体，从同一初态分别经历可逆定温过程和可逆绝热过程，膨胀到相同的终压，则两种过程终态的熵相比（）A.定温过程熵大B.绝热过程熵大C.一样大D.无法确定5.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.高低温热源温度D.工质性质6.实际气体的压缩因子Z（）A.恒等于1B.恒大于1C.恒小于1D.可能大于、小于或等于17.湿空气的含湿量d是指（）A.1kg干空气中所含的水蒸气质量B.1m³干空气中所含的水蒸气质量C.1kg湿空气中所含的水蒸气质量D.1m³湿空气中所含的水蒸气质量8.水蒸气的定压发生过程中，从液态变为气态的过程是（）A.预热阶段B.汽化阶段C.过热阶段D.不确定9.对于闭口系统，下列说法正确的是（）A.系统与外界无物质交换B.系统与外界无能量交换C.系统质量不变D.系统体积不变10.可逆过程的特点是（）A.过程进行无限缓慢B.没有能量损失C.可以反向进行且系统和外界同时恢复原状D.以上都是11.理想气体进行绝热自由膨胀，其内能（）A.增加B.减少C.不变D.不确定12.某热机从高温热源吸收热量Q1，向低温热源放出热量Q2，对外做功W，则其热效率为（）A.W/Q1B.W/Q2C.(Q1-Q2)/Q1D.(Q1-Q2)/Q213.气体在喷管中流动，当流速小于当地音速时，喷管应做成（）A.渐扩形B.渐缩形C.等截面形D.先渐扩后渐缩形14.空气在定压下被加热，其比热（）A.增大B.减小C.不变D.不确定15.活塞式内燃机定容加热理想循环中，加热过程是（）A.定容吸热B.定压吸热C.定温吸热D.多变吸热16.制冷系数是指（）A.制冷量与消耗功之比B.制冷量与传热量之比C.消耗功与传热量之比D.传热量与制冷量之比17.对于孤立系统，其熵（）A.增加B.减少C.不变D.可能增加、减少或不变第II卷（非选择题，共60分）18.简答题（每题5分，共20分）（1）简述热力学第一定律的实质及表达式。（2）说明理想气体内能及焓的特点。（3）简述湿空气的焓湿图及其应用。（4）简述卡诺定理的内容。19.计算题（每题10分，共20分）（1）某理想气体从初态p1=0.5MPa，V1=0.1m³，经可逆定温膨胀到V2=0.2m³，求气体对外做的功及吸收的热量。已知该气体的气体常数R=287J/(kg·K)，初态温度T1=300K。（2）一刚性绝热容器，体积为0.5m³，内装空气，初始压力p1=0.1MPa，温度t1=20℃。现用电阻丝对空气加热，当压力升高到p2=0.2MPa时停止加热。求空气终态温度及电阻丝所消耗的电能。已知空气的比热cv=0.718kJ/(kg·K)，cp=1.005kJ/(kg·K)。20.分析论述题（20分）结合实际工程应用，论述工程热力学在建筑环境与能源应用工程中的重要性及应用实例。要求：论述内容应包括但不限于空调系统、供热系统、建筑节能等方面，分析工程热力学原理如何在这些系统中发挥作用，以及对提高能源利用效率、改善室内环境质量等方面的意义。答案1.A2.A3.A4.A5.C6.D7.A8.B9.A10.D11.C12.C13.B14.A15.A16.A17.A18.简答题（1）热力学第一定律实质是能量守恒与转换定律在热现象中的应用。表达式为：Q=ΔU+W（闭口系统）或Q=ΔH+Wt（开口系统）。（2）理想气体内能只是温度的单值函数，与压力、体积无关；焓也只是温度的单值函数，h=u+pv。（3）湿空气焓湿图反映了湿空气的状态参数之间的关系，可用于确定湿空气的露点温度、相对湿度、含湿量等，还可进行空气处理过程的分析与计算。（4）卡诺定理内容为：在两个不同温度的恒温热源间工作的所有热机，以可逆热机的热效率为最高；所有可逆热机的热效率均相等，且只与高低温热源温度有关，与工质性质无关。计算题（1）1.由理想气体状态方程p1V1=mRT1可得气体质量m=p1V1/RT1=0.5×10^6×0.1/(287×300)≈0.578kg。2.定温膨胀功W=mRT1ln(V2/V1)=0.578×287×300×ln(0.2/0.1)≈114354J≈114.35kJ。3.因为定温过程ΔU=0，根据热力学第一定律Q=W=114.35kJ。（2）1.空气可视为理想气体，由理想气体状态方程p1V=mRT1可得初始质量m=p1V/RT1=0.1×10^6×0.5/(287×293)≈0.585kg。2.刚性绝热容器，W=0，Q=0，由热力学第一定律Q=ΔU+W得ΔU=0，即cv(T2-T1)=0，T2=p2T1/p1=0.2×293/0.1=586K。3.电阻丝消耗电能W=ΔU=mcv(T2-T1)=0.585×0.718×(586-293)≈123kJ。分析论述题：在建筑环境与能源应用工程中，工程热力学至关重要。例如在空调系统中，通过热力学原理计算冷热量传递，确定制冷制热系数，优化设备选型以提高能效。供