2025年大学（能源与动力工程）工程热力学期末试题及答案

2025年大学（能源与动力工程）工程热力学期末试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）（总共10题，每题4分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在题后的括号内）1.工程热力学中，闭口系与外界（）。A.无物质交换，无能量交换B.无物质交换，有能量交换C.有物质交换，无能量交换D.有物质交换，有能量交换2.理想气体的内能是（）的函数。A.压力和比容B.温度和比容C.压力和温度D.温度3.可逆过程的特点是（）。A.过程进行得无限缓慢，系统内部及系统与外界之间随时保持力平衡和热平衡B.没有摩擦等耗散效应C.可以反向进行，沿原来途径逆向进行时，系统和外界能完全恢复原状D.以上都是4.卡诺循环的热效率只取决于（）。A.高温热源的温度B.低温热源的温度C.高温热源与低温热源的温度D.工质的性质5.熵增加原理表明（）。A.孤立系统的熵永远不会减少B.系统经历可逆过程时熵不变C.系统经历不可逆过程时熵增加D.以上都对6.对于理想气体混合物，其比定压热容（）。A.等于各组成气体比定压热容之和B.大于各组成气体比定压热容之和C.小于各组成气体比定压热容之和D不一定7.水蒸气的定压形成过程中，（）阶段是汽化阶段。A.预热B.饱和水C.干饱和蒸汽D.湿饱和蒸汽8.多变过程的多变指数n的取值范围是（）。A.-∞<n<+∞B.0≤n≤+∞C.1≤n≤+∞D.-∞<n≤09.实际气体的状态方程中，（）考虑了气体分子间的引力和分子本身的体积。A.理想气体状态方程B.范德瓦尔方程C.通用气体常数D.分压力定律10.热机是把热能转换为（）的设备。A.电能B.机械能C.化学能D.光能第II卷（非选择题，共60分）二、填空题（每题3分，共15分）1.工程热力学的研究对象是________________。2.热力学第零定律为________________。3.比体积的定义是________________。4.绝热过程中，系统与外界没有________________交换。5.湿空气的含湿量是指________________。三、简答题（每题5分，共15分）1.简述热力学第一定律的实质。2.简述理想气体可逆定温过程中热量、功和内能的计算方法。3.简述水蒸气定压发生过程的特点。四、计算题（每题10分，共20分）1.已知某理想气体从初态1（p1=0.5MPa，v1=0.2m³/kg）经可逆定温过程变化到终态2（p2=0.1MPa），求该过程中气体对外界所做的功和吸收的热量。（已知该理想气体的比定温热容cv=0.718kJ/(kg·K)）2.有一闭口系，从状态1经可逆过程变化到状态2，过程中吸收热量100kJ，对外做功50kJ。若系统从状态2经另一可逆过程回到状态1，外界对系统做功30kJ，求此过程中系统与外界交换的热量。五、论述题（10分）结合实际，论述工程热力学在能源与动力工程领域的重要性及应用。答案：一、选择题1.B2.D3.D4.C5.D6.A7.D8.A9.B10.B二、填空题1.能量的转换和传递规律2.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3.单位质量工质所占的体积4.热量5.1kg干空气中所含水蒸气的质量三、简答题1.热力学第一定律的实质是能量守恒与转换定律在热现象中的体现，它表明热是能的一种形式，任何热力过程中，加给工质的热量一部分用于增加工质的内能，一部分用于工质对外做功。2.理想气体可逆定温过程中，内能不变，即Δu=0。热量Q=W=RTln(p1/p2)，功的计算根据膨胀功公式W=∫pdv，结合理想气体状态方程进行积分计算。3.水蒸气定压发生过程包括预热、汽化、过热三个阶段。预热阶段，水吸收热量温度升高；汽化阶段，包括饱和水和湿饱和蒸汽阶段，吸收汽化潜热，温度不变；过热阶段，蒸汽吸收热量温度继续升高。四、计算题1.定温过程W=RTln(p1/p2)，由理想气体状态方程p1v1=RT1，可得T1=p1v1/R，又p1v1=p2v2，v2=p1v1/p2。W=p1v1ln(p1/p2)=0.5×10^6×0.2×ln(0.5/0.1)=160.94kJ，Q=W=160.94kJ。2.根据热力学第一定律，初态到终态Q1=ΔU1+W1，100=ΔU1+50，得ΔU1=50kJ。从终态回到初态，-Q2=ΔU2+W2，-Q2=-50+(-30)，Q2=80kJ。五、论述题工程热力学在能源与动力工程领域至关重要。它为能源的有效利用和动力设备的设计提供理论基础。在能源方面，帮助分析能源转换效率，如火