2025年大学（能源与动力工程）工程热力学理论测试试题及答案

2025年大学（能源与动力工程）工程热力学理论测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共8题，每题5分)1.热力学第零定律主要涉及的是（）A.热平衡B.能量转换C.熵增原理D.理想气体状态2.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3.理想气体定温膨胀过程中，工质与外界交换的热量（）A.全部用于对外做功B.一部分用于对外做功，一部分用于增加内能C.全部用于增加内能D.与外界无热量交换4.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.系统内质量保持不变D.系统内能量保持不变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.高低温热源温度差D.高低温热源温度比6.水蒸气的定压比热（）A.是常数B.随温度升高而增大C.随温度升高而减小D.与温度无关7.实际气体在（）情况下可近似看作理想气体A.高温低压B.高温高压C.低温低压D.低温高压8.绝热节流过程中，工质的（）A.焓不变B.熵不变C.温度不变D.压力不变第II卷（非选择题，共60分）9.简答题：简述热力学第一定律的内容及其表达式。(10分)10.简答题：说明熵增原理的意义。(10分)11.计算题：一定质量的理想气体，初态压力\(p_1=0.5MPa\)，体积\(V_1=0.1m^3\)，温度\(T_1=300K\)。经过一个定温膨胀过程，体积变为\(V_2=0.2m^3\)。求该过程中气体对外做的功及吸收的热量。已知理想气体常数\(R=8.314J/(mol·K)\)。(20分)12.材料分析题：材料：某动力循环采用水蒸气作为工质，经历定压加热、绝热膨胀、定压放热、绝热压缩四个过程。已知在定压加热过程中，工质从外界吸收热量\(q_1=300kJ/kg\)，在定压放热过程中，工质向外界放出热量\(q_2=200kJ/kg\)。问题：计算该循环的热效率，并分析提高该循环热效率的途径。(15分)13.论述题：论述实际气体与理想气体的区别，并说明在工程热力学中引入理想气体概念的意义。(5分)答案：1.A2.C3.A4.A5.D6.B7.A8.A9.热力学第一定律是能量转换与守恒定律在热现象中的具体体现。它指出：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。表达式为\(Q=\DeltaU+W\)，其中\(Q\)为系统吸收的热量，\(\DeltaU\)为系统内能的变化，\(W\)为系统对外做的功。10.熵增原理表明，在孤立系统中，一切实际过程都朝着使系统熵增加的方向进行，直到熵达到最大值，系统达到平衡态。这意味着孤立系统中不可逆过程是自发的，而可逆过程是不可能发生的。熵增原理为判断实际过程的方向性提供了依据，对研究热现象和热过程具有重要意义。11.定温膨胀过程中，理想气体内能不变，\(\DeltaU=0\)。根据理想气体状态方程\(pV=nRT\)，可得\(n=p_1V_1/RT_1\)。气体对外做的功\(W=nRT\ln(V_2/V_1)\)，将\(n=p_1V_1/RT_1\)代入可得：\(W=p_1V_1\ln(V_2/V_1)=0.5×10^6×0.1×\ln(0.2/0.1)≈34657J\)。根据热力学第一定律\(Q=\DeltaU+W\)，因为\(\DeltaU=0\)，所以\(Q=W=34657J\)。12.循环热效率\(\eta=1-q_2/q_1=1-200/300≈33.3\%\)。提高该循环热效率的途径有：提高定压加热过程中工质吸收的热量\(q_1\)，如提高高温热源温度；降低定压放热过程中工质放出的热量\(q_2\)，如降低低温热源温度。13.实际气体分子间存在相互作用力，分子本身有一定体积，其状态方程较为复杂。理想气体分子间无相互作用力，分子本身无体积