2025年大学动力工程及工程热物理（工程热力学）试题及答案

2025年大学动力工程及工程热物理（工程热力学）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：请将每题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说明了（）。A.能量守恒B.热平衡的传递性C.内能的性质D.熵增原理2.理想气体经历一个不可逆绝热过程，其熵变（）。A.大于零B.小于零C.等于零D.不确定3.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4.工质经历一个可逆定温过程，其热量（）。A.只与初终态有关B.与过程路径有关C.等于膨胀功D.等于技术功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.工质性质D.高低温热源温度6.水蒸气的定压发生过程中，不可能出现的状态是（）。A.未饱和水B.饱和水C.湿蒸汽D.过热蒸汽7.实际气体节流后，其（）。A.温度升高B.温度降低C.温度不变D.焓不变8.理想气体混合物的总压力等于各组成气体的（）之和。A.分压力B.体积C.质量D.内能第II卷（非选择题，共60分）一、填空题（每题4分，共20分）1.热力学能包括分子的______、______、______等能量。2.熵是状态参数，对于可逆过程，熵变等于______。3.多变过程的过程方程式为______。4.水蒸气的比体积是指______。5.理想气体混合物的成分表示方法有______、______。二、简答题（每题10分，共20分）1.简述热力学第一定律的实质及表达式。2.简述朗肯循环的工作过程及提高朗肯循环热效率的方法。三、计算题（20分）已知某理想气体从初态1（p1=0.5MPa，v1=0.2m³/kg）经可逆多变过程变化到终态2（p2=1MPa，v2=0.1m³/kg），气体的比定压热容cp=1.004kJ/(kg·K)，比定容热容cv=0.717kJ/(kg·K)。求：（1）多变指数n；（2）过程中气体吸收或放出的热量q；（3）过程中气体对外做的功w。四、分析题（根据材料回答问题，10分）材料：某蒸汽动力装置采用朗肯循环，蒸汽在锅炉中定压加热产生过热蒸汽，进入汽轮机绝热膨胀做功，排汽进入凝汽器定压凝结成水，再由给水泵绝热压缩送回锅炉。已知锅炉出口蒸汽压力p1=3MPa，温度t1=400℃，凝汽器压力p2=0.004MPa。问题：分析该循环中哪些过程是不可逆过程，并说明原因。五、论述题（10分）论述工程热力学在动力工程中的应用及重要性。答案：第I卷1.B2.A3.A4.A5.D6.无不可能出现的状态（选项均可能出现）7.D8.A第II卷一、填空题1.内动能、内位能、化学能2.过程的换热量与热源温度之比的积分3.pvn=const4.单位质量水蒸气所占的体积5.质量分数、摩尔分数二、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=Δu+w+Δ(pv)（开口系统）。2.朗肯循环工作过程：水在锅炉中定压加热成过热蒸汽，过热蒸汽在汽轮机中绝热膨胀做功，排汽在凝汽器中定压凝结成水，凝结水在给水泵中绝热压缩送回锅炉。提高热效率方法：提高蒸汽初参数（压力、温度），降低排汽压力。三、计算题（1）多变指数n=(ln(p2/p1))/(ln(v1/v2))=(ln(1/0.5))/(ln(0.2/0.1))=1（2）比热比k=cp/cv=1.004/0.717≈确1.4，u2-u1=cv(T2-T1)，由pv=RT及多变过程p1v1^n=p2v2^n可得T2/T1=(p2/p1)^((n-1)/n)=2，u2-u1=cv(T2-T1)=0.717×(2T1-T1)=0.717T1，又p1v1=RT1，T1=p1v1/R=0.5×10^6×0.2/(287)≈348.4K，u2-u1=0.717×348.4≈249.8J/kg，q=u2-u1+w，w=(p1v1-p2v2)/(n-1)=(0.5×10^6×0.2-1×10^6×0.1)/(1-1)=0，q=u2-u1=249.8J/kg（3）w=(p1v1-p2v2)/(n-1)=(0.5×10^6×0.2-1×10^6×0.1)/(1-1)=0四、分析题该循环中汽轮机和给水泵内的过程是不可逆过程。汽轮机中蒸汽膨胀做功存在摩擦等耗散因素，实际过程不是绝热可逆的；给水泵中消耗功使水压力升高，存在摩擦和流体流动阻力，导致机械能损失，不是绝热可逆压缩过程。五、论述题工程热力学在动力工程中应用广泛。如蒸汽动力装置的朗肯循环分析，可优化装置