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）答题要求：本卷共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.热力学第零定律主要说明了什么？A.能量守恒B.热平衡的传递性C.内能与温度的关系D.功与热量的转换2.理想气体的状态方程适用于以下哪种情况？A.任何压力和温度B.高温高压C.低温低压D.压力不太高、温度不太低3.以下哪个物理量是状态参数？A.热量B.功C.内能D.比热4.定容比热与定压比热的关系是？A.cv>cpB.cv<cpC.cv=cpD.不确定5.可逆过程的特点不包括以下哪一项？A.过程进行无限缓慢B.无摩擦等耗散效应C.系统和外界随时保持平衡D.过程可以反向进行且不留下任何痕迹6.闭口系统与外界无哪种形式的能量交换？A.热量B.功C.质量D.内能7.工质经历一个循环后，其内能变化为？A.增大B.减小C.不变D.不确定8.卡诺循环的热效率只与什么有关？A.高温热源温度B.低温热源温度C.工质性质D.高温热源温度和低温热源温度9.以下哪种循环不是理想气体动力循环？A.朗肯循环B.奥托循环C.狄塞尔循环D.布雷顿循环10.蒸汽动力循环中，提高朗肯循环热效率的主要措施不包括？A.提高蒸汽初参数B.降低蒸汽终参数C.采用回热循环D.采用再热循环11.湿空气的含湿量是指？A.1kg干空气中所含的水蒸气质量B.1m³湿空气中所含的水蒸气质量C.湿空气的总质量与干空气质量之比D.湿空气的总质量与水蒸气质量之比12.相对湿度为100%时，湿空气处于什么状态？A.未饱和状态B.饱和状态C.过热状态D.过冷状态13.以下哪种方法不能用于湿空气的处理？A.加热B.冷却C.加压D.除湿14.制冷循环中，制冷剂在蒸发器中发生什么变化？A.等温吸热汽化B.等压吸热汽化C.等温放热液化D.等压放热液化15.热泵循环与制冷循环的区别在于？A.工作原理不同B.目的不同C.工质不同D.设备不同16.以下哪种制冷机属于压缩式制冷机？A.蒸汽喷射式制冷机B.吸收式制冷机C.活塞式制冷机D.半导体制冷机17.热机的效率总是小于？A.100%B.90%C.80%D.70%18.以下哪个不是提高热机效率的途径？A.提高高温热源温度B.降低低温热源温度C.减少散热损失D.增加工质质量19.以下哪种物质可作为制冷剂？A.水B.空气C.酒精D.氨20.工程热力学中，研究的对象主要是？A.热能与机械能的转换B.电能与机械能的转换C.化学能与热能的转换D.光能与热能的转换第II卷（非选择题共60分）简答题（共20分）答题要求：简要回答问题，观点明确，逻辑清晰，语言简洁。21.简述热力学第一定律的内容及表达式。（5分）22.什么是理想气体的内能？其与哪些因素有关？（5分）23.简述卡诺定理的内容。（5分）24.简述蒸汽压缩制冷循环的工作过程。（5分）计算题（共20分）答题要求：写出详细的计算步骤，规范使用公式，计算结果保留适当小数位数。25.已知某理想气体在定压过程中吸收热量Q=500kJ，体积从V1=2m³膨胀到V2=5m³，压力p=0.5MPa，求该过程中气体对外做的功W和内能的变化ΔU。（10分）26.一卡诺热机工作在温度为T1=500K的高温热源和T2=300K的低温热源之间，若从高温热源吸收热量Q1=1000kJ，求热机对外做的功W和向低温热源放出的热量Q2。（10分）分析题（共10分）答题要求：结合所学知识，对给定的问题进行深入分析，阐述观点，论证合理。27.分析提高蒸汽动力循环热效率的各种措施及其原理，并说明它们在实际应用中的优缺点。（10分）论述题（共10分）答题要求：结合具体实例，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场景。（10分）答案：1.B2.D3.C4.B5.C6.C7.C8.D9.A10.无正确选项（提高蒸汽初参数、降低蒸汽终参数、采用回热循环、采用再热循环均是提高朗肯循环热效率的措施）11.A12.B13.C14.A15.B16.C17.A18.D19.D20.A21.热力学第一定律指出，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：ΔU=Q-W。22.理想气体的内能是气体内部分子动能和分子势能的总和。对于理想气体，分子势能忽略不计，其内能仅与温度和物质的量有关。23.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，且可逆热机的热效率只与两个热源的温度有关，与工质的性质无关。24.蒸汽压缩制冷循环的工作过程：压缩机将低温低压的制冷剂蒸汽压缩成高温高压的蒸汽；冷凝器将高温高压的制冷剂蒸汽冷却冷凝成高压液体；节流阀使高压液体节流降压成低温低压的液体；蒸发器中低温低压的制冷剂液体汽化吸热，从而实现制冷。25.定压过程中气体对外做的功W=p(V2-V1)=0.5×10^6×(5-2)=1.5×10^6J=1500kJ。根据热力学第一定律Q=ΔU+W，可得内能变化ΔU=Q-W=500-1500=-1000kJ。26.卡诺热机的热效率ηc=1-T2/T1=1-300/500=0.4。热机对外做的功W=ηcQ1=0.4×1000=400kJ。向低温热源放出的热量Q2=Q1-W=1000-400=600kJ。27.提高蒸汽动力循环热效率的措施及原理：提高蒸汽初参数，可提高循环平均吸热温度，从而提高热效率；降低蒸汽终参数，能降低循环平均放热温度，提高热效率；采用回热循环，利用汽轮机中做过部分功的蒸汽加热给水，减少了冷源损失，提高热效率；采用再热循环，使蒸汽在汽轮机中膨胀到一定压力后再加热升温，然后继续膨胀做功，提高了循环的热效率。实际应用中，提高蒸汽初参数受材料耐热性能限制，成本较高；降低蒸汽终参数可能导致设备尺寸增大等问题；回热循环增加了设备复杂性；再热循环也增加了设备投资和运行成本。建筑环境与