《工程热力学与传热学》试题及答案

《工程热力学与传热学》试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.下列参数中，属于状态参数的是（）

A.热量B.功C.焓D.熵流

答案：C

解析：状态参数是描述热力系统状态的物理量，具有单值性，只取决于状态，与过程无关。焓是状态参数，它的定义式为h=u+pv，其中u是内能，p是压力，v是比体积，这三个量都是状态参数，所以焓也是状态参数。而热量和功是过程量，它们的大小与具体的热力过程有关；熵流是与热量传递相关的一个过程相关量，不是状态参数。

2.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.高温热源和低温热源的温度D.工质的性质

答案：C

解析：卡诺循环的热效率公式为=1，其中是高温热源的温度，是低温热源的温度。从公式可以看出，卡诺循环的热效率只取决于高温热源和低温热源的温度，与工质的性质无关。

3.理想气体的比定压热容和比定容热容之间的关系为（）

A.−=B.+=

C./=D.=

答案：A

解析：根据理想气体的热力学能和焓的性质，对于理想气体有h=u+pv，对其进行微分可得dh=du+pdv+vdp。在定容过程中dv=0，=；在定压过程中dp=0，=。结合理想气体状态方程pv=T，可以推导出−=。

4.水在定压汽化过程中，其温度（）

A.升高B.降低C.不变D.先升高后不变

答案：C

解析：水在定压汽化过程中，是从液态转变为气态的过程，这个过程中吸收的热量用于相变，而温度保持不变，这个温度就是该压力下的饱和温度。例如在标准大气压下，水的汽化温度是C，在汽化过程中只要压力不变，温度就始终保持在C。

5.对流换热系数的单位是（）

A.W/(m·K)B.W/(·K)

C.J/(kg·K)D.J/(·K)

答案：B

解析：根据牛顿冷却公式q=αΔT，其中q是对流换热的热流密度，单位是W/，ΔT是流体与壁面之间的温差，单位是K，由此可得对流换热系数α的单位是W/(·K)。

6.热辐射的传播不需要（）

A.介质B.温度差C.物体表面D.以上都不需要

答案：A

解析：热辐射是通过电磁波来传递热量的，它可以在真空中传播，不需要介质。而热传导和热对流都需要介质来传递热量。热辐射的发生需要有温度差，并且热辐射是物体表面向外发射辐射能的现象。

7.对于同一流体，强制对流换热系数（）自然对流换热系数

A.大于B.小于C.等于D.不确定

答案：A

解析：强制对流是由于外力（如泵、风机等）的作用使流体流动，流体的流速通常较大，能够更有效地带走热量；而自然对流是由于流体内部的温度差引起的密度差而导致的流体流动，流速相对较小。根据对流换热的原理，流速越大，对流换热系数越大，所以强制对流换热系数大于自然对流换热系数。

8.传热过程中，冷热流体的温度差越大，传热速率（）

A.越大B.越小C.不变D.先增大后减小

答案：A

解析：根据传热基本方程Q=kAΔT，其中Q是传热速率，k是传热系数，A是传热面积，ΔT是冷热流体的温度差。在k和A不变的情况下，温度差ΔT越大，传热速率Q就越大。

9.可逆绝热过程是（）过程

A.等熵B.等焓C.等压D.等容

答案：A

解析：可逆绝热过程中，没有热量传递，即δQ=0。根据熵的定义dS=（可逆过程），可得dS=0，所以可逆绝热过程是等熵过程。

10.某制冷循环，从低温热源吸热100kJ，向高温热源放热120kJ，则该制冷循环的制冷系数为（）

A.0.83B.1.2C.5D.6

答案：C

解析：制冷系数ε=，其中是从低温热源吸收的热量，是向高温热源放出的热量。已知=100kJ，=120kJ，则ε==5。

二、填空题（每题2分，共20分）

1.热力系统按与外界的物质和能量交换情况可分为开口系统、闭口系统、绝热系统和孤立系统，其中与外界既无物质交换也无能量交换的系统是______。

答案：孤立系统

解析：孤立系统是一种理想化的系统，它与外界没有物质交换，也没有能量交换，系统内部的能量和质量保持不变。开口系统与外界有物质交换；闭口系统与外界没有物质交换但有能量交换；绝热系统与外界没有热量交换，但可能有其他形式的能量交换和物质交换（如果是开口绝热系统）。

2.热力学第______定律阐述了能量传递和转换的方向、条件和限度问题。

答案：二

解析：热力学第二定律指出了热过程的方向性，例如热量不能自发地从低温物体传向高温物体，它规定了能量传递和转换的方向、条件和限度。热力学第一定律主要阐述的是能量守恒原理。

3.理想气体的状态方程为______。

答案：pv=T

解析：这是理想气体状态方程的基本形式，其中p是气体的压力，v是气体的比体积，是气体常数，T是气体的热力学温度。它描述了理想气体在平衡状态下压力、比体积和温度之间的关系。

4.水蒸气的临界状态是指______和______的状态。

答案：饱和液体；饱和蒸汽

解析：水蒸气的临界状态是饱和液体和饱和蒸汽的界限状态，在临界状态下，饱和液体和饱和蒸汽的状态参数（如温度、压力、比体积等）相同，气液两相的差别消失。

5.导热系数是反映材料______能力的物理量。

答案：导热

解析：导热系数λ是表征材料导热能力大小的物理量，其定义式为q=−λ，其中q是热流密度，是温度梯度。导热系数越大，材料的导热能力越强。

6.对流换热的影响因素主要有______、______、______和______。

答案：流体的物性；流体的流动状态；流体的相变；换热表面的几何因素

解析：流体的物性（如导热系数、比热容、密度、粘度等）会影响对流换热；流体的流动状态（层流或湍流）不同，对流换热的强度也不同；流体发生相变（如汽化或凝结）时，对流换热情况会有很大变化；换热表面的几何形状、尺寸、粗糙度等几何因素也会对对流换热产生影响。

7.热辐射的基本定律有______、______、______和______。

答案：普朗克定律；斯蒂芬玻尔兹曼定律；维恩位移定律；基尔霍夫定律

解析：普朗克定律揭示了黑体光谱辐射力按波长和温度的分布规律；斯蒂芬玻尔兹曼定律给出了黑体辐射力与温度的关系；维恩位移定律确定了黑体光谱辐射力峰值对应的波长与温度的关系；基尔霍夫定律建立了实际物体的辐射力与吸收比之间的关系。

8.传热过程是指______的过程。

答案：热量从高温流体通过固体壁面传递到低温流体

解析：传热过程通常涉及到冷热两种流体，热量从高温流体通过固体壁面（如换热器的管壁