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）1.下列关于热力学系统的说法，正确的是（）（本题5分，答题要求：从选项中选出正确答案）A.闭口系统与外界无物质交换，所以系统内质量保持恒定B.开口系统与外界有物质和能量交换，能量交换只能通过热量传递C.绝热系统与外界没有热量交换，但可以有功的传递D.孤立系统与外界既无物质交换也无能量交换2.状态参数的特征是（）（本题5分，答题要求：从选项中选出正确答案）A.其变化量与路径有关B.对于循环过程，其变化量不为零C.只要初终态确定，其值就确定D.状态参数的变化量取决于过程的具体实施方式3.理想气体经历一个等温膨胀过程，其内能变化为（）（本题5分，答题要求：从选项中选出正确答案）A.增大B.减小C.不变D.无法确定4.对于一定质量的理想气体，在下列哪种过程中，气体对外界做功且内能增加（）（本题5分，答题要求：从选项中选出正确答案）A.等温膨胀B.绝热压缩C.等压膨胀D.等容升压5.可逆过程的特点不包括（）（本题5分，答题要求：从选项中选出正确答案）A.过程进行时系统内部及系统与外界随时保持力平衡和热平衡B.过程中不存在任何耗散效应C.当系统沿原路径逆向进行时，系统和外界能完全恢复到原来状态D.可逆过程一定是准静态过程，准静态过程也一定是可逆过程6.卡诺循环的热效率只与（）有关（本题5分，答题要求：从选项中选出正确答案）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7.熵增原理适用于（）（本题5分，答题要求：从选项中选出正确答案）A.孤立系统B.绝热系统C.闭口系统D.任意系统8.水蒸气的定压形成过程不包括以下哪个阶段（）（本题5分，答题要求：从选项中选出正确答案）A.预热阶段B.汽化阶段C.过热阶段D.冷凝阶段第II卷（非选择题，共60分）9.简答题：简述热力学第零定律的内容及其意义。（本题10分，答题要求：简要阐述热力学第零定律的核心内容以及它在热力学中的重要作用）10.计算题：一定质量的理想气体，初态压力\(p_1=2MPa\)，体积\(V_1=0.1m^3\)，温度\(T_1=300K\)。经历一个可逆等温膨胀过程，体积变为\(V_2=0.2m^3\)。求：（1）气体对外界做的功；（2）气体吸收的热量。已知理想气体常数\(R=8.314J/(mol·K)\)。（本题20分，答题要求：写出详细的计算步骤和公式依据）11.分析题：在一个密闭的刚性容器中，有一定量的理想气体。若对容器内气体加热，使其温度升高。分析气体的压力、内能、熵等参数的变化情况，并说明原因。（本题15分，答题要求：分别分析各参数变化情况，并结合相关热力学原理进行解释）12.材料分析题：材料：某动力循环装置采用了一种新的工质，其在循环过程中的特性与传统工质有所不同。该循环由四个过程组成：过程1-2为绝热压缩，过程2-3为定压吸热，过程3-4为绝热膨胀，过程4-1为定压放热。已知在过程2-3中，工质从高温热源吸收热量\(Q_{in}\)，在过程4-1中，工质向低温热源放出热量\(Q_{out}\)。问题：（1）请分析该循环装置的工作原理；（2）计算该循环的热效率表达式，并说明与卡诺循环热效率的关系。（本题15分，答题要求：根据材料内容详细分析循环工作原理，推导热效率表达式并与卡诺循环热效率比较）答案1.A2.C3.C4.C5.D6.D7.A8.D9.热力学第零定律的内容是：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。意义在于它为温度的测量提供了理论基础，使温度的概念得以科学地建立，进而为热力学的发展奠定了重要基础。10.（1）等温膨胀过程气体对外做功\(W=p_1V_1\ln\frac{V_2}{V_1}\)。已知\(p_1=2MPa=2×10^6Pa\)，\(V_1=0.1m^3\)，\(V_2=0.2m^3\)，则\(W=2×10^6×0.1×\ln\frac{0.2}{0.1}≈1.386×10^5J\)。（2）根据等温过程内能不变\(\DeltaU=0\)，由热力学第一定律\(Q=W\)，所以气体吸收热量\(Q=1.386×10^5J\)。11.压力升高，因为容器刚性，体积不变，根据理想气体状态方程\(pV=nRT\)，温度升高则压力增大。内能增大，理想气体内能只与温度有关，温度升高内能增加。熵增大，因为气体吸收热量且温度升高，由熵的定义可知熵增加。12.（1）工作原理：绝热压缩过程提高气体压力和温度；定压吸热过程从高温热源吸收热量使气体进一步膨胀做功；绝热膨胀过程气体对外做功，温度降低；定压放热过程向低温热源放出热量，回到初始状态完成一个循环。（2）热效率\(\eta=1-\