2025年大学热能与动力工程（热力学）试题及答案

2025年大学热能与动力工程（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：本大题共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。请将正确答案的序号填在题后的括号内。1.热力学第零定律主要说明了什么？（）A.热平衡的传递性B.能量守恒C.熵增原理D.内能的变化答案：A2.理想气体的状态方程是（）A.pV=RTB.pV=nRTC.pV=mRTD.pV=MrT答案：B3.以下哪个过程是可逆过程？（）A.摩擦生热B.气体自由膨胀C.等温可逆压缩D.热量从高温物体向低温物体的自发传递答案：C4.对于一个封闭系统，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.系统与外界既无物质交换也无能量交换D.系统与外界只有能量交换答案：A5.熵增加原理适用于（）A.孤立系统B.封闭系统C.开放系统D.任何系统答案：A6.卡诺循环的效率只与什么有关？（）A.高温热源温度B.低温热源温度C.高温热源和低温热源温度D.循环过程答案：C7.内能是（）A.状态量B.过程量C.与过程有关的量D.与路径有关的量答案：A8.下列哪种情况属于准静态过程？（）A.快速压缩气体B.气体缓慢膨胀C.系统经历剧烈化学反应D.热量瞬间传递答案：B9.热力学第一定律的数学表达式为（）A.Q=WB.ΔU=Q+WC.ΔU=Q-WD.W=Q+ΔU答案：B10.理想气体等温膨胀过程中，下列说法正确的是（）A.内能增加B.对外做功C.吸收热量小于对外做功D.温度降低答案：B11.对于定容过程，W=（）A.0B.pΔVC.-pΔVD.nRTln(V2/V1)答案：A12.克劳修斯不等式为（）A.∮(δQ/T)≤0B.∮(δQ/T)≥0C.∮(δQ/T)=0D.∮(δQ/T)>0答案：A13.1mol理想气体从同一初态出发，分别经过等温可逆膨胀和绝热可逆膨胀，终态压力相同，则（）A.等温膨胀体积大B.绝热膨胀体积大C.两者体积一样大D.无法比较答案：A14.实际气体在什么情况下可近似看作理想气体？（）A.高温高压B.高温低压C.低温高压D.低温低压答案：B15.当系统经历一个循环过程后，其（）A.内能增加B.对外做功C.吸收热量D.内能不变答案：D16.对于理想气体的绝热自由膨胀过程，下列说法正确的是（）A.ΔU=0，W=0B.ΔU=0，W>0C.ΔU>0，W=0D.ΔU<0，W=0答案：A17.下列哪个物理量不是状态函数？（）A.内能B.热量C.温度D.压力答案：B18.可逆热机的效率与不可逆热机的效率相比（）A.可逆热机效率高B.不可逆热机效率高C.两者效率相同D.无法确定答案：A19.一定量的理想气体在等压过程中温度升高，体积将（）A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小答案：A20.对于一个绝热系统，其熵变（）A.大于零B.小于零C.等于零D.可能大于零也可能等于零答案：D第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将正确答案填在题中的横线上。1.热力学系统的平衡态是指系统的______、______和______都不随时间变化的状态。答案：宏观性质、化学组成、温度2.卡诺循环由两个______过程和两个______过程组成。答案：等温、绝热3.理想气体的内能是温度的______函数。答案：单值4.熵是系统______的量度。答案：无序程度5.对于一个简单可压缩系统，独立的状态参数有______个。答案：2（二）简答题（共15分）答题要求：简要回答下列问题，答案要准确、精炼。1.简述热力学第二定律的两种表述。答案：克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。2.什么是准静态过程？它有什么特点？答案：准静态过程是指过程进行得足够缓慢，使系统在过程中随时都无限接近平衡态的过程。特点：在准静态过程中，系统的状态变化可用状态参数的连续变化来描述，过程中系统所经历的每一个状态都可近似看作平衡态，可利用平衡态的性质和规律来研究过程中的能量转换等问题。3.简述理想气体的微观模型。答案：理想气体的微观模型：气体分子视为质点，分子间除碰撞瞬间外无相互作用力，分子的运动遵循经典力学规律，分子碰撞是完全弹性碰撞。（三）计算题（共20分）答题要求：写出详细的计算过程和答案，要有必要的文字说明。1.1mol理想气体从初态p1=200kPa，V1=10L，等温膨胀到V2=20L，求该过程中气体对外做的功和吸收的热量。（8分）答案：等温过程W=nRTln(V2/V1)，由理想气体状态方程p1V1=nRT，可得nRT=p1V1=200×10=2000J，W=2000ln(20/10)=2000ln2≈1386.3J。根据热力学第一定律ΔU=Q+W，等温过程ΔU=0，所以Q=-W=1386.3J。2.一定量的理想气体经历绝热压缩过程，初态温度T1=300K，体积V1=1m³，末态体积V2=0.5m³，求末态温度。已知该气体的比热容比γ=1.4。（12分）答案：绝热过程方程T1V1^(γ-1)=T2V2^(γ-1)，已知γ=1.4，T1=300K，V1=1m³，V2=0.5m³，代入可得300×1^(1.4-1)=T2×0.5^(1.4-1)，即300=T2×0.5^0.4，解得T2≈445.7K。（四）材料分析题（共10分）答题要求：阅读材料，回答问题。材料：有一热机工作于温度分别为T1=1200K和T2=300K的两个热源之间，从高温热源吸收热量Q1=1200J，向低温热源放出热量Q2=300J。1.计算该热机的效率。（5分）答案：热机效率η=1-Q2/Q1=1-300/1200=0.75。2.判断该热机是否为可逆热机，并说明理由。（5分）答案：可逆热机效率η卡=1-T2/T1=1-300/1200=0.75，该热机效率等于可逆热机效率，所以该热机是可逆热机。（五）论述题（共5分）答题要求：论述观点明确，论述合理，语言通顺。论述热力学第一定律和第二定律在实际工