福建师范大学《工程热力学》2025-2026学年期末试卷

福建师范大学《工程热力学》2025-2026学年期末试卷一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）

1.工程热力学研究的核心问题是热能与机械能的转换关系，以下哪项不属于其研究范畴？

A.热力学定律的应用B.工程设备的热效率分析C.化学反应的热力学分析D.电磁场的能量转换

2.热力学第一定律的数学表达式为ΔU=Q-W，其中ΔU表示系统的内能变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。以下哪种情况会导致ΔU为负值？

A.系统吸收热量且对外做功B.系统放出热量且对外做功C.系统吸收热量且外界对系统做功D.系统放出热量且外界对系统做功

3.理想气体的状态方程为PV=nRT，其中P表示压力，V表示体积，n表示物质的量，R为气体常数，T表示温度。以下哪种情况会导致气体的温度升高？

A.压力增大，体积减小B.压力减小，体积增大C.压力增大，体积增大D.压力减小，体积减小

4.热力学第二定律的克劳修斯表述为：热量不能自动地从低温物体传到高温物体。以下哪种现象违背了热力学第二定律？

A.热机将热能转化为机械能B.热量从高温物体传到低温物体C.热量从低温物体传到高温物体D.热量在等温过程中传递

5.熵是描述系统无序程度的物理量，以下哪种情况会导致系统的熵增加？

A.系统经历等温可逆过程B.系统经历等压可逆过程C.系统经历绝热可逆过程D.系统经历不可逆过程

6.卡诺循环是一种理想的循环过程，其效率由公式η=1-T2/T1表示，其中T1和T2分别表示高温热源和低温热源的温度。以下哪种情况会导致卡诺循环的效率降低？

A.高温热源温度T1降低B.低温热源温度T2升高C.高温热源温度T1升高D.低温热源温度T2降低

7.燃气轮机是一种将热能转化为机械能的设备，其工作原理基于朗肯循环。以下哪种因素会影响燃气轮机的效率？

A.燃料的热值B.燃气轮机的转速C.燃气轮机的进口温度D.燃气轮机的出口压力

8.蒸汽轮机是一种利用蒸汽的热能进行工作的设备，其工作原理基于朗肯循环。以下哪种情况会导致蒸汽轮机的效率降低？

A.蒸汽的初温升高B.蒸汽的初压降低C.蒸汽的终温降低D.蒸汽的终压升高

9.热泵是一种利用热能进行工作的设备，其工作原理基于逆向卡诺循环。以下哪种情况会导致热泵的系数性能（COP）降低？

A.高温热源温度T1降低B.低温热源温度T2升高C.高温热源温度T1升高D.低温热源温度T2降低

10.燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的设备，其工作原理基于电化学反应。以下哪种因素会影响燃料电池的效率？

A.燃料电池的温度B.燃料电池的压力C.燃料电池的电极材料D.燃料电池的电解质

二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分）

1.热力学第一定律的数学表达式为ΔU=Q-W，以下哪些情况会导致ΔU为正值？

A.系统吸收热量且外界对系统做功B.系统放出热量且对外做功C.系统吸收热量且对外做功D.系统放出热量且外界对系统做功

2.理想气体的状态方程为PV=nRT，以下哪些情况会导致气体的温度升高？

A.压力增大，体积减小B.压力减小，体积增大C.压力增大，体积增大D.压力减小，体积减小

3.热力学第二定律的克劳修斯表述为：热量不能自动地从低温物体传到高温物体。以下哪些现象违背了热力学第二定律？

A.热机将热能转化为机械能B.热量从高温物体传到低温物体C.热量从低温物体传到高温物体D.热量在等温过程中传递

4.熵是描述系统无序程度的物理量，以下哪些情况会导致系统的熵增加？

A.系统经历等温可逆过程B.系统经历等压可逆过程C.系统经历绝热可逆过程D.系统经历不可逆过程

5.卡诺循环是一种理想的循环过程，其效率由公式η=1-T2/T1表示，以下哪些情况会导致卡诺循环的效率降低？

A.高温热源温度T1降低B.低温热源温度T2升高C.高温热源温度T1升高D.低温热源温度T2降低

三、判断题（本大题共5小题，每小题4分，共20分）

1.热力学第一定律的数学表达式为ΔU=Q-W，其中ΔU表示系统的内能变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。系统吸收热量且对外做功时，ΔU一定为正值。（）

2.理想气体的状态方程为PV=nRT，其中P表示压力，V表示体积，n表示物质的量，R为气体常数，T表示温度。压力增大，体积减小时，气体的温度一定升高。（）

3.热力学第二定律的克劳修斯表述为：热量不能自动地从低温物体传到高温物体。热量从高温物体传到低温物体是符合热力学第二定律的。（）

4.熵是描述系统无序程度的物理量。系统经历等温可逆过程时，系统的熵不变。（）

5.卡诺循环是一种理想的循环过程，其效率由公式η=1-T2/T1表示，其中T1和T2分别表示高温热源和低温热源的温度。高温热源温度T1升高，卡诺循环的效率一定降低。（）

四、材料分析题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

材料一：某燃气轮机的工作原理基于朗肯循环，其高温热源温度为800K，低温热源温度为300K。燃气轮机的效率为60%。假设燃气轮机的质量为1000kg，每次循环消耗的燃料为1kg，燃料的热值为45MJ/kg。

材料二：某蒸汽轮机的工作原理基于朗肯循环，其高温热源温度为500K，低温热源温度为200K。蒸汽轮机的效率为50%。假设蒸汽轮机的质量为2000kg，每次循环消耗的燃料为2kg，燃料的热值为40MJ/kg。

1.根据材料一，计算燃气轮机每次循环的热效率，并分析影响燃气轮机效率的因素。

2.根据材料二，计算蒸汽轮机每次循环的热效率，并分析影响蒸汽轮机效率的因素。

五、论述题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）

材料一：某热泵的工作原理基于逆向卡诺循环，其高温热源温度为350K，低温热源温度为250K。热泵的系数性能（COP）为4。假设热泵的质量为500kg，每次循环消耗的电量为2kWh。

材料二：某燃料电池的工作原理基于电化学反应，其工作温度为600K，工作压力为