北京工业职业技术学院《工程热力学》2025-2026学年期末试卷

北京工业职业技术学院《工程热力学》2025-2026学年期末试卷

一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在题后的括号内）1.关于热力学系统的说法，正确的是（）A.闭口系统与外界没有物质交换，只有能量交换B.开口系统与外界既有物质交换，又有能量交换C.绝热系统与外界没有热量交换D.孤立系统与外界既没有物质交换，也没有能量交换E.以上说法都正确2.理想气体的内能是（）A.温度的单值函数B.压力的单值函数C.比体积的单值函数D.与温度、压力、比体积都有关E.以上都不对3.可逆过程的特点是（）A.过程进行时没有摩擦B.过程进行时没有温差C.过程进行时没有势差D.过程进行时没有任何耗散效应E.以上都是4.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温度D.工质性质E.循环的压缩比5.对于定容过程，工质吸收的热量（）A.全部用于增加内能B.全部用于对外做功C.一部分用于增加内能，一部分用于对外做功D.与内能和对外做功无关E.以上都不对6.气体的比热比\(k\)（）A.大于1B.小于1C.等于1D.可能大于1，也可能小于1E.与1无关7.水蒸气的定压发生过程中，不可能出现的状态是（）A.未饱和水B.饱和水C.湿蒸汽D.过热蒸汽E.过冷水8.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.1kg湿空气中所含的水蒸气质量D.湿空气中水蒸气的质量分数E.以上都不对9.对于朗肯循环，提高蒸汽初参数，循环热效率（）A.提高B.降低C.不变D.可能提高，也可能降低E.与初参数无关10.制冷系数的定义式为（）A.\(q_2/w\)B.\(q_1/w\)C.\(w/q_2\)D.\(w/q_1\)E.以上都不对二、多项选择题（总共5题，每题4分，每题至少有两个正确答案，请将正确答案填写在题后的括号内）1.下列哪些是状态参数（）A.压力B.温度C.比体积D.内能E.熵2.影响气体比热容的因素有（）A.气体种类B.气体状态C.加热过程D.气体质量E.气体体积3.下列哪些过程是可逆过程（）A.等温膨胀过程B.绝热压缩过程C.有摩擦的等温压缩过程D.无摩擦的绝热膨胀过程E.有摩擦的绝热膨胀过程4.蒸汽动力循环中，提高循环热效率的方法有（）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E.采用热电联产5.制冷循环的基本组成部件有（）A.压缩机B.冷凝器C.膨胀阀D.蒸发器E.节流阀三、判断题（总共10题，每题2分，请在题后的括号内打“√”或“×”）1.系统的状态一定，则状态参数一定。（）2.理想气体的比热是常数。（）3.可逆过程一定是准静态过程。（）4.卡诺循环的热效率最高，所以它是最经济的循环。（）5.定温过程中，气体的内能不变。（）6.水蒸气的定压发生过程中，比体积始终增大。（）7.湿空气的相对湿度越大，含湿量也越大。（）8.朗肯循环中，蒸汽在汽轮机中膨胀做功是绝热过程。（）9.制冷系数越大，制冷循环越经济。（）10.热泵循环是将热量从低温物体传向高温物体的循环。（）四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答下列问题）1.简述热力学第一定律的实质及表达式，并说明其在工程中的应用。答：热力学第一定律的实质是能量守恒与转换定律在热现象中的体现。它表明热是能的一种形式，机械能和热能可以相互转换，且在转换过程中总量保持不变。其表达式为\(q=\Deltau+w\)，其中\(q\)为系统吸收的热量，\(\Deltau\)为系统内能的变化，\(w\)为系统对外做的功。在工程中，热力学第一定律广泛应用于各种热动力装置，如蒸汽动力循环、内燃机循环等，用于分析能量的转换和利用情况，确定装置的性能参数，如热效率、功率等。通过对能量平衡的分析，可以优化装置的设计和运行，提高能源利用效率。例如，在蒸汽动力循环中，根据热力学第一定律可以计算蒸汽在锅炉、汽轮机、冷凝器等设备中的能量变化，从而确定循环的热效率，为改进循环系统提供依据。2.说明卡诺循环的组成及热效率公式，并分析提高卡诺循环热效率的方法。答：卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。具体来说，包括等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩四个过程。卡诺循环的热效率公式为\(\eta_{c}=1-\frac{T_2}{T_1}\)，其中\(T_1\)为高温热源温度，\(T_2\)为低温热源温度。提高卡诺循环热效率的方法主要有：提高高温热源温度\(T_1\)，这可以增加循环中可利用的热量，从而提高热效率；降低低温热源温度\(T_2\)，但在实际工程中，降低低温热源温度往往受到环境条件等因素的限制。例如，在火力发电中，通过提高蒸汽的初温可以提高朗肯循环（可近似看作卡诺循环的实际应用）的热效率，从而提高发电效率。3.阐述湿空气的焓湿图的构成及应用，并举例说明其在空调工程中的作用。答：湿空气的焓湿图由等焓线、等含湿量线、等温线、等相对湿度线等构成。等焓线表示湿空气焓值不变的线，等含湿量线表示含湿量不变的线，等温线表示温度不变的线，等相对湿度线表示相对湿度不变的线。在空调工程中，焓湿图有着重要的应用。例如，在确定空调房间的热湿负荷时，可以通过焓湿图找到室内空气状态点和室外空气状态点，从而计算出需要处理的空气量。在空气处理过程中，根据焓湿图可以分析空气经过不同处理设备（如加热、冷却、加湿、除湿等）后的状态变化，确定合理的处理方案。比如，在夏季空调时，通过焓湿图可以确定将室外高温高湿空气处理到室内所需的低温低湿状态的过程，包括冷却除湿、再热等操作，以保证室内环境的舒适度。五、计算题（总共2题，每题15分，请详细计算下列问题）1.已知某理想气体在定容过程中，初态压力\(p_1=0.5MPa\)，温度\(t_1=20^{\circ}C\)，吸收热量\(q=150kJ/kg\)。求终态温度\(t_2\)。（已知该理想气体的比定容热容\(c_v=0.7kJ/(kg\cdotK)\)）答：首先，将初态温度\(t_1=20^{\circ}C\)换算为热力学温度\(T_1=20+273=293K\)。根据定容过程的能量方程\(q=c_v(T_2-T_1)\)，已知\(q=150kJ/kg\)，\(c_v=0.7kJ/(kg\cdotK)\)，则可得：\(150=0.7(T_2-293)\)\(T_2-293=\frac{150}{0.7}\)\(T_2=\frac{150}{0.7}+293\)计算可得\(T_2\)的值，再将其换算为摄氏温度\(t_2=T_2-273\)。2.某蒸汽动力循环，蒸汽进入汽轮机时的压力\(p_1=3MPa\)，温度\(t_1=400^{\circ}C\)，排出汽轮机时的压力\(p_2=0.004MPa\)。已知汽轮机入口蒸汽的焓\(h_1=3230kJ/kg\)，出口蒸汽焓\(h_2=2150kJ/kg\