大连理工大学2026年《工程热力学》作业考核试题及答案参考

大连理工大学2026年《工程热力学》作业考核试题及答案参考一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分）1.在热力学中，系统与外界之间由于温度差而传递的能量称为（）。A.功B.热量C.内能D.焓【答案】B2.工质经历一个不可逆过程后，其熵的变化量（）。A.大于零B.小于零C.等于零D.无法确定，取决于过程的具体情况【答案】D3.理想气体的比热容是（）。A.仅与温度有关B.仅与压力有关C.与温度和压力都有关D.常数【答案】A4.卡诺循环的热效率仅取决于（）。A.工质的性质B.循环的最高温度与最低温度C.循环的平均吸热温度与平均放热温度D.B和C均正确【答案】D5.下列参数中，属于强度量参数的是（）。A.体积B.质量C.内能D.密度【答案】D6.某闭口系统经历一个热力过程，对外作功10kJ，放热5kJ，则系统内能的变化量为（）。A.增加15kJB.减少15kJC.增加5kJD.减少5kJ【答案】B7.水蒸气的汽化潜热随压力升高而（）。A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小【答案】B8.理想气体在绝热过程中，技术功等于（）。A.0B.内能的变化量C.焓的变化量D.热量【答案】C9.压缩因子Z的定义式为（）。A.Z=pv/(RT)B.Z=pV/(RT)C.Z=RT/(pv)D.Z=v/(RT)【答案】A10.湿空气在总压力不变的情况下，若温度降低，其相对湿度（）。A.增加B.减小C.不变D.不确定【答案】A11.熵增原理适用于（）。A.闭口系统B.开口系统C.孤立系统D.任何系统【答案】C12.朗肯循环中，提高蒸汽初压力，将使（）。A.循环热效率一定提高B.循环热效率一定降低C.汽轮机排汽干度增加D.循环净功一定增加【答案】A13.气体在喷管中流动，为了获得超音速气流，喷管形状必须是（）。A.渐缩喷管B.渐扩喷管C.缩放喷管D.直管【答案】C14.某理想气体经历一个等温膨胀过程，其熵变（）。A.大于零B.小于零C.等于零D.无法确定【答案】A15.活塞式压气机若采用多级压缩和级间冷却，其目的是（）。A.提高排气压力B.减小压缩功C.降低排气温度D.B和C均正确【答案】D二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。多选、少选、错选均不得分）1.下列关于状态参数的描述，正确的有（）。A.状态参数是状态的单值函数B.状态参数的变化量只与初终态有关，与路径无关C.广延参数具有可加性D.温度是广延参数E.压力是强度参数【答案】A,B,C,E2.促使过程进行的不可逆因素包括（）。A.有温差传热B.有摩擦C.有膨胀或压缩D.有混合E.有化学反应【答案】A,B,D,E3.理想气体的热力学能包括（）。A.分子动能B.分子位能C.化学能D.核能E.电磁能【答案】A,B4.提高朗肯循环热效率的途径有（）。A.提高蒸汽初温B.提高蒸汽初压C.降低排汽压力（背压）D.采用再热循环E.采用回热循环【答案】A,B,C,D,E5.下列关于绝热过程的描述，正确的有（）。A.绝热过程系统与外界无热量交换B.可逆绝热过程即为等熵过程C.绝热过程熵一定不变D.绝热节流过程工质的焓值不变E.绝热过程的技术功等于焓降【答案】A,B,D,E三、填空题（本大题共10空，每空2分，共20分）1.热力学第二定律的开尔文表述为：不可能从单一热源吸热使之完全变为有用功而不产生其他______。【答案】影响2.理想气体的通用气体常数R的数值约为______J/(mol·K)。【答案】8.3143.水的临界点温度约为______℃。【答案】374.154.在p-v图上，理想气体等温过程的曲线斜率为______。【答案】负值（或-p/v）5.已知某过程熵产Sg=0.5kJ/K，熵流Sf=-0.2kJ/K，则系统的熵变ΔS为______kJ/K。【答案】0.36.湿空气的含湿量（比湿度）是指1kg______空气中所含的水蒸气质量。【答案】干7.压气机的绝热效率定义为______绝热压缩功与实际绝热压缩功之比。【答案】理论（或等温/等熵，视具体定义而定，此处通常指等熵）8.狄塞尔循环（柴油循环）由______、等压吸热、等熵膨胀、等容放热四个过程组成。【答案】等熵压缩9.某工质的温度为300K，环境温度为290K，则该工质传递1000热量中的可用能为______J（假设在恒温下传热）。【答案】1000(1290/300)≈33.33【答案】1000(1290/300)≈33.3310.露点温度是指对应于湿空气中水蒸气______压力下的饱和温度。【答案】分四、简答题（本大题共4小题，每小题10分，共40分）1.简述热力学第一定律的实质及其对闭口系统和开口系统的表达式。【答案】热力学第一定律的实质是能量守恒与转换定律在热力学中的具体应用。它表明：在任何热力过程中，能量的总量保持不变，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。（1）对于闭口系统（控制质量），系统与外界只通过边界交换能量（热量和功）。其表达式为：Q或δ其中，Q为系统吸收的热量，W为系统对外界所作的膨胀功，ΔU（2）对于开口系统（控制体积），除了热量和功（通常包括轴功和流动功）的交换外，还有物质随进、出口流带的能量（包括焓、动能、位能）。其稳定流动能量方程为：Q其中，Q为吸热量，为轴功，ΔH为焓变，ΔKE为动能变化，ΔP2.什么是准静态过程？什么是可逆过程？二者有何联系与区别？【答案】（1）准静态过程：是指系统在热力过程中，每一瞬间系统都无限接近于平衡态，或者说过程进行得无限缓慢，使得系统有足够的时间恢复平衡。准静态过程可以在状态参数图上用一条连续的曲线表示。（2）可逆过程：是指系统完成某一热力过程后，如果能使过程沿原路径逆向进行，并使系统和外界都完全恢复到原来的状态，而不留下任何变化，则该过程称为可逆过程。（3）联系与区别：联系：可逆过程一定是准静态过程。因为如果过程不平衡，系统内部存在势差，就无法在不留下外界影响的情况下逆向进行。区别：准静态过程不一定是可逆过程。准静态过程只强调系统内部的平衡性，而可逆过程不仅要求系统内部平衡（准静态），还要求过程中不存在任何不可逆因素（如摩擦、温差传热、电阻、扩散等）。简而言之，可逆过程是“无耗散”的准静态过程。3.简述水蒸气定压发生过程的三个阶段及其状态变化特点。【答案】未饱和水（过冷水）在一定压力下加热成为过热蒸汽，通常经历三个阶段，包含五种状态：（1）预热阶段：将未饱和水加热至饱和水。此阶段水温逐渐升高，直至达到该压力下的饱和温度。状态从“未饱和水”变为“饱和水”。（2）汽化阶段：将饱和水加热成为干饱和蒸汽。此阶段保持温度和压力不变（饱和状态），工质处于气液共存的两相区，称为湿蒸汽。随着热量加入，干度x逐渐由0增大至1。状态从“饱和水”经历“湿蒸汽”变为“干饱和蒸汽”。（3）过热阶段：将干饱和蒸汽加热成为过热蒸汽。此阶段温度随吸热而升高，且高于该压力下的饱和温度。状态从“干饱和蒸汽”变为“过热蒸汽”。4.为什么绝热自由膨胀过程熵必然增加？试用热力学第二定律解释。【答案】绝热自由膨胀是指气体在向真空中膨胀时，与外界没有热量交换（Q=0），也不对外作功（根据热力学第一定律Q=ΔU从热力学第二定律的角度来看：（1）根据熵增原理：对于孤立系统（或绝热系统），因为δQ=0，熵流=0，则熵变（2）在自由膨胀过程中，气体体积迅速增大，占据更大的空间，这是一个典型的不可逆过程。气体分子自动地从有序（集中在某一区域）变得无序（充满整个容器），混乱度增加。（3）为了使系统复原，必须外界对气体做功将其压缩，这必然会在外界留下变化。因此，原过程是不可逆的。综上所述，绝热自由膨胀是一个不可逆的绝热过程，根据熵增原理，其熵必然增加（ΔS五、计算分析题（本大题共4小题，共85分）1.（20分）有一刚性容器（绝热），内装有0.5kg的某种理想气体。初始状态为=0.5MPa，=300(1)终态温度；(2)终态压力；(3)过程中气体的熵变ΔS【答案】解：(1)求终态温度取刚性容器内的气体为闭口系统。根据题意，过程为绝热刚性容器过程，即Q=0，且体积不变V不变，故膨胀功根据热力学第一定律：Q代入得：0=更准确表达：QW=ΔU。这里W是系统对外做功。外界对系统做功0Δ对于理想气体，Δ50300=(2)求终态压力对于刚性容器，比体积v不变（或V/根据理想气体状态方程：=R，因为=，所以==(3)求熵变Δ理想气体熵变公式（定容过程可直接用，或用通用公式）：Δ因为=，则lΔ总熵变Δ答：(1)终态温度为439.28K；(2)终态压力为0.732MPa；(3)气体的熵变为0.1368kJ/K。2.（25分）空气以=200m/s的速度流入喷管，进口状态=0.5MPa，=500(1)喷管出口流速；(2)喷管出口温度；(3)判断该喷管应采用何种形状（渐缩还是缩放）。【答案】解：首先计算临界压力比，判断喷管工作状态。临界压力比=对于双原子气体k==计算实际压力比：=因为>，即0.56>(1)求出口流速根据稳定流动能量方程，对于绝热流动，且忽略位能变化：++=需要先求出。(2)求出口温度过程为绝热过程（等熵），有：==计算指数部分：(=代回求：==≈(3)喷管形状如前所述，因为=0.56>0.528，出口流速为亚音速（可验证当地音速=答：(1)喷管出口流速为415.5m/s；(2)喷管出口温度为434K；(3)应采用渐缩喷管。3.（20分）某单级蒸汽动力循环（朗肯循环），蒸汽进入汽轮机的初参数为=4MPa，(1)循环吸热量；(2)循环放热量；(3)汽轮机作功；(4)循环热效率。【答案】解：查水蒸气表（或使用h-s图）确定各点参数。状态1：过热蒸汽，=4MP查表得：≈3300kJ/k修正使用更精确的估算值以便计算：修正使用更精确的估算值以便计算：==状态2：湿蒸汽，=0.005MP查=0.005=0.4762=8.3952=137.77=2561.2计算干度：=6.936=计算排汽焓：===状态3：饱和水，===状态4：未饱和水（泵出口），==题目要求忽略水泵功，则≈=（若不忽略，需查4MPa下v≈0.001(1)循环吸热量=(2)循环放热量=(3)汽轮机作功=(4)循环热效率==或者=答：(1)循环吸热量为3192.9kJ/kg；(2)循环放热量为1977.4kJ/kg；(3)汽轮机作功为1215.5kJ/kg；(4)循环热效率为38.07%。4.（20分）两个质量相等、比热容相同（均为常数c）的物体A和B，温度分别为和（设>）。现以这两个物体作为热源和冷源，使一可逆热机在其间工作，直至两物体温度达到相同为止。求：(1)热机输出的最大功；(2)终态温度。【答案】解：取物体A、物体B及热机组成的孤立系统。因为热机工作过程是可逆的，且系统对外做功，