工程熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及應(yīng)用能力考核點(diǎn)提煉姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號(hào)______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線(xiàn)--------------------------1.請(qǐng)首先在試卷的標(biāo)封處填寫(xiě)您的姓名，身份證號(hào)和地址名稱(chēng)。2.請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫(xiě)您的答案。一、選擇題1.工程熱力學(xué)的研究對(duì)象是什么？

A.物體的力學(xué)性質(zhì)

B.物體的熱性質(zhì)

C.能量轉(zhuǎn)換過(guò)程

D.以上都是

2.卡諾循環(huán)的熱效率取決于什么？

A.熱源溫度

B.冷凝器溫度

C.高溫和低溫?zé)嵩粗g的溫差

D.以上都是

3.理想氣體的狀態(tài)方程是什么？

A.PV=nRT

B.PV=RT

C.PV/T=nR

D.以上都是

4.熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？

A.ΔU=QW

B.ΔU=QW

C.ΔU=Q

D.ΔU=W

5.焓的定義是什么？

A.系統(tǒng)的體積與壓力乘積

B.系統(tǒng)的溫度與壓力乘積

C.系統(tǒng)內(nèi)能加上壓強(qiáng)與體積乘積

D.以上都是

6.比熱容與熱容有什么區(qū)別？

A.比熱容與物質(zhì)的質(zhì)量有關(guān)，熱容與物質(zhì)的體積有關(guān)

B.比熱容是熱容的比值，熱容是比熱容的乘積

C.比熱容是單位質(zhì)量的物質(zhì)吸收或放出熱量時(shí)溫度變化的能力，熱容是單位體積或質(zhì)量物質(zhì)吸收或放出熱量時(shí)溫度變化的能力

D.比熱容是物質(zhì)的特性，熱容是熱源的特性

7.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述是什么？

A.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體

B.熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體

C.熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體

D.熱量不能自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體

8.壓縮機(jī)的熱效率與哪些因素有關(guān)？

A.轉(zhuǎn)子速度

B.熱源溫度

C.壓縮比

D.以上都是

答案及解題思路：

1.D。工程熱力學(xué)是研究能量轉(zhuǎn)換過(guò)程及其與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、變化相關(guān)的規(guī)律和現(xiàn)象的科學(xué)，研究對(duì)象包括物體的力學(xué)性質(zhì)、熱性質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。

2.D?？ㄖZ循環(huán)的熱效率只與高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g的溫差有關(guān)，與熱源溫度、冷凝器溫度等因素?zé)o關(guān)。

3.C。理想氣體的狀態(tài)方程為PV/T=nR，其中P為壓強(qiáng)，V為體積，T為溫度，n為物質(zhì)的量，R為氣體常數(shù)。

4.A。熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為ΔU=QW，其中ΔU為內(nèi)能變化，Q為熱量，W為功。

5.C。焓的定義為系統(tǒng)內(nèi)能加上壓強(qiáng)與體積乘積，即H=UPV。

6.C。比熱容是單位質(zhì)量的物質(zhì)吸收或放出熱量時(shí)溫度變化的能力，熱容是單位體積或質(zhì)量物質(zhì)吸收或放出熱量時(shí)溫度變化的能力。

7.A。熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述為熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。

8.D。壓縮機(jī)的熱效率與轉(zhuǎn)子速度、熱源溫度、壓縮比等因素有關(guān)。二、填空題1.熱力學(xué)第一定律又稱(chēng)能量守恒定律。

2.理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。

3.壓縮功在熱力學(xué)第一定律中的符號(hào)為W。

4.蒸汽的比熵與比焓之間的關(guān)系可用h=Ts表示。

5.熵增原理適用于絕熱可逆過(guò)程。

6.在熱力學(xué)中，熱量傳遞的基本單位是焦耳。

7.理想氣體的絕熱過(guò)程是無(wú)熱量交換過(guò)程。

8.熱力學(xué)第二定律的熵增原理表明，在一個(gè)孤立系統(tǒng)中，自發(fā)進(jìn)行的不可逆過(guò)程熵總是增加的。

答案及解題思路：

答案：

1.能量守恒

2.溫度

3.W

4.h=Ts

5.絕熱

6.焦耳

7.無(wú)熱量交換

8.增加

解題思路：

1.熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力學(xué)系統(tǒng)中的體現(xiàn)。

2.理想氣體的內(nèi)能只取決于溫度，與體積無(wú)關(guān)。

3.壓縮功是外界對(duì)系統(tǒng)做的功，符號(hào)為W。

4.蒸汽的比焓h和比熵s之間的關(guān)系為h=Ts，其中T為溫度。

5.熵增原理適用于絕熱可逆過(guò)程，即系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量交換，且過(guò)程是可逆的。

6.熱量傳遞的基本單位是焦耳。

7.理想氣體的絕熱過(guò)程是不與外界進(jìn)行熱量交換的過(guò)程。

8.根據(jù)熱力學(xué)第二定律，孤立系統(tǒng)中的自發(fā)不可逆過(guò)程熵總是增加的。三、判斷題1.工程熱力學(xué)的研究對(duì)象是熱量和功的轉(zhuǎn)化過(guò)程。（）

答案：√

解題思路：工程熱力學(xué)主要研究熱量和功的轉(zhuǎn)換過(guò)程，以及它們?cè)谙到y(tǒng)中的傳遞和轉(zhuǎn)換規(guī)律。

2.卡諾循環(huán)的熱效率總是大于實(shí)際循環(huán)的熱效率。（）

答案：√

解題思路：卡諾循環(huán)是一個(gè)理想化的循環(huán)，它的熱效率是理論上的最高效率，實(shí)際循環(huán)的熱效率總是低于理想卡諾循環(huán)的熱效率。

3.理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。（）

答案：√

解題思路：對(duì)于理想氣體，其內(nèi)能僅取決于溫度，而與體積和壓力無(wú)關(guān)。

4.壓縮功在熱力學(xué)第一定律中的符號(hào)為W。（）

答案：√

解題思路：在熱力學(xué)第一定律中，壓縮功通常用符號(hào)W表示，表示系統(tǒng)對(duì)外界所做的功。

5.焓的定義為單位質(zhì)量的物質(zhì)在恒壓下吸收或放出的熱量。（）

答案：√

解題思路：焓H是熱力學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)狀態(tài)函數(shù)，定義為系統(tǒng)在恒壓下吸收或放出的熱量。

6.比熱容與熱容有相同的單位。（）

答案：×

解題思路：比熱容的單位是J/(kg·K)，而熱容的單位是J/K，它們的單位并不相同。

7.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述是指熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。（）

答案：√

解題思路：克勞修斯表述是熱力學(xué)第二定律的一種表述，指出熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。

8.在熱力學(xué)中，熱量傳遞的基本單位是焦耳。（）

答案：√

解題思路：在熱力學(xué)中，熱量傳遞的基本單位確實(shí)是焦耳（J）。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述熱力學(xué)第一定律的物理意義。

熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力學(xué)系統(tǒng)中的體現(xiàn)，其物理意義在于說(shuō)明在一個(gè)封閉的熱力學(xué)系統(tǒng)中，能量既不能被創(chuàng)造也不能被消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體。

2.什么是卡諾循環(huán)？簡(jiǎn)述其特點(diǎn)。

卡諾循環(huán)是由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程組成的理想熱機(jī)循環(huán)。其特點(diǎn)是：

在兩個(gè)等溫過(guò)程中，系統(tǒng)與熱源和冷源之間進(jìn)行熱量交換；

在兩個(gè)絕熱過(guò)程中，系統(tǒng)與外界沒(méi)有熱量交換；

卡諾循環(huán)的效率只取決于熱源和冷源的溫度，與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)。

3.舉例說(shuō)明焓在工程中的應(yīng)用。

焓在工程中的應(yīng)用包括：

在鍋爐設(shè)計(jì)中，焓的變化用于計(jì)算蒸汽的；

在熱交換器中，焓的變化用于計(jì)算熱量的傳遞；

在制冷系統(tǒng)中，焓的變化用于計(jì)算制冷劑的循環(huán)。

4.簡(jiǎn)述熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述。

熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述為：不可能使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體而不引起其他變化。

5.什么是熵增原理？簡(jiǎn)述其在工程中的應(yīng)用。

熵增原理指出，在一個(gè)孤立系統(tǒng)中，熵總是趨向于增加。在工程中的應(yīng)用包括：

在熱力發(fā)電中，熵增原理用于評(píng)估系統(tǒng)的熱效率；

在制冷系統(tǒng)中，熵增原理用于優(yōu)化制冷劑的循環(huán)。

6.簡(jiǎn)述比熱容與熱容的關(guān)系。

比熱容是指單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高1攝氏度所吸收的熱量。熱容是指物質(zhì)升高一定溫度所吸收的熱量。它們的關(guān)系是：熱容=比熱容×質(zhì)量。

7.舉例說(shuō)明熱力學(xué)在制冷工程中的應(yīng)用。

熱力學(xué)在制冷工程中的應(yīng)用包括：

制冷循環(huán)的設(shè)計(jì)，如蒸氣壓縮循環(huán)、吸收式制冷循環(huán)等；

制冷劑的選擇和功能評(píng)估；

制冷系統(tǒng)的能效分析和優(yōu)化。

8.簡(jiǎn)述熱力學(xué)在熱力發(fā)電中的應(yīng)用。

熱力學(xué)在熱力發(fā)電中的應(yīng)用包括：

燃料的選擇和燃燒過(guò)程的分析；

熱機(jī)循環(huán)的設(shè)計(jì)和效率評(píng)估；

熱力發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化和能效提高。

答案及解題思路：

1.答案：熱力學(xué)第一定律的物理意義在于能量守恒定律在熱力學(xué)系統(tǒng)中的體現(xiàn)。

解題思路：理解能量守恒定律的基本概念，結(jié)合熱力學(xué)第一定律的表述進(jìn)行闡述。

2.答案：卡諾循環(huán)是由兩個(gè)等溫過(guò)程和兩個(gè)絕熱過(guò)程組成的理想熱機(jī)循環(huán)，特點(diǎn)是效率只取決于熱源和冷源的溫度。

解題思路：回顧卡諾循環(huán)的定義和特點(diǎn)，結(jié)合熱力學(xué)第二定律進(jìn)行說(shuō)明。

3.答案：焓在工程中的應(yīng)用包括鍋爐設(shè)計(jì)、熱交換器和制冷系統(tǒng)的熱量計(jì)算。

解題思路：列舉焓在工程中的應(yīng)用實(shí)例，解釋焓在這些應(yīng)用中的作用。

4.答案：熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述為熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。

解題思路：理解克勞修斯表述的內(nèi)容，結(jié)合熱力學(xué)第二定律進(jìn)行解釋。

5.答案：熵增原理指出孤立系統(tǒng)的熵總是趨向于增加，在工程中用于評(píng)估熱效率和優(yōu)化系統(tǒng)。

解題思路：回顧熵增原理的定義，結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。

6.答案：比熱容是單位質(zhì)量物質(zhì)溫度升高1攝氏度所吸收的熱量，熱容是物質(zhì)升高一定溫度所吸收的熱量。

解題思路：解釋比熱容和熱容的定義，闡述它們之間的關(guān)系。

7.答案：熱力學(xué)在制冷工程中的應(yīng)用包括制冷循環(huán)設(shè)計(jì)、制冷劑選擇和能效分析。

解題思路：列舉熱力學(xué)在制冷工程中的應(yīng)用實(shí)例，解釋其作用。

8.答案：熱力學(xué)在熱力發(fā)電中的應(yīng)用包括燃料選擇、熱機(jī)循環(huán)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)優(yōu)化。

解題思路：列舉熱力學(xué)在熱力發(fā)電中的應(yīng)用實(shí)例，解釋其作用。五、計(jì)算題1.已知一個(gè)理想氣體進(jìn)行等壓膨脹過(guò)程，初始狀態(tài)為P1=101.3kPa，V1=0.5m3，最終狀態(tài)為P2=202.6kPa，V2=1.0m3。求：氣體在膨脹過(guò)程中的溫度變化和熱力學(xué)第一定律所表示的符號(hào)。

解題思路：

使用理想氣體狀態(tài)方程\(P_1V_1=P_2V_2\)求出最終狀態(tài)下的溫度\(T_2\)。

利用熱力學(xué)第一定律\(\DeltaU=QW\)，在等壓過(guò)程中\(zhòng)(W=P\DeltaV\)，結(jié)合理想氣體等壓過(guò)程中內(nèi)能僅與溫度有關(guān)的性質(zhì)，求解溫度變化。

答案：

溫度變化：\(T_2=\frac{P_2V_2}{P_1V_1}T_1=405.8\,K\)

熱力學(xué)第一定律表示：\(\DeltaU=QP\DeltaV\)

2.設(shè)一個(gè)理想氣體的初始狀態(tài)為P1=0.1MPa，V1=0.2m3，T1=300K，進(jìn)行等溫膨脹，最終狀態(tài)為P2=0.4MPa，V2=0.3m3。求：氣體在膨脹過(guò)程中的內(nèi)能變化和熱力學(xué)第一定律所表示的符號(hào)。

解題思路：

在等溫過(guò)程中，理想氣體的內(nèi)能變化為0，即\(\DeltaU=0\)。

使用熱力學(xué)第一定律\(\DeltaU=QW\)，結(jié)合等溫過(guò)程的性質(zhì)\(Q=W\)。

答案：

內(nèi)能變化：\(\DeltaU=0\)

熱力學(xué)第一定律表示：\(Q=W\)

3.一個(gè)理想氣體進(jìn)行絕熱膨脹過(guò)程，初始狀態(tài)為P1=101.3kPa，V1=0.5m3，最終狀態(tài)為P2=202.6kPa，V2=1.0m3。求：氣體在膨脹過(guò)程中的溫度變化和熱力學(xué)第一定律所表示的符號(hào)。

解題思路：

使用泊松方程\(PV^\gamma=\text{常數(shù)}\)，結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程求解溫度變化。

利用熱力學(xué)第一定律\(\DeltaU=QW\)，在絕熱過(guò)程中\(zhòng)(Q=0\)，求解溫度變化。

答案：

溫度變化：\(T_2=T_1\left(\frac{P_1V_1}{P_2V_2}\right)^{\frac{1}{\gamma}}=289.1\,K\)

熱力學(xué)第一定律表示：\(\DeltaU=W\)

4.一個(gè)理想氣體的初始狀態(tài)為P1=0.1MPa，V1=0.2m3，T1=300K，進(jìn)行等容加熱，最終狀態(tài)為P2=0.4MPa，T2=600K。求：氣體在加熱過(guò)程中的內(nèi)能變化和熱力學(xué)第一定律所表示的符號(hào)。

解題思路：

利用等容過(guò)程中內(nèi)能變化等于加熱量的性質(zhì)\(\DeltaU=nC_V\DeltaT\)。

使用熱力學(xué)第一定律\(\DeltaU=Q\)。

答案：

內(nèi)能變化：\(\DeltaU=nC_V(T_2T_1)=3\times10^5\,J\)

熱力學(xué)第一定律表示：\(\DeltaU=Q\)

5.一個(gè)理想氣體進(jìn)行等溫膨脹過(guò)程，初始狀態(tài)為P1=101.3kPa，V1=0.5m3，最終狀態(tài)為P2=202.6kPa，V2=1.0m3。求：氣體在膨脹過(guò)程中的比熵變化和熱力學(xué)第二定律所表示的符號(hào)。

解題思路：

使用熵變化公式\(\DeltaS=\int_{V_1}^{V_2}\frac{dQ}{T}\)，在等溫過(guò)程中\(zhòng)(dQ=nC_VdT\)。

利用熱力學(xué)第二定律\(\DeltaS\geq\frac{Q}{T}\)。

答案：

比熵變化：\(\DeltaS=nR\ln\left(\frac{V_2}{V_1}\right)=0.088\,kJ/(kg\cdotK)\)

熱力學(xué)第二定律表示：\(\DeltaS\geq0\)

6.一個(gè)理想氣體進(jìn)行絕熱膨脹過(guò)程，初始狀態(tài)為P1=101.3kPa，V1=0.5m3，最終狀態(tài)為P2=202.6kPa，V2=1.0m3。求：氣體在膨脹過(guò)程中的比熵變化和熱力學(xué)第二定律所表示的符號(hào)。

解題思路：

使用熵變化公式\(\DeltaS=nC_V\left(\frac{1}{T_2}\frac{1}{T_1}\right)\)。

利用熱力學(xué)第二定律\(\DeltaS\geq0\)。

答案：

比熵變化：\(\DeltaS=nC_V\left(\frac{1}{T_2}\frac{1}{T_1}\right