大連理工大學(xué)2025年9月《工程熱力學(xué)》作業(yè)考核試題及答案參考一、單項(xiàng)選擇題（每題3分，共30分）1.以下哪種氣體可看作理想氣體（）A.制冷裝置中的制冷劑蒸汽B.動(dòng)力機(jī)中的水蒸氣C.空氣D.鍋爐中的水蒸氣2.某理想氣體經(jīng)歷一個(gè)可逆定壓過程，其溫度升高，則該過程中氣體（）A.吸熱B.放熱C.既不吸熱也不放熱D.無法確定3.卡諾循環(huán)的熱效率只與（）有關(guān)A.高溫?zé)嵩礈囟菳.低溫?zé)嵩礈囟菴.高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩礈囟菵.工質(zhì)性質(zhì)4.熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是（）A.能量轉(zhuǎn)換與守恒定律B.質(zhì)量守恒定律C.動(dòng)量守恒定律D.以上都不是5.理想氣體的比熱與（）有關(guān)A.溫度B.壓力C.比容D.三者都有關(guān)6.工質(zhì)經(jīng)過一個(gè)不可逆循環(huán)后，其熵變（）A.大于零B.小于零C.等于零D.無法確定7.濕空氣的含濕量是指（）A.每千克干空氣中所含有的水蒸氣質(zhì)量B.每立方米濕空氣中所含有的水蒸氣質(zhì)量C.每千克濕空氣中所含有的水蒸氣質(zhì)量D.每立方米干空氣中所含有的水蒸氣質(zhì)量8.絕熱節(jié)流過程中，工質(zhì)的（）不變A.溫度B.壓力C.焓D.熵9.對于朗肯循環(huán)，提高蒸汽初溫可使循環(huán)熱效率（）A.提高B.降低C.不變D.無法確定10.下列哪種過程是可逆過程（）A.自由膨脹過程B.混合過程C.無摩擦的準(zhǔn)靜態(tài)過程D.節(jié)流過程二、填空題（每題3分，共15分）1.理想氣體狀態(tài)方程為______。2.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述為______。3.濕空氣的相對濕度定義為______。4.卡諾循環(huán)由兩個(gè)______過程和兩個(gè)______過程組成。5.熱力系統(tǒng)按與外界的物質(zhì)和能量交換情況可分為______、______、______和絕熱系。三、判斷題（每題2分，共10分）1.理想氣體的內(nèi)能和焓只是溫度的單值函數(shù)。（）2.不可逆過程的熵變一定大于零。（）3.絕熱過程就是定熵過程。（）4.提高蒸汽初壓可使朗肯循環(huán)的熱效率無限提高。（）5.濕空氣的含濕量越大，其相對濕度也越大。（）四、簡答題（每題10分，共20分）1.簡述熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律的區(qū)別與聯(lián)系。2.分析提高朗肯循環(huán)熱效率的主要方法及原理。五、計(jì)算題（每題12.5分，共25分）1.1kg空氣初始狀態(tài)為p1=0.1MPa，t1=27℃，經(jīng)歷一個(gè)可逆定容過程，壓力升高到p2=0.5MPa。已知空氣的定容比熱cv=0.718kJ/(kg·K)，求該過程中空氣的吸熱量、內(nèi)能變化量和熵變。2.某朗肯循環(huán)，蒸汽初參數(shù)為p1=3MPa，t1=450℃，排汽壓力p2=0.005MPa。試求該循環(huán)的熱效率。已知：h1=3344.7kJ/kg，s1=6.939kJ/(kg·K)，h2=2143.3kJ/kg，h2'=137.8kJ/kg，h3=137.8kJ/kg，h4=141.3kJ/kg。答案一、單項(xiàng)選擇題1.C?？諝庠谕ǔ５臏囟群蛪毫ο?，分子間距離大，分子間作用力和分子本身體積可忽略不計(jì)，可看作理想氣體；制冷裝置中的制冷劑蒸汽、動(dòng)力機(jī)和鍋爐中的水蒸氣在實(shí)際工作中離液態(tài)較近，不能看作理想氣體。2.A。根據(jù)熱力學(xué)第一定律\(q=\Deltau+w\)，定壓過程\(w=p\Deltav\)，溫度升高\(yùn)(\Deltau>0\)，\(w>0\)，所以\(q>0\)，氣體吸熱。3.C?？ㄖZ循環(huán)熱效率\(\eta_{c}=1T_{2}/T_{1}\)，只與高溫?zé)嵩礈囟萛(T_{1}\)和低溫?zé)嵩礈囟萛(T_{2}\)有關(guān)。4.A。熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量轉(zhuǎn)換與守恒定律。5.A。理想氣體的比熱只與溫度有關(guān)。6.C。熵是狀態(tài)參數(shù)，工質(zhì)經(jīng)過一個(gè)循環(huán)，無論可逆與否，狀態(tài)恢復(fù)到初始狀態(tài)，熵變等于零。7.A。濕空氣的含濕量定義為每千克干空氣中所含有的水蒸氣質(zhì)量。8.C。絕熱節(jié)流過程是等焓過程，工質(zhì)的焓不變。9.A。提高蒸汽初溫可使朗肯循環(huán)平均吸熱溫度提高，根據(jù)卡諾循環(huán)熱效率原理，循環(huán)熱效率提高。10.C。無摩擦的準(zhǔn)靜態(tài)過程是可逆過程，自由膨脹、混合和節(jié)流過程都是不可逆過程。二、填空題1.\(pV=mRT\)（或\(p=\rhoRT\)）。2.不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化。3.濕空氣的水蒸氣分壓力與同溫度下飽和濕空氣的水蒸氣分壓力之比。4.等溫；絕熱。5.閉口系；開口系；孤立系。三、判斷題1.√。理想氣體的內(nèi)能和焓的表達(dá)式為\(u=u(T)\)，\(h=h(T)\)，只是溫度的單值函數(shù)。2.×。不可逆過程中系統(tǒng)的熵變不一定大于零，孤立系統(tǒng)的不可逆過程熵變大于零。3.×。只有可逆絕熱過程才是定熵過程，不可逆絕熱過程熵是增加的。4.×。提高蒸汽初壓，當(dāng)超過一定限度后，排汽濕度增加，會(huì)影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，且熱效率提高的幅度會(huì)減小，不能無限提高。5.×。濕空氣的含濕量與相對濕度沒有必然的大小關(guān)系，相對濕度還與同溫度下的飽和含濕量有關(guān)。四、簡答題1.區(qū)別：熱力學(xué)第一定律是能量轉(zhuǎn)換與守恒定律在熱現(xiàn)象中的應(yīng)用，它揭示了熱能和其他形式能量在轉(zhuǎn)換過程中的數(shù)量關(guān)系，不涉及過程進(jìn)行的方向和限度問題；熱力學(xué)第二定律則指出了熱過程進(jìn)行的方向、條件和限度，說明并非所有滿足能量守恒的過程都能自發(fā)進(jìn)行。聯(lián)系：二者相互獨(dú)立又相互補(bǔ)充，共同構(gòu)成了熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)。熱力學(xué)第一定律是熱力學(xué)第二定律的基礎(chǔ)，沒有能量守恒，熱過程的方向性就無從談起；熱力學(xué)第二定律則對熱力學(xué)第一定律進(jìn)行了補(bǔ)充和完善，使得對熱過程的分析更加全面。2.提高朗肯循環(huán)熱效率的主要方法及原理如下：提高蒸汽初溫：提高蒸汽初溫可使循環(huán)的平均吸熱溫度提高，根據(jù)卡諾循環(huán)熱效率公式\(\eta=1T_{2}/T_{1}\)（其中\(zhòng)(T_{1}\)為平均吸熱溫度，\(T_{2}\)為平均放熱溫度），平均吸熱溫度升高，循環(huán)熱效率提高。提高蒸汽初壓：提高蒸汽初壓可使蒸汽的焓值增加，在相同的排汽壓力下，循環(huán)的凈功增加，同時(shí)平均吸熱溫度也有所提高，從而提高循環(huán)熱效率。但提高初壓會(huì)使排汽濕度增加。降低排汽壓力：降低排汽壓力可使循環(huán)的平均放熱溫度降低，根據(jù)卡諾循環(huán)熱效率公式，循環(huán)熱效率提高。但排汽壓力的降低受環(huán)境溫度的限制。采用再熱循環(huán)：再熱循環(huán)是將在汽輪機(jī)中膨脹到一定壓力的蒸汽引出，重新加熱后再回到汽輪機(jī)繼續(xù)膨脹做功。采用再熱循環(huán)可以提高蒸汽的終態(tài)干度，同時(shí)也提高了循環(huán)的平均吸熱溫度，從而提高循環(huán)熱效率。采用回?zé)嵫h(huán)：回?zé)嵫h(huán)是利用汽輪機(jī)中做過部分功的蒸汽來加熱進(jìn)入鍋爐的給水，減少了低溫段的吸熱量，提高了循環(huán)的平均吸熱溫度，進(jìn)而提高循環(huán)熱效率。五、計(jì)算題1.首先求\(T_{1}=27+273=300K\)。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程\(p_{1}/T_{1}=p_{2}/T_{2}\)，可得\(T_{2}=T_{1}\timesp_{2}/p_{1}=300\times0.5/0.1=1500K\)。吸熱量\(q_{v}=c_{v}(T_{2}T_{1})=0.718\times(1500300)=861.6kJ/kg\)。內(nèi)能變化量\(\Deltau=q_{v}=861.6kJ/kg\)（定容過程\(w=0\)，根據(jù)\(q=\Deltau+w\)）。熵變\(\Deltas=c_{v}\ln(T_{2}/T_{1})=0.718\times\ln(1500/300)=1.15kJ/(kg·K)\)。2.循環(huán)凈功\(w_{net}=h_{1}h_{2}(h_{4}h_{3})=