2025年大學（能源與動力工程）工程熱力學階段考核題

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的，請將正確答案的序號填在括號內。1.熱力學第零定律主要說明了（）。A.溫度的定義B.熱量傳遞的規(guī)律C.能量守恒D.熱平衡的性質2.理想氣體經歷絕熱自由膨脹過程后，其（）。A.內能增加B.內能減少C.溫度升高D.溫度不變3.某熱機在循環(huán)中從高溫熱源吸收熱量Q1，向低溫熱源放出熱量Q2，對外做功W，則該熱機的效率為（）。A.W/Q1B.1-Q2/Q1C.Q1/Q2D.W/(Q1-Q2)4.對于定容理想氣體的比熱容cv和定壓比熱容cp，它們之間的關系是（）。A.cp=cvB.cp>cvC.cp<cvD.不確定5.工質經歷一個可逆定溫過程，其熵變（）。A.大于零B.小于零C.等于零D.不確定6.氣體在噴管中流動時，若流速增加，則其比焓（）。A.增加B.減少C.不變D.不確定7.卡諾循環(huán)的熱效率只與（）有關。A.高溫熱源溫度B.低溫熱源溫度C.高溫和低溫熱源溫度D.工質性質8.實際氣體在（）情況下可近似看作理想氣體。A.高溫高壓B.高溫低壓C.低溫高壓D.低溫低壓9.閉口系統(tǒng)與外界沒有（）交換。A.能量B.熱量C.質量D.功10.可逆過程的特點是（）。A.系統(tǒng)和外界都能恢復到初始狀態(tài)B.系統(tǒng)能恢復到初始狀態(tài)C.外界能恢復到初始狀態(tài)D.無法確定第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共20分）答題要求：本大題共10空，每空2分。請將正確答案填在橫線上。1.熱力學能包括______、______、______等。2.理想氣體狀態(tài)方程為______。3.熵是狀態(tài)參數，其變化量只與______有關，與______無關。4.穩(wěn)定流動能量方程的表達式為______。5.水蒸氣的形成過程經歷了______、______、______三個階段。三、簡答題（共15分）答題要求：簡要回答下列問題，要有一定的闡述。1.簡述熱力學第一定律的實質及表達式。（7分）2.說明卡諾定理的內容。（8分）四、計算題（共20分）答題要求：寫出詳細的計算過程和答案。一定質量的理想氣體，初態(tài)壓力p1=0.5MPa，溫度T1=300K，體積V1=0.2m3。經歷一個可逆定壓過程后，體積變?yōu)閂2=0.4m3。已知該理想氣體的定壓比熱容cp=1.004kJ/(kg·K)，氣體常數R=0.287kJ/(kg·K)求：1.氣體的質量m。（5分）2.過程中氣體吸收的熱量Q。（10分）3.氣體的熵變ΔS。（5分）五、分析論述題（共15分）答題要求：根據所給材料進行分析論述，觀點明確，邏輯清晰。材料：在能源動力領域，提高熱機效率一直是研究的重要方向。傳統(tǒng)的熱機存在能量損失較大的問題，如燃燒不完全、散熱損失以及摩擦損失等。新型熱機技術不斷涌現，試圖通過改進燃燒方式、優(yōu)化結構設計等手段來提高熱機效率。例如，采用先進的燃燒技術可以使燃料更充分地燃燒，減少化學不完全燃燒損失；優(yōu)化熱機的傳熱結構可以降低散熱損失；采用新型的潤滑材料和制造工藝可以減小摩擦損失。請分析提高熱機效率對于能源利用和環(huán)境保護的重要意義，并闡述新型熱機技術在提高熱機效率方面的作用。答案如下：一、1.D2.D3.B4.B5.D6.B7.C8.B9.C10.A二、1.內動能、內位能、化學能等2.pV=mRT3.初終狀態(tài)、過程路徑4.q=Δh+w+Δke+Δpe5.未飽和水、飽和水、干飽和蒸汽三、1熱力學第一定律實質是能量守恒與轉換定律在熱現象中的應用。表達式為Q=ΔU+W。2.卡諾定理內容：在兩個不同溫度的恒溫熱源間工作的所有熱機，以可逆熱機的熱效率為最高；在兩個不同溫度的恒溫熱源間工作的一切可逆熱機，其熱效率都相等，與工質的性質無關，且都等于在同樣兩個熱源間工作的可逆卡諾熱機的熱效率。四、1.由理想氣體狀態(tài)方程p1V1=mRT得m=p1V1/RT1=0.5×10^6×0.2/(0.287×10^3×300)=1.16kg。2.定壓過程中氣體吸收熱量Q=mc_p(T2-T1)，T2=p1V2/mR=0.5×10^6×0.4/(1.16×0.287×10^3)=600K，Q=1.16×1.004×(600-300)=350kJ。3.熵變ΔS=mc_pln(T2/T1)=1.16×1.004×ln(600/300)=0.8kJ/k。五、提高熱機效率對于能源利用具有重要意義，可減少能源消耗，提高能源利用率，降低能源浪費。在環(huán)境保護方面，能減少燃料燃燒產