2026年機(jī)械工程師（工程熱力學(xué)）自測試題及答案

班級______姓名______（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）1.選擇題。每題3分，共30分。每題只有個(gè)選項(xiàng)符合題意，請將正確選項(xiàng)的序號填入括號內(nèi)。(1)關(guān)于熱力系統(tǒng)，下列說法正確的是（）A.閉口系統(tǒng)與外界無物質(zhì)交換B.開口系統(tǒng)與外界只有能量交換C.絕熱系統(tǒng)與外界無熱量交換D.孤立系統(tǒng)與外界既無物質(zhì)交換也無能量交換(2)熱力學(xué)第零定律主要用于（）A.定義溫度B.推導(dǎo)狀態(tài)方程C.確定熵的性質(zhì)D.分析熱功轉(zhuǎn)換(3)理想氣體的內(nèi)能取決于（）A.溫度和體積B.壓力和體積C.溫度和壓力D.只取決于溫度(4)可逆過程的特點(diǎn)是（）A.過程進(jìn)行無限緩慢，系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界隨時(shí)保持平衡B.完成后系統(tǒng)和外界都恢復(fù)原狀C.可以進(jìn)行反向重復(fù)，沿原路徑逆向進(jìn)行時(shí)，系統(tǒng)和外界都恢復(fù)原狀D.以上都是(5)卡諾循環(huán)的熱效率與（）有關(guān)。A.工質(zhì)性質(zhì)B.高溫?zé)嵩礈囟群偷蜏責(zé)嵩礈囟菴.循環(huán)的壓力比D.循環(huán)的容積比(6)對于定容過程，下列說法正確的是（）A.技術(shù)功為零B.膨脹功等于熱量C.內(nèi)能變化等于熱量D.以上都不對(7)濕空氣的含濕量是指（）A.1kg干空氣中所含的水蒸氣質(zhì)量B.1m3濕空氣中所含的水蒸氣質(zhì)量C.濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)D.濕空氣中水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)(8)噴管的作用是（）A.使流體壓力升高，流速降低B.使流體壓力降低，流速升高C.使流體壓力和流速都升高D.使流體壓力和流速都降低(9)蒸汽動力循環(huán)中，提高循環(huán)熱效率的主要途徑是（）A.提高蒸汽初參數(shù)B.降低蒸汽終參數(shù)C.采用回?zé)嵫h(huán)D.以上都是(10)熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%，這是（）的內(nèi)容。A.熱力學(xué)第一定律B.熱力學(xué)第二定律C.熱力學(xué)第零定律D.以上都不是2.填空題。每題2分，共20分。請將正確答案填寫在橫線上。(1)工程熱力學(xué)是研究__________和__________規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科。(2)系統(tǒng)與外界的__________和__________是系統(tǒng)狀態(tài)變化的原因。(3)狀態(tài)參數(shù)是描述系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物理量，具有__________和__________的特點(diǎn)。(4)理想氣體狀態(tài)方程為__________。(5)可逆過程中，系統(tǒng)對外界作功時(shí)，其功量__________；外界對系統(tǒng)作功時(shí)，其功量__________。（填“最大”或“最小”）(6)卡諾循環(huán)由兩個(gè)__________過程和兩個(gè)__________過程組成。(7)定壓比熱與定容比熱的關(guān)系為__________。(8)濕空氣的相對濕度定義為__________與__________之比。(9)蒸汽壓縮制冷循環(huán)主要由__________、__________、__________和__________四個(gè)過程組成。(10)熵增原理表明，在絕熱條件下，系統(tǒng)的熵__________。3.簡答題。每題10分，共30分。簡要回答下列問題。(1)簡述熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)，并寫出其表達(dá)式。(2)什么是理想氣體？理想氣體的基本假設(shè)是什么？(3)說明朗肯循環(huán)的工作過程及提高朗肯循環(huán)熱效率的方法。4.計(jì)算題。共20分。（要求寫出詳細(xì)的計(jì)算過程和答案）已知某理想氣體在定容過程中，初態(tài)壓力\(p_1=2MPa\)，溫度\(T_1=500K\)，經(jīng)過加熱后溫度升高到\(T_2=800K\)。求：(1)氣體的比定容熱容\(c_v\)已知該氣體的摩爾質(zhì)量\(M=28g/mol\)，求氣體的比定容熱容\(c_v\)。（8分）(2)加熱過程中加入的熱量\(q\)。（12分）5.論述題。共10分。結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，論述工程熱力學(xué)在提高能源利用效率方面的重要作用及應(yīng)用實(shí)例。答案：1.(1)ACD(2)A(3)D(4)D(5)B(6)C(7)A(8)B(9)D(10)B2.(1)熱能；機(jī)械能(2)能量交換；物質(zhì)交換(3)單值性；與過程無關(guān)(4)\(pV=mRT\)(5)最大；最小(6)等溫；絕熱(7)\(c_p-c_v=R\)(8)水蒸氣分壓力；飽和水蒸氣分壓力(9)壓縮機(jī)；冷凝器；膨脹閥；蒸發(fā)器(10)不會減少3.(1)熱力學(xué)第一定律實(shí)質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱現(xiàn)象中的體現(xiàn)。表達(dá)式為\(Q=\DeltaU+W\)，其中\(zhòng)(Q\)為系統(tǒng)吸收的熱量，\(\DeltaU\)為系統(tǒng)內(nèi)能的變化，\(W\)為系統(tǒng)對外界所作的功。(2)理想氣體是一種假想的氣體模型?；炯僭O(shè)為：氣體分子是大量的，分子之間有一定距離；分子在作無規(guī)則的熱運(yùn)動，分子之間及分子與容器壁之間發(fā)生的碰撞是完全彈性的；分子之間的相互作用力可以忽略不計(jì)。(3)朗肯循環(huán)工作過程：水在鍋爐中定壓加熱變成過熱蒸汽，過熱蒸汽在汽輪機(jī)中絕熱膨脹作功，作完功的乏汽在冷凝器中定壓凝結(jié)成水，凝結(jié)水在給水泵中絕熱壓縮升壓后送回鍋爐。提高朗肯循環(huán)熱效率的方法：提高蒸汽初參數(shù)（提高蒸汽壓力和溫度）；降低蒸汽終參數(shù)（降低乏汽壓力）；采用回?zé)嵫h(huán)等。4.(1)由理想氣體狀態(tài)方程\(pV=mRT\)及定容過程\(W=0\)，根據(jù)\(Q=\DeltaU=mc_v(T_2-T_1)\)，\(p_1V_1=mRT_1\)，\(p_2V_2=mRT_2\)，\(V_1=V_2\)，可得\(c_v=\frac{R}{M}\)。已知\(R=8.314J/(mol·K)\)，\(M=28g/mol=0.028kg/mol\)，則\(c_v=\frac{8.314}{0.028}=297J/(kg·K)\)。(2)根據(jù)\(Q=mc_v(T_2-T_1)\)，由\(p_1V_1=mRT_1\)，可得\(m=\frac{p_1V_1}{RT_1}\)，假設(shè)\(V_1=1m3\)，則\(m=\frac{2×10^6×1}{8.314×500}=481kg\)，那么\(Q=mc_v(T_2-T_1)=481×297×(800-500)=43.4×10^6J=43.4MJ\)。5.工程熱力學(xué)在提高能源利用效率方面具有極其重要的作用。例如在火力發(fā)電中，通過對朗肯循環(huán)的研究和優(yōu)化，提高蒸汽初參數(shù)、降低蒸汽終參數(shù)等措施可以有效提高發(fā)電效率，減少能源浪費(fèi)。在工業(yè)鍋爐中，合理設(shè)計(jì)燃燒過程和熱力系統(tǒng)，使燃料充分燃燒，提高熱能轉(zhuǎn)換為蒸汽熱能的效率。在制冷空