2025年大學(xué)第一學(xué)年（能源與動力工程）工程熱力學(xué)試題及答案

（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(nèi)。1.工程熱力學(xué)中，閉口系與外界（）。A.無物質(zhì)交換，無能量交換B.無物質(zhì)交換，有能量交換C.有物質(zhì)交換，無能量交換D.有物質(zhì)交換，有能量交換2.準(zhǔn)靜態(tài)過程中，系統(tǒng)內(nèi)部（）。A.處處均勻一致B.處于平衡狀態(tài)C.狀態(tài)變化無限緩慢D.與外界無熱量交換3.理想氣體的內(nèi)能是（）的函數(shù)。A.壓力和體積B.溫度和比體積C.溫度和壓力D.比體積和熵4.1kg某種理想氣體由初態(tài)(p1,v1,T1)經(jīng)某一過程變化到終態(tài)(p2,v2,T2)，其內(nèi)能的變化量為（）。A.mcV(T2-T1)B.mcP(T2-T1)C.R(T2-T1)D.cV(T2-T1)5.可逆絕熱過程的熵變（）。A.大于零B.小于零C.等于零D.不確定6.卡諾循環(huán)的熱效率只取決于（）。A.高溫?zé)嵩礈囟群偷蜏責(zé)嵩礈囟菳.工質(zhì)性質(zhì)C.循環(huán)的壓縮比D.循環(huán)的膨脹比7.對于漸縮噴管，當(dāng)背壓（）臨界壓力時，噴管出口流速等于當(dāng)?shù)匾羲?。A.大于B.小于C.等于D.不確定8.實際氣體的壓縮因子Z（）。A.恒等于1B.恒大于1C.恒小于1D.可能大于、小于或等于19.水蒸氣定壓發(fā)生過程中，干飽和蒸汽階段又稱為（）。A.預(yù)熱階段B.汽化階段C.過熱階段D.凝結(jié)階段10.濕空氣的相對濕度φ越大，表明（）。A.濕空氣中水蒸氣含量越多B.濕空氣吸收水蒸氣能力越強C.濕空氣距離飽和狀態(tài)越近D.濕空氣的比焓越大第II卷（非選擇題共70分）11.（10分）簡述工程熱力學(xué)的研究對象和主要任務(wù)。答：工程熱力學(xué)的研究對象是能量的有效利用和轉(zhuǎn)換，以及與熱現(xiàn)象有關(guān)的物質(zhì)性質(zhì)和變化規(guī)律。主要任務(wù)是研究熱功轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律，包括熱力系統(tǒng)、熱力平衡、熱力過程、熱力循環(huán)等方面的理論和方法，為提高能源利用效率、開發(fā)新型熱動力裝置提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。12.（15分）已知某理想氣體的比定壓熱容cp=1.004kJ/(kg·K)，比定容熱容cV=0.717kJ/(kg·K)，初態(tài)壓力p1=0.1MPa，溫度T1=27℃，體積V1=0.1m3。氣體經(jīng)可逆定壓過程膨脹到體積V2=0.2m3。求：（1）氣體的質(zhì)量；（2）過程中氣體吸收的熱量；（3）氣體內(nèi)能的變化量；（4）氣體對外做的功。解：（1）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程p1V1=mRT1，可得氣體質(zhì)量m=p1V1/RT1。已知R=cp-cV=1.004-0.717=0.287kJ/(kg·K)，則m=0.1×10^6×0.1/(0.287×300)≈1.16kg。（2）定壓過程中氣體吸收的熱量Q=mcP(T2-T1)。由V1/T1=V2/T2可得T2=V2T1/V1=0.2×300/0.1=600K，則Q=1.16×1.004×(600-300)≈350kJ。（3）氣體內(nèi)能的變化量ΔU=mcV(T2-T1)=1.16×0.717×(600-300)≈250kJ。（4）氣體對外做的功W=Q-ΔU=350-250=100kJ。13.（15分）試證明理想氣體的定溫過程中，ΔU=0，ΔH=0。證明：理想氣體的內(nèi)能U=mcVT，焓H=mcPT。在定溫過程中，溫度T不變。對于理想氣體，比定容熱容cV和比定壓熱容cp均為常數(shù)。所以ΔU=mcV(T2-T1)=mcV×0=0，ΔH=mcP(T2-T1)=mcP×0=0。14.（15分）某蒸汽動力循環(huán)采用朗肯循環(huán)，已知蒸汽進(jìn)入汽輪機時的壓力p1=3MPa，溫度t1=400℃，汽輪機出口壓力p2=0.004MPa，冷凝器出口為飽和水。試求：（1）循環(huán)的熱效率；（2）汽輪機輸出的功；（3）水泵消耗的功。已知水和水蒸氣的性質(zhì)參數(shù)如下：|狀態(tài)|h（kJ/kg）|s（kJ/(kg·K)）||---|---|---||p1=3MPa，t1=400℃|3231.7|6.9234||p2=0.004MPa，x=1|2554.6|8.0514||p2=0.004MPa，x=0|121.4|0.4224|解：（1）汽輪機入口狀態(tài)1，h1=3231.7kJ/kg，s1=6.9234kJ/(kg·K)。汽輪機出口狀態(tài)2，s2=s1=6.9234kJ/(kg·K)，由s2=sf2+x2sg2可得x2=(s2-sf2)/sg2=(6.9234-0.4224)/8.0514≈0.819，h2=hf2+x2hg2=121.4+0.819×2554.6≈2113.7kJ/kg。水泵入口狀態(tài)3，h3=121.4kJ/kg，水泵出口狀態(tài)4，p4=p1=3MPa，h4=h3+v3(p4-p