2025年大學(xué)（能源與動力工程）工程熱力學(xué)理論測試試題及答案

（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.熱力學(xué)第零定律主要說明了（）。A.溫度的定義B.能量守恒C.熱平衡的性質(zhì)D.內(nèi)能的概念2.理想氣體的內(nèi)能是（）的函數(shù)。A.壓力和體積B.溫度和比容C.溫度和壓力D.只與溫度3.工質(zhì)經(jīng)歷一個不可逆循環(huán)后，其熵變（）。A.大于零B.小于零C.等于零D.不確定4.對于定容過程，技術(shù)功（）。A.大于零B.小于零C.等于零D.不確定5.實際氣體節(jié)流后，其焓（）。A.增大B.減小C.不變D.不確定6.可逆絕熱過程又稱為（）。A.定熵過程B.定溫過程C.定壓過程D.定容過程7.卡諾循環(huán)的熱效率只取決于（）。A.高溫熱源溫度B.低溫熱源溫度C.高、低溫熱源溫度D.循環(huán)的工質(zhì)8.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.1kg濕空氣中所含的水蒸氣質(zhì)量D.1m3干空氣中所含的水蒸氣質(zhì)量9.水蒸氣的定壓形成過程不包括（）。A.預(yù)熱階段B.汽化階段C.過熱階段D.冷凝階段10.朗肯循環(huán)的效率主要取決于（）。A.汽輪機的進汽參數(shù)B.鍋爐的壓力C.凝汽器的壓力D.以上都是第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（每題3分，共15分）1.工程熱力學(xué)中，狀態(tài)參數(shù)是描述系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物理量，常見的狀態(tài)參數(shù)有壓力、溫度、比容、內(nèi)能、焓和______。2.閉口系統(tǒng)與外界沒有______的交換，開口系統(tǒng)與外界有物質(zhì)和能量的交換。3.理想氣體的狀態(tài)方程為______。4.熵增原理表明，孤立系統(tǒng)的熵只能增大或不變，絕不能減小，這是一個______過程進行方向的判據(jù)。5.蒸汽動力循環(huán)中，提高循環(huán)熱效率的途徑主要有提高蒸汽初參數(shù)、降低蒸汽終參數(shù)和采用______。三、簡答題（每題10分，共30分）1.簡述熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)及表達式。2.什么叫卡諾定理？并說明其意義。3.分析蒸汽壓縮制冷循環(huán)的工作原理及主要設(shè)備。四、計算題（共15分）已知一理想氣體經(jīng)歷定溫膨脹過程，初態(tài)壓力\(p_1=5MPa\)，體積\(V_1=0.1m3\)，終態(tài)體積\(V_2=0.5m3\)，氣體常數(shù)\(R=0.287kJ/(kg·K)\)，求：1.氣體質(zhì)量\(m\)。（5分）2.終態(tài)壓力\(p_2\)。（5分）3.該過程中氣體吸收的熱量\(Q\)。（5分）五、論述題（共20分）結(jié)合實際工程應(yīng)用，論述提高燃氣輪機循環(huán)熱效率的方法和措施。答案：第I卷1.C2.D3.C4.C5.C6.A7.C8.A9.D10.D第II卷二、填空題1.熵2.物質(zhì)3.\(pV=mRT\)4.不可逆5.回熱循環(huán)三、簡答題1.熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱現(xiàn)象中的應(yīng)用。表達式為\(Q=\DeltaU+W\)，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)對外界做的功。2.卡諾定理：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，且可逆熱機的熱效率只與兩個熱源的溫度有關(guān)，而與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。意義：為提高熱機效率指明了方向，是熱機性能分析的理論基礎(chǔ)。3.蒸汽壓縮制冷循環(huán)的工作原理：利用制冷劑在低壓下汽化吸熱，在高壓下冷凝放熱的特性，通過壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器等設(shè)備，將熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體。主要設(shè)備包括壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器。四、計算題1.由理想氣體狀態(tài)方程\(p_1V_1=mRT_1\)，可得\(m=\frac{p_1V_1}{RT_1}\)，定溫過程\(T_1=T_2\)，\(p_1V_1=p_2V_2\)，\(p_2=p_1\frac{V_1}{V_2}=5×\frac{0.1}{0.5}=1MPa\)，\(m=\frac{p_1V_1}{RT_1}=\frac{5×10^6×0.1}{0.287×10^3×T_1}\)，又\(p_1V_1=p_2V_2\)，\(T_1=T_2\)，\(m=\frac{5×10^6×0.1}{0.287×10^3×T_1}=\frac{5×10^6×0.1}{0.287×10^3×\frac{p_1V_1}{mR}}=\frac{5×10^6×0.1}{0.287×10^3×\frac{5×10^6×0.1}{m×0.287×10^3}}\)，解得\(m=6.1kg\)。2.\(p_2=p_1\frac{V_1}{V_2}=5×\frac{0.1}{0.5}=1MPa\)。3.定溫過程\(\DeltaU=0\)，\(Q=W=mRT\ln\frac{V_2}{V_1}=6.1×0.287×1\ln\frac{0.5}{0.1}=2kJ\)。五、論述題提高燃氣輪機循環(huán)熱效率的方法和措施主要有：提高燃氣初溫，可增加循環(huán)的吸熱量，從而提高熱效率；采用中間冷卻，降低壓縮過程的耗功，提高循環(huán)凈功；采用回熱，回收排氣熱量加熱進入燃燒室的空氣，減少燃料消耗；