《工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)》試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）

1.下列參數(shù)中，屬于狀態(tài)參數(shù)的是（）

A.熱量B.功C.焓D.熵流

答案：C

解析：狀態(tài)參數(shù)是描述熱力系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，具有單值性，只取決于狀態(tài)，與過程無關(guān)。焓是狀態(tài)參數(shù)，它的定義式為h=u+pv，其中u是內(nèi)能，p是壓力，v是比體積，這三個量都是狀態(tài)參數(shù)，所以焓也是狀態(tài)參數(shù)。而熱量和功是過程量，它們的大小與具體的熱力過程有關(guān)；熵流是與熱量傳遞相關(guān)的一個過程相關(guān)量，不是狀態(tài)參數(shù)。

2.卡諾循環(huán)的熱效率只與（）有關(guān)

A.高溫熱源溫度B.低溫熱源溫度

C.高溫熱源和低溫熱源的溫度D.工質(zhì)的性質(zhì)

答案：C

解析：卡諾循環(huán)的熱效率公式為=1，其中是高溫熱源的溫度，是低溫熱源的溫度。從公式可以看出，卡諾循環(huán)的熱效率只取決于高溫熱源和低溫熱源的溫度，與工質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。

3.理想氣體的比定壓熱容和比定容熱容之間的關(guān)系為（）

A.?=B.+=

C./=D.=

答案：A

解析：根據(jù)理想氣體的熱力學(xué)能和焓的性質(zhì)，對于理想氣體有h=u+pv，對其進行微分可得dh=du+pdv+vdp。在定容過程中dv=0，=；在定壓過程中dp=0，=。結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程pv=T，可以推導(dǎo)出?=。

4.水在定壓汽化過程中，其溫度（）

A.升高B.降低C.不變D.先升高后不變

答案：C

解析：水在定壓汽化過程中，是從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程，這個過程中吸收的熱量用于相變，而溫度保持不變，這個溫度就是該壓力下的飽和溫度。例如在標準大氣壓下，水的汽化溫度是C，在汽化過程中只要壓力不變，溫度就始終保持在C。

5.對流換熱系數(shù)的單位是（）

A.W/(m·K)B.W/(·K)

C.J/(kg·K)D.J/(·K)

答案：B

解析：根據(jù)牛頓冷卻公式q=αΔT，其中q是對流換熱的熱流密度，單位是W/，ΔT是流體與壁面之間的溫差，單位是K，由此可得對流換熱系數(shù)α的單位是W/(·K)。

6.熱輻射的傳播不需要（）

A.介質(zhì)B.溫度差C.物體表面D.以上都不需要

答案：A

解析：熱輻射是通過電磁波來傳遞熱量的，它可以在真空中傳播，不需要介質(zhì)。而熱傳導(dǎo)和熱對流都需要介質(zhì)來傳遞熱量。熱輻射的發(fā)生需要有溫度差，并且熱輻射是物體表面向外發(fā)射輻射能的現(xiàn)象。

7.對于同一流體，強制對流換熱系數(shù)（）自然對流換熱系數(shù)

A.大于B.小于C.等于D.不確定

答案：A

解析：強制對流是由于外力（如泵、風(fēng)機等）的作用使流體流動，流體的流速通常較大，能夠更有效地帶走熱量；而自然對流是由于流體內(nèi)部的溫度差引起的密度差而導(dǎo)致的流體流動，流速相對較小。根據(jù)對流換熱的原理，流速越大，對流換熱系數(shù)越大，所以強制對流換熱系數(shù)大于自然對流換熱系數(shù)。

8.傳熱過程中，冷熱流體的溫度差越大，傳熱速率（）

A.越大B.越小C.不變D.先增大后減小

答案：A

解析：根據(jù)傳熱基本方程Q=kAΔT，其中Q是傳熱速率，k是傳熱系數(shù)，A是傳熱面積，ΔT是冷熱流體的溫度差。在k和A不變的情況下，溫度差ΔT越大，傳熱速率Q就越大。

9.可逆絕熱過程是（）過程

A.等熵B.等焓C.等壓D.等容

答案：A

解析：可逆絕熱過程中，沒有熱量傳遞，即δQ=0。根據(jù)熵的定義dS=（可逆過程），可得dS=0，所以可逆絕熱過程是等熵過程。

10.某制冷循環(huán)，從低溫熱源吸熱100kJ，向高溫熱源放熱120kJ，則該制冷循環(huán)的制冷系數(shù)為（）

A.0.83B.1.2C.5D.6

答案：C

解析：制冷系數(shù)ε=，其中是從低溫熱源吸收的熱量，是向高溫熱源放出的熱量。已知=100kJ，=120kJ，則ε==5。

二、填空題（每題2分，共20分）

1.熱力系統(tǒng)按與外界的物質(zhì)和能量交換情況可分為開口系統(tǒng)、閉口系統(tǒng)、絕熱系統(tǒng)和孤立系統(tǒng)，其中與外界既無物質(zhì)交換也無能量交換的系統(tǒng)是______。

答案：孤立系統(tǒng)

解析：孤立系統(tǒng)是一種理想化的系統(tǒng)，它與外界沒有物質(zhì)交換，也沒有能量交換，系統(tǒng)內(nèi)部的能量和質(zhì)量保持不變。開口系統(tǒng)與外界有物質(zhì)交換；閉口系統(tǒng)與外界沒有物質(zhì)交換但有能量交換；絕熱系統(tǒng)與外界沒有熱量交換，但可能有其他形式的能量交換和物質(zhì)交換（如果是開口絕熱系統(tǒng)）。

2.熱力學(xué)第______定律闡述了能量傳遞和轉(zhuǎn)換的方向、條件和限度問題。

答案：二

解析：熱力學(xué)第二定律指出了熱過程的方向性，例如熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，它規(guī)定了能量傳遞和轉(zhuǎn)換的方向、條件和限度。熱力學(xué)第一定律主要闡述的是能量守恒原理。

3.理想氣體的狀態(tài)方程為______。

答案：pv=T

解析：這是理想氣體狀態(tài)方程的基本形式，其中p是氣體的壓力，v是氣體的比體積，是氣體常數(shù)，T是氣體的熱力學(xué)溫度。它描述了理想氣體在平衡狀態(tài)下壓力、比體積和溫度之間的關(guān)系。

4.水蒸氣的臨界狀態(tài)是指______和______的狀態(tài)。

答案：飽和液體；飽和蒸汽

解析：水蒸氣的臨界狀態(tài)是飽和液體和飽和蒸汽的界限狀態(tài)，在臨界狀態(tài)下，飽和液體和飽和蒸汽的狀態(tài)參數(shù)（如溫度、壓力、比體積等）相同，氣液兩相的差別消失。

5.導(dǎo)熱系數(shù)是反映材料______能力的物理量。

答案：導(dǎo)熱

解析：導(dǎo)熱系數(shù)λ是表征材料導(dǎo)熱能力大小的物理量，其定義式為q=?λ，其中q是熱流密度，是溫度梯度。導(dǎo)熱系數(shù)越大，材料的導(dǎo)熱能力越強。

6.對流換熱的影響因素主要有______、______、______和______。

答案：流體的物性；流體的流動狀態(tài)；流體的相變；換熱表面的幾何因素

解析：流體的物性（如導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容、密度、粘度等）會影響對流換熱；流體的流動狀態(tài)（層流或湍流）不同，對流換熱的強度也不同；流體發(fā)生相變（如汽化或凝結(jié)）時，對流換熱情況會有很大變化；換熱表面的幾何形狀、尺寸、粗糙度等幾何因素也會對對流換熱產(chǎn)生影響。

7.熱輻射的基本定律有______、______、______和______。

答案：普朗克定律；斯蒂芬玻爾茲曼定律；維恩位移定律；基爾霍夫定律

解析：普朗克定律揭示了黑體光譜輻射力按波長和溫度的分布規(guī)律；斯蒂芬玻爾茲曼定律給出了黑體輻射力與溫度的關(guān)系；維恩位移定律確定了黑體光譜輻射力峰值對應(yīng)的波長與溫度的關(guān)系；基爾霍夫定律建立了實際物體的輻射力與吸收比之間的關(guān)系。

8.傳熱過程是指______的過程。

答案：熱量從高溫流體通過固體壁面?zhèn)鬟f到低溫流體

解析：傳熱過程通常涉及到冷熱兩種流體，熱量從高溫流體通過固體壁面（如換熱器的管壁