2025年大學(xué)動力工程及工程熱物理（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40分）1.下列關(guān)于熱力學(xué)系統(tǒng)的說法，正確的是（）（本題5分，答題要求：從選項中選出正確答案）A.閉口系統(tǒng)與外界無物質(zhì)交換，所以系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量保持恒定B.開口系統(tǒng)與外界有物質(zhì)和能量交換，能量交換只能通過熱量傳遞C.絕熱系統(tǒng)與外界沒有熱量交換，但可以有功的傳遞D.孤立系統(tǒng)與外界既無物質(zhì)交換也無能量交換2.狀態(tài)參數(shù)的特征是（）（本題5分，答題要求：從選項中選出正確答案）A.其變化量與路徑有關(guān)B.對于循環(huán)過程，其變化量不為零C.只要初終態(tài)確定，其值就確定D.狀態(tài)參數(shù)的變化量取決于過程的具體實施方式3.理想氣體經(jīng)歷一個等溫膨脹過程，其內(nèi)能變化為（）（本題5分，答題要求：從選項中選出正確答案）A.增大B.減小C.不變D.無法確定4.對于一定質(zhì)量的理想氣體，在下列哪種過程中，氣體對外界做功且內(nèi)能增加（）（本題5分，答題要求：從選項中選出正確答案）A.等溫膨脹B.絕熱壓縮C.等壓膨脹D.等容升壓5.可逆過程的特點不包括（）（本題5分，答題要求：從選項中選出正確答案）A.過程進行時系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與外界隨時保持力平衡和熱平衡B.過程中不存在任何耗散效應(yīng)C.當(dāng)系統(tǒng)沿原路徑逆向進行時，系統(tǒng)和外界能完全恢復(fù)到原來狀態(tài)D.可逆過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程，準(zhǔn)靜態(tài)過程也一定是可逆過程6.卡諾循環(huán)的熱效率只與（）有關(guān)（本題5分，答題要求：從選項中選出正確答案）A.高溫?zé)嵩礈囟菳.低溫?zé)嵩礈囟菴.工質(zhì)性質(zhì)D.高溫?zé)嵩礈囟群偷蜏責(zé)嵩礈囟?.熵增原理適用于（）（本題5分，答題要求：從選項中選出正確答案）A.孤立系統(tǒng)B.絕熱系統(tǒng)C.閉口系統(tǒng)D.任意系統(tǒng)8.水蒸氣的定壓形成過程不包括以下哪個階段（）（本題5分，答題要求：從選項中選出正確答案）A.預(yù)熱階段B.汽化階段C.過熱階段D.冷凝階段第II卷（非選擇題，共60分）9.簡答題：簡述熱力學(xué)第零定律的內(nèi)容及其意義。（本題10分，答題要求：簡要闡述熱力學(xué)第零定律的核心內(nèi)容以及它在熱力學(xué)中的重要作用）10.計算題：一定質(zhì)量的理想氣體，初態(tài)壓力\(p_1=2MPa\)，體積\(V_1=0.1m^3\)，溫度\(T_1=300K\)。經(jīng)歷一個可逆等溫膨脹過程，體積變?yōu)閈(V_2=0.2m^3\)。求：（1）氣體對外界做的功；（2）氣體吸收的熱量。已知理想氣體常數(shù)\(R=8.314J/(mol·K)\)。（本題20分，答題要求：寫出詳細(xì)的計算步驟和公式依據(jù)）11.分析題：在一個密閉的剛性容器中，有一定量的理想氣體。若對容器內(nèi)氣體加熱，使其溫度升高。分析氣體的壓力、內(nèi)能、熵等參數(shù)的變化情況，并說明原因。（本題15分，答題要求：分別分析各參數(shù)變化情況，并結(jié)合相關(guān)熱力學(xué)原理進行解釋）12.材料分析題：材料：某動力循環(huán)裝置采用了一種新的工質(zhì)，其在循環(huán)過程中的特性與傳統(tǒng)工質(zhì)有所不同。該循環(huán)由四個過程組成：過程1-2為絕熱壓縮，過程2-3為定壓吸熱，過程3-4為絕熱膨脹，過程4-1為定壓放熱。已知在過程2-3中，工質(zhì)從高溫?zé)嵩次諢崃縗(Q_{in}\)，在過程4-1中，工質(zhì)向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃縗(Q_{out}\)。問題：（1）請分析該循環(huán)裝置的工作原理；（2）計算該循環(huán)的熱效率表達式，并說明與卡諾循環(huán)熱效率的關(guān)系。（本題15分，答題要求：根據(jù)材料內(nèi)容詳細(xì)分析循環(huán)工作原理，推導(dǎo)熱效率表達式并與卡諾循環(huán)熱效率比較）答案1.A2.C3.C4.C5.D6.D7.A8.D9.熱力學(xué)第零定律的內(nèi)容是：如果兩個熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個都與第三個熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡(溫度相同)，則它們彼此也必定處于熱平衡。意義在于它為溫度的測量提供了理論基礎(chǔ)，使溫度的概念得以科學(xué)地建立，進而為熱力學(xué)的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。10.（1）等溫膨脹過程氣體對外做功\(W=p_1V_1\ln\frac{V_2}{V_1}\)。已知\(p_1=2MPa=2×10^6Pa\)，\(V_1=0.1m^3\)，\(V_2=0.2m^3\)，則\(W=2×10^6×0.1×\ln\frac{0.2}{0.1}≈1.386×10^5J\)。（2）根據(jù)等溫過程內(nèi)能不變\(\DeltaU=0\)，由熱力學(xué)第一定律\(Q=W\)，所以氣體吸收熱量\(Q=1.386×10^5J\)。11.壓力升高，因為容器剛性，體積不變，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程\(pV=nRT\)，溫度升高則壓力增大。內(nèi)能增大，理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度升高內(nèi)能增加。熵增大，因為氣體吸收熱量且溫度升高，由熵的定義可知熵增加。12.（1）工作原理：絕熱壓縮過程提高氣體壓力和溫度；定壓吸熱過程從高溫?zé)嵩次諢崃渴箽怏w進一步膨脹做功；絕熱膨脹過程氣體對外做功，溫度降低；定壓放熱過程向低溫?zé)嵩捶懦鰺崃浚氐匠跏紶顟B(tài)完成一個循環(huán)。（2）熱效率\(\eta=1-\