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2025年大学一年级（热能动力工程）热能基础阶段测试试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本卷共6题，每题5分。每题只有一个选项符合题意，请将正确答案的序号填在题后的括号内。

w1. 关于热能的基本概念，以下说法正确的是（ ）
A. 热能就是内能
B. 热能是物体内部所有分子热运动的动能之和
C. 热能与温度无关
D. 热能可以自发地从低温物体传递到高温物体

w2. 一定质量的理想气体，在等温膨胀过程中（ ）
A. 气体内能增加
B. 气体对外做功
C. 气体吸收热量小于对外做功
D. 气体压强增大

w3. 对于卡诺循环，以下说法错误的是（ ）
A. 由两个等温过程和两个绝热过程组成
B. 卡诺循环的效率只与高温热源和低温热源的温度有关
C. 卡诺循环是一种可逆循环
D. 卡诺循环的效率可以达到100%

w4. 下列关于热传递的方式，说法正确的是（ ）
A. 热传导只发生在固体中
B. 对流是液体和气体特有的热传递方式
C. 热辐射不需要任何介质
D. 以上说法都不对

w5. 已知某种物质的比热为c，质量为m，温度从T1升高到T2，则吸收的热量Q为（ ）
A. Q = cm(T2 - T1)
B. Q = cm(T1 - T2)
C. Q = c(T2 - T1)/m
D. Q = m(T2 - T1)/c

w6. 关于热力学第一定律，以下表达式正确的是（ ）
A. Q = ΔU + W
B. Q = ΔU - W
C. W = ΔU + Q
D. ΔU = Q - W

第II卷（非选择题 共70分）

w7. 填空题（每题5分，共20分）
（1）内能是物体内部所有分子的______和______的总和。
（2）理想气体状态方程为______。
（3）热机是把______转化为______的装置。
（4）熵增加原理指出，在绝热过程中，系统的熵______。

w8. 简答题（每题10分，共20分）
（1）简述热力学第二定律的两种表述。
（2）说明提高热机效率的主要途径。

w9. 计算题（每题15分，共30分）
（1）一定质量的理想气体，初态压强p1 = 2×10^5 Pa，体积V1 = 0.01 m^3，温度T1 = 300 K。经过等温膨胀后体积变为V2 = 0.02 m^3，求气体对外做的功。
（2）将质量为2 kg的水从20℃加热到80℃，已知水的比热容c = 4.2×10^3 J/(kg·℃)，求水吸收的热量。

w10. 材料分析题（10分）
材料：有一个热机工作于温度为T1 = 1200 K的高温热源和温度为T2 = 300 K的低温热源之间，其循环过程可近似看作卡诺循环。该热机每一次循环从高温热源吸收热量Q1 = 5×10^4 J。
问题：（1）求该热机的效率。（2）求该热机每一次循环对外做的功。

答案：
w1. A；w2. B；w3. D；w4. BC；w5. A；w6. A；w7. （1）动能、势能；（2）pV = νRT；（3）内能、机械能；（4）永不减少；w8. （1）克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。（2）提高热机效率的主要途径有：提高高温热源温度、降低低温热源温度、减少各种能量损失等；w9. （1）根据等温膨胀公式W = νRTln(V2/V1)，由理想气体状态方程p1V1 = νRT1可求出ν，进而求出W = 4.16×10^3 J。（2）根据Q = cmΔT，可得Q = 5.04×10^5 J；w10. （1）根据卡诺循环效率公式η = 1 - T2/T1，可得η = 75%。（2）由η = W/Q1，可得W = 3.75×10^4 J。