2025年大学能源与动力工程（工程热力学）试题及答案.doc

2025年大学能源与动力工程（工程热力学）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40分）
每题只有一个正确答案，请将正确答案填在题后的括号内。(总共8题，每题5分，每题给出的选项中，只有一项符合题目要求)
1. 热力学第零定律主要说明了（ ）
A. 温度的定义
B. 热量传递的方向
C. 内能的性质
D. 热平衡的概念
2. 理想气体经历一个等温膨胀过程，其内能变化（ ）
A. 增大
B. 减小
C. 不变
D. 无法确定
3. 对于可逆过程，下列说法正确的是（ ）
A. 过程进行的无限缓慢
B. 没有摩擦等耗散效应
C. 系统和外界能同时恢复到原状态
D. 以上都是
4. 卡诺循环的热效率只与（ ）有关
A. 高温热源温度
B. 低温热源温度
C. 高低温热源温度
D. 循环的工质
5. 实际气体在（ ）条件下可近似看作理想气体
A. 高温高压
B. 高温低压
C. 低温高压
D. 低温低压
6. 气体绝热节流后（ ）
A. 温度升高
B. 温度降低
C. 温度不变
D. 熵增大
7. 水蒸气的定压形成过程不包括以下哪个阶段（ ）
A. 预热阶段
B. 汽化阶段
C. 过热阶段
D. 冷凝阶段
8. 闭口系统与外界交换的功量等于（ ）
A. 系统内能的变化
B. 系统焓的变化
C. 轴功
D. 技术功

第II卷（非选择题 共60分）
9. 简答题（总共2题，每题10分，简要回答下列问题）
简述热力学第一定律的实质及表达式。
简述熵增原理及其意义。
10. 计算题（总共2题，每题15分，要求写出详细计算过程）
一定质量的理想气体，初态压力为\(p_1 = 1MPa\)，体积为\(V_1 = 0.1m^3\)，经历一个等温膨胀过程，终态体积变为\(V_2 = 0.2m^3\)，求该过程中气体吸收的热量和对外做的功。
已知某热机工作于温度为\(T_1 = 1200K\)的高温热源和温度为\(T_2 = 300K\)的低温热源之间，若该热机从高温热源吸收\(Q_1 = 1000kJ\)的热量，求该热机理论上能对外做的功及放出的热量。
11. 分析论述题（总共1题，每题20分，分析并论述相关问题）
分析比较朗肯循环和卡诺循环的热效率，说明提高朗肯循环热效率的途径。

答案
1. D
2. C
3. D
4. C
5. B
6. D
7. D
8. A
9. 热力学第一定律实质是能量守恒与转换定律在热现象中的体现。表达式为\(Q = \Delta U + W\)。熵增原理指出，孤立系统的熵永不减少。意义在于揭示了自然过程的方向性，一切实际过程都是不可逆的，且朝着熵增加的方向进行。
10. 等温膨胀，\(T\)不变，\(p_1V_1 = p_2V_2\)，可求\(p_2\)。\(W = p_1V_1\ln\frac{V_2}{V_1}\)，\(Q = W\)。计算得\(W = 69.3kJ\)，\(Q = 69.3kJ\)。
对于热机，\(\eta = 1 - \frac{T_2}{T_1}\)，\(W = \eta Q_1\)，\(Q_2 = Q_1 - W\)。计算得\(W = 750kJ\)，\(Q_2 = 250kJ\)。
11. 卡诺循环热效率\(\eta_c = 1 - \frac{T_2}{T_1}\)，朗肯循环热效率低于卡诺循环。提高朗肯循环热效率途径：提高蒸汽初参数，降低蒸汽终参数，采用再热循环、回热循环等。