工程熱力學(xué)春季期中考試試題

工程熱力學(xué)春季期中考試試題?一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）

1.工程熱力學(xué)是研究（）中能量轉(zhuǎn)換規(guī)律和方法的科學(xué)。A.熱能與機(jī)械能之間B.熱能與電能之間C.化學(xué)能與機(jī)械能之間D.熱能與化學(xué)能之間答案：A

2.熱力學(xué)第零定律建立了（）的概念。A.溫度B.熱量C.內(nèi)能D.熵答案：A

3.理想氣體的狀態(tài)方程為（）。A.pV=mRTB.pV=nRTC.pV=RTD.pV=MR答案：A

4.1kg某種理想氣體，由初態(tài)p1、V1、T1變化到終態(tài)p2、V2、T2，其內(nèi)能的變化量取決于（）。A.初、終態(tài)溫度B.初、終態(tài)壓力C.初、終態(tài)體積D.過程的性質(zhì)答案：A

5.一定質(zhì)量的理想氣體，在等溫過程中（）。A.內(nèi)能不變，對(duì)外做功為零B.內(nèi)能不變，從外界吸熱等于對(duì)外做功C.內(nèi)能增加，對(duì)外做功增加D.內(nèi)能減少，對(duì)外做功減少答案：B

6.工質(zhì)經(jīng)歷一個(gè)不可逆循環(huán)后，其熵變（）。A.大于零B.小于零C.等于零D.不確定答案：C

7.卡諾循環(huán)的熱效率只與（）有關(guān)。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)嵩礈囟却鸢福篋

8.實(shí)際氣體的內(nèi)能是（）的函數(shù)。A.壓力和比容B.溫度和比容C.溫度和壓力D.溫度答案：C

9.水蒸氣的定壓比熱cp（）。A.大于零B.小于零C.等于零D.不確定答案：A

10.濕空氣的含濕量d是指（）。A.1kg干空氣所含的水蒸氣質(zhì)量B.1m3濕空氣所含的水蒸氣質(zhì)量C.1kg濕空氣所含的水蒸氣質(zhì)量D.1m3干空氣所含的水蒸氣質(zhì)量答案：A

11.活塞式內(nèi)燃機(jī)定容加熱理想循環(huán)中，壓縮比增大，熱效率（）。A.增大B.減小C.不變D.不確定答案：A

12.蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，提高朗肯循環(huán)熱效率的有效方法是（）。A.提高初溫、初壓，降低排汽壓力B.提高初溫、降低初壓，提高排汽壓力C.降低初溫、初壓，提高排汽壓力D.降低初溫、提高初壓，降低排汽壓力答案：A

13.下列哪種制冷循環(huán)不屬于壓縮式制冷循環(huán)（）。A.蒸汽壓縮制冷循環(huán)B.空氣壓縮制冷循環(huán)C.吸收式制冷循環(huán)D.以上都不是答案：C

14.熱泵是一種能使熱量從（）的裝置。A.低溫物體傳向高溫物體B.高溫物體傳向低溫物體C.高溫物體傳向高溫物體D.低溫物體傳向低溫物體答案：A

15.下列關(guān)于閉口系統(tǒng)與開口系統(tǒng)的說法，正確的是（）。A.閉口系統(tǒng)有物質(zhì)交換，開口系統(tǒng)無物質(zhì)交換B.閉口系統(tǒng)無物質(zhì)交換，開口系統(tǒng)有物質(zhì)交換C.閉口系統(tǒng)和開口系統(tǒng)都有物質(zhì)交換D.閉口系統(tǒng)和開口系統(tǒng)都無物質(zhì)交換答案：B

二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）

1.熱力學(xué)能包括（）。A.分子動(dòng)能B.分子勢(shì)能C.化學(xué)能D.核能答案：AB

2.影響氣體比熱容的因素有（）。A.氣體種類B.氣體狀態(tài)C.氣體壓力D.氣體溫度答案：ABCD

3.水蒸氣的基本熱力過程有（）。A.定壓過程B.定容過程C.定溫過程D.絕熱過程答案：ABCD

4.提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率的主要途徑有（）。A.提高蒸汽初參數(shù)B.降低蒸汽終參數(shù)C.采用回?zé)嵫h(huán)D.采用再熱循環(huán)答案：ABCD

5.制冷循環(huán)的主要性能指標(biāo)有（）。A.制冷系數(shù)B.熱力完善度C.單位容積制冷量D.單位質(zhì)量制冷量答案：ABCD

三、填空題（每題2分，共20分）

1.熱力學(xué)第（）定律給出了溫度的定義。答案：零

2.理想氣體的比熱比γ=（）。答案：cp/cv

3.定容過程中，工質(zhì)吸收的熱量全部用于增加（）。答案：內(nèi)能

4.可逆絕熱過程又稱（）過程。答案：等熵

5.卡諾循環(huán)由兩個(gè)（）過程和兩個(gè)絕熱過程組成。答案：等溫

6.水蒸氣的汽化潛熱隨壓力升高而（）。答案：減小

7.濕空氣的相對(duì)濕度φ=（）。答案：pv/ps

8.內(nèi)燃機(jī)的實(shí)際循環(huán)由（）、壓縮、燃燒、膨脹和排氣五個(gè)過程組成。答案：進(jìn)氣

9.蒸汽動(dòng)力循環(huán)中，凝汽器是（）設(shè)備。答案：冷源

10.吸收式制冷循環(huán)中，常用的工質(zhì)對(duì)是（）和水。答案：溴化鋰

四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）

1.簡(jiǎn)述熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容。答：熱力學(xué)第一定律是能量轉(zhuǎn)換與守恒定律在熱現(xiàn)象中的應(yīng)用，其表述為：熱可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，功也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊幔幌囊欢ǖ墓Ρ禺a(chǎn)生一定的熱，一定的熱消失時(shí)，也必產(chǎn)生一定的功。即熱量傳遞和做功可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Q=ΔU+W，其中Q為系統(tǒng)吸收的熱量，ΔU為系統(tǒng)內(nèi)能的變化量，W為系統(tǒng)對(duì)外做的功。

2.什么是理想氣體的內(nèi)能？答：理想氣體的內(nèi)能是氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子間相互作用的勢(shì)能的總和。對(duì)于理想氣體，分子間不存在相互作用力，因此其內(nèi)能僅取決于分子的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能，而分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能只與氣體的溫度有關(guān)，所以理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，即E=mcVT，其中E為內(nèi)能，m為氣體質(zhì)量，cV為定容比熱，T為溫度。

3.簡(jiǎn)述水蒸氣定壓發(fā)生過程的三個(gè)階段。答：水蒸氣定壓發(fā)生過程可分為三個(gè)階段：（1）預(yù)熱階段：水從任意初始溫度加熱到飽和溫度，這個(gè)過程中水溫升高，比容增大，但水的相態(tài)不變，仍為液態(tài)。（2）汽化階段：水在飽和溫度下不斷吸收熱量汽化為水蒸氣，此階段溫度不變，比容迅速增大，水逐漸變?yōu)檎羝?，這個(gè)過程中吸收的熱量稱為汽化潛熱。（3）過熱階段：水蒸氣繼續(xù)吸收熱量，溫度升高，比容繼續(xù)增大，成為過熱蒸汽，此時(shí)蒸汽的溫度高于飽和溫度。

4.簡(jiǎn)述提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率的方法及原理。答：提高蒸汽動(dòng)力循環(huán)熱效率的方法及原理如下：（1）提高蒸汽初參數(shù)：提高蒸汽的初溫、初壓，可使循環(huán)平均吸熱溫度升高，從而提高熱效率。因?yàn)樵谙嗤睦湓礈囟认?，平均吸熱溫度越高，循環(huán)的溫差越大，熱效率越高。（2）降低蒸汽終參數(shù)：降低排汽壓力，可使循環(huán)平均放熱溫度降低，提高熱效率。排汽壓力越低，蒸汽在冷凝器中放出的熱量越少，而循環(huán)吸熱量不變，熱效率提高。（3）采用回?zé)嵫h(huán)：利用汽輪機(jī)中做了部分功的蒸汽抽出加熱給水，提高了給水溫度，減少了鍋爐中吸收的熱量，使循環(huán)吸熱量減少，同時(shí)又提高了蒸汽在汽輪機(jī)中的平均做功溫度，從而提高了熱效率。（4）采用再熱循環(huán)：將汽輪機(jī)高壓缸排出的蒸汽再引入鍋爐的再熱器中加熱到較高溫度后，再回到汽輪機(jī)中繼續(xù)做功。再熱循環(huán)提高了蒸汽的平均吸熱溫度，使熱效率提高，同時(shí)還改善了汽輪機(jī)的排汽濕度。

五、計(jì)算題（每題10分，共15分）

1.一定質(zhì)量的理想氣體，由初態(tài)p1=0.5MPa，V1=0.1m3，T1=300K，經(jīng)等溫膨脹過程至V2=0.2m3，求該過程中氣體對(duì)外做的功及吸收的熱量。（已知理想氣體常數(shù)R=0.287kJ/(kg·K)）解：首先根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程p1V1=mRT1，可求出氣體質(zhì)量m：m=p1V1/RT1=(0.5×10^6×0.1)/(0.287×300)≈57.8kg

等溫過程中，氣體對(duì)外做的功W為：W=mRTln(V2/V1)=57.8×0.287×300×ln(0.2/0.1)≈11.7kJ

根據(jù)熱力學(xué)第一定律Q=ΔU+W，等溫過程中內(nèi)能不變，即ΔU=0，所以吸收的熱量Q等于對(duì)外做的功，即Q=11.7kJ。

2.某蒸汽動(dòng)力循環(huán)，新蒸汽壓力p1=3MPa，溫度t1=400℃，排汽壓力p2=0.004MPa，設(shè)汽輪機(jī)和水泵均為可逆絕熱過程，試求該循環(huán)的熱效率。已知水蒸氣在p1=3MPa，t1=400℃時(shí)，h1=3230.9kJ/kg，s1=6.9235kJ/(kg·K)；在p2=0.004MPa時(shí)，h2s=2133.8kJ/kg，h3=121.4kJ/kg，h4s=121.4kJ/kg。解：首先求汽輪機(jī)出口焓h2s：已知h2s=2133.8kJ/kg

水泵進(jìn)出口比容變化不大，可近似認(rèn)為v4≈v3，水泵消耗功wp為：wp=v4(p1p2)≈v3(p1p2)

查飽和水和飽和蒸汽表，在p2=0.004MPa時(shí)，v3=0.001004m3/kgwp=0.001004×(3×10^60.004×10^6)≈3kJ/kg

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