工程熱力學(xué)重點(diǎn)題型梳理

綜合試卷第=PAGE1*2-11頁（共=NUMPAGES1*22頁） 綜合試卷第=PAGE1*22頁（共=NUMPAGES1*22頁）PAGE①姓名所在地區(qū)姓名所在地區(qū)身份證號密封線1.請首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號和所在地區(qū)名稱。2.請仔細(xì)閱讀各種題目的回答要求，在規(guī)定的位置填寫您的答案。3.不要在試卷上亂涂亂畫，不要在標(biāo)封區(qū)內(nèi)填寫無關(guān)內(nèi)容。一、選擇題1.熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么？

A.ΔU=QW

B.ΔU=QW

C.ΔU=WQ

D.ΔU=WQ

2.摩爾熱容的符號是什么？

A.c

B.C

C.c_p

D.c_v

3.熱機(jī)效率的定義是什么？

A.熱機(jī)從熱源吸收的熱量與所做的功的比值

B.熱機(jī)所做的功與從熱源吸收的熱量的比值

C.熱機(jī)排出的熱量與從熱源吸收的熱量的比值

D.熱機(jī)吸收的熱量與排出的熱量的比值

4.理想氣體狀態(tài)方程是什么？

A.PV=nRT

B.PV=mRT

C.PV=kRT

D.PV=CRT

5.熵的定義是什么？

A.系統(tǒng)內(nèi)部微觀粒子排列的無序程度

B.系統(tǒng)內(nèi)部微觀粒子排列的有序程度

C.系統(tǒng)內(nèi)能的增加與溫度變化的比值

D.系統(tǒng)壓強(qiáng)與體積變化的比值

6.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述是什么？

A.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體

B.熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體

C.熱機(jī)可以完全將熱能轉(zhuǎn)化為功

D.系統(tǒng)的熵永遠(yuǎn)會增加

7.水蒸氣的比體積隨壓力的變化關(guān)系是什么？

A.比體積隨壓力增加而增加

B.比體積隨壓力增加而減少

C.比體積與壓力無關(guān)

D.在一定壓力下比體積保持不變

8.熱力學(xué)第二定律的開爾文普朗克表述是什么？

A.熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體

B.熱量不能自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體

C.系統(tǒng)的熵永遠(yuǎn)不會減少

D.熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%

答案及解題思路：

1.答案：A.ΔU=QW

解題思路：熱力學(xué)第一定律表達(dá)了能量守恒的概念，表示系統(tǒng)內(nèi)能的變化等于吸收的熱量加上對外做的功。

2.答案：C.c_p

解題思路：摩爾熱容c_p表示單位摩爾物質(zhì)在恒壓下溫度升高1K所需的熱量。

3.答案：B.熱機(jī)所做的功與從熱源吸收的熱量的比值

解題思路：熱機(jī)效率是熱機(jī)輸出的機(jī)械功與其吸收的熱量之比。

4.答案：A.PV=nRT

解題思路：理想氣體狀態(tài)方程是描述理想氣體在給定條件下的壓力、體積和溫度之間的關(guān)系。

5.答案：A.系統(tǒng)內(nèi)部微觀粒子排列的無序程度

解題思路：熵是衡量系統(tǒng)無序程度的物理量，無序程度越高，熵值越大。

6.答案：A.熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體

解題思路：克勞修斯表述是熱力學(xué)第二定律的一個表述，說明了熱傳遞的方向性。

7.答案：A.比體積隨壓力增加而增加

解題思路：在通常情況下，氣體遵循波義耳馬略特定律，比體積隨壓力的增加而增加。

8.答案：B.熱量不能自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體

解題思路：開爾文普朗克表述是熱力學(xué)第二定律的另一種表述，強(qiáng)調(diào)熱量傳遞的不可逆性。二、填空題1.在熱力學(xué)中，能量守恒定律被稱為能量守恒定律。

2.熱機(jī)的效率是指輸出功與輸入熱量的比值。

3.理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。

4.熵是系統(tǒng)無序程度的量度。

5.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述指出，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。

6.熱力學(xué)第二定律的開爾文普朗克表述指出，不可能從單一熱源中提取熱量，使之完全轉(zhuǎn)化為功而不引起其他變化。

7.水蒸氣的比體積隨壓力的增大而減小。

8.熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式為ΔU=QW。

答案及解題思路：

答案：

1.能量守恒

2.輸出功，輸入熱量

3.溫度

4.系統(tǒng)無序程度

5.低溫，高溫

6.單一熱源，功

7.減小

8.ΔU=QW

解題思路：

1.能量守恒定律是熱力學(xué)的基本定律，表述了在一個封閉系統(tǒng)中，能量不會憑空產(chǎn)生或消失。

2.熱機(jī)的效率定義為輸出功與輸入熱量的比值，這個比值反映了熱機(jī)將熱量轉(zhuǎn)換為有用功的能力。

3.對于理想氣體，其內(nèi)能只與溫度有關(guān)，而與體積和壓力無關(guān)，這是因?yàn)槔硐霘怏w分子的動能只與溫度有關(guān)。

4.熵是衡量系統(tǒng)無序程度的物理量，熵值越高，系統(tǒng)的無序程度越高。

5.根據(jù)熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述，熱量自然流動的方向是從高溫物體流向低溫物體，反之則不自發(fā)發(fā)生。

6.熱力學(xué)第二定律的開爾文普朗克表述指出，不能從單一熱源完全將熱量轉(zhuǎn)換為功，總會有部分熱量散失。

7.根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，對于水蒸氣，比體積與壓力成反比，即壓力增大時，比體積減小。

8.熱力學(xué)第一定律表達(dá)了能量守恒的原理，即系統(tǒng)內(nèi)能的增加等于吸收的熱量減去對外做的功。三、判斷題1.熱力學(xué)第一定律只適用于封閉系統(tǒng)。

判斷：錯誤

解題思路：熱力學(xué)第一定律，也稱為能量守恒定律，不僅適用于封閉系統(tǒng)，也適用于開放系統(tǒng)。它表明在一個熱力學(xué)過程中，系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于熱量和做功的代數(shù)和。

2.熱機(jī)的效率越高，其輸出功率就越大。

判斷：錯誤

解題思路：熱機(jī)的效率與輸出功率無直接關(guān)系。效率表示能量轉(zhuǎn)換的有效性，而功率是單位時間內(nèi)做功的速率。高效率的熱機(jī)可能由于尺寸較小或質(zhì)量較輕而功率較小。

3.在等溫過程中，理想氣體的內(nèi)能不變。

判斷：正確

解題思路：等溫過程中溫度保持不變，理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，因此在等溫條件下，理想氣體的內(nèi)能保持恒定。

4.熵是衡量系統(tǒng)無序程度的物理量。

判斷：正確

解題思路：熵是一個狀態(tài)函數(shù)，用于衡量系統(tǒng)的無序程度或信息的不確定性。系統(tǒng)的熵越大，表示其無序程度越高。

5.熱力學(xué)第二定律的開爾文普朗克表述與克勞修斯表述是等價的。

判斷：正確

解題思路：開爾文普朗克表述和克勞修斯表述都描述了熱力學(xué)第二定律的不同方面，它們實(shí)際上是等價的，可以互相推導(dǎo)。

6.理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)。

判斷：正確

解題思路：對于理想氣體，內(nèi)能完全由溫度決定，與體積、壓強(qiáng)等外界條件無關(guān)。

7.熵增原理表明，孤立系統(tǒng)的熵總是增大的。

判斷：正確

解題思路：熵增原理指出，在孤立系統(tǒng)中，自發(fā)過程會導(dǎo)致系統(tǒng)總熵的增加。

8.在等壓過程中，理想氣體的比體積與溫度成正比。

判斷：正確

解題思路：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，在等壓條件下，比體積V/T為常數(shù)，因此比體積與溫度成正比。四、簡答題1.簡述熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容及其應(yīng)用。

答案及解題思路：

熱力學(xué)第一定律，也稱為能量守恒定律，其內(nèi)容為：在一個孤立系統(tǒng)中，能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，能量守恒。在熱力學(xué)中，這一定律表示為系統(tǒng)內(nèi)能的增加等于系統(tǒng)所吸收的熱量與所做的功的和。應(yīng)用包括：在工程中的能源轉(zhuǎn)換，如熱機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率計(jì)算，以及各種熱工設(shè)備的熱力學(xué)分析。

2.解釋熱機(jī)效率的概念，并舉例說明。

答案及解題思路：

熱機(jī)效率是指熱機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能力，用機(jī)械功與吸收的熱量之比表示。例如卡諾熱機(jī)效率為理想情況下最大效率，由高溫?zé)嵩磁c低溫冷源之間的溫差決定。具體公式為\(\eta=1\frac{T_c}{T_h}\)，其中\(zhòng)(T_c\)是冷源溫度，\(T_h\)是熱源溫度。

3.簡述理想氣體狀態(tài)方程及其應(yīng)用。

答案及解題思路：

理想氣體狀態(tài)方程為\(PV=nRT\)，其中\(zhòng)(P\)是壓力，\(V\)是體積，\(n\)是摩爾數(shù)，\(R\)是氣體常數(shù)，\(T\)是溫度。應(yīng)用廣泛，如空氣壓縮、熱泵和制冷循環(huán)等工程領(lǐng)域。

4.解釋熵的概念，并舉例說明。

答案及解題思路：

熵是一個系統(tǒng)無序度的量度，在熱力學(xué)中，熵表示系統(tǒng)微觀狀態(tài)數(shù)目的對數(shù)。熵增加意味著系統(tǒng)趨向于無序。例如一個冰塊融化成水，熵增加，因?yàn)樗奈⒂^狀態(tài)比冰更多。

5.簡述熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述和開爾文普朗克表述。

答案及解題思路：

克勞修斯表述：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。開爾文普朗克表述：不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)化為功而不引起其他變化。

6.簡述熱力學(xué)第二定律的意義及其在工程中的應(yīng)用。

答案及解題思路：

熱力學(xué)第二定律表明了能量轉(zhuǎn)換的不可逆性和方向性，對熱力學(xué)過程進(jìn)行了限制。在工程應(yīng)用中，它指導(dǎo)了熱機(jī)的改進(jìn)，提高了能源利用效率，并對制冷循環(huán)的設(shè)計(jì)有重要指導(dǎo)意義。

7.簡述水蒸氣比體積隨壓力變化的關(guān)系。

答案及解題思路：

水蒸氣比體積（密度）隨壓力的增加而減小。在高壓下，水蒸氣更加接近理想氣體的行為，其比體積會壓力的增加而減小，這與理想氣體狀態(tài)方程一致。

8.簡述熱力學(xué)第一定律與熱力學(xué)第二定律的關(guān)系。

答案及解題思路：

熱力學(xué)第一定律揭示了能量的守恒，而熱力學(xué)第二定律則揭示了能量轉(zhuǎn)換的方向性。兩者共同構(gòu)成了熱力學(xué)的基本框架，對于理解和設(shè)計(jì)實(shí)際熱工設(shè)備具有重要意義。五、計(jì)算題1.計(jì)算一定質(zhì)量理想氣體在等溫過程中，溫度從T1升高到T2時，其內(nèi)能變化量。

解題過程：

對于理想氣體，其內(nèi)能只與溫度有關(guān)，且在等溫過程中內(nèi)能不發(fā)生變化。因此，內(nèi)能變化量ΔU=0。

2.計(jì)算一定質(zhì)量理想氣體在等壓過程中，溫度從T1升高到T2時，其內(nèi)能變化量。

解題過程：

對于理想氣體，內(nèi)能變化量ΔU可以通過公式ΔU=nCpΔT計(jì)算，其中n為氣體的摩爾數(shù)，Cp為定壓比熱容，ΔT為溫度變化。因此，ΔU=nCp(T2T1)。

3.計(jì)算一定質(zhì)量理想氣體在等容過程中，溫度從T1升高到T2時，其內(nèi)能變化量。

解題過程：

在等容過程中，體積不變，因此根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，壓力P將隨溫度T的升高而升高。內(nèi)能變化量ΔU同樣可以通過ΔU=nCvΔT計(jì)算，其中Cv為定容比熱容。因此，ΔU=nCv(T2T1)。

4.計(jì)算一定質(zhì)量理想氣體在等溫過程中，壓力從P1降低到P2時，其體積變化量。

解題過程：

在等溫過程中，根據(jù)玻意耳馬略特定律PV=常數(shù)，可以得到V1/P1=V2/P2。因此，體積變化量ΔV=V2V1=V1(P1/P2)。

5.計(jì)算一定質(zhì)量理想氣體在等壓過程中，溫度從T1升高到T2時，其體積變化量。

解題過程：

在等壓過程中，根據(jù)查理定律V/T=常數(shù)，可以得到V1/T1=V2/T2。因此，體積變化量ΔV=V2V1=V1(T2/T1)。

6.計(jì)算一定質(zhì)量理想氣體在等容過程中，壓力從P1升高到P2時，其溫度變化量。

解題過程：

在等容過程中，根據(jù)蓋呂薩克定律T/P=常數(shù)，可以得到T1/P1=T2/P2。因此，溫度變化量ΔT=T2T1=T1(P2/P1)。

7.計(jì)算一定質(zhì)量理想氣體在等溫過程中，壓力從P1降低到P2時，其比體積變化量。

解題過程：

在等溫過程中，比體積（摩爾體積）與壓力成反比，根據(jù)玻意耳馬略特定律PV=常數(shù)，可以得到V1/P1=V2/P2。因此，比體積變化量ΔV/V=V2/V1=P1/P2。

8.計(jì)算一定質(zhì)量理想氣體在等壓過程中，溫度從T1升高到T2時，其比體積變化量。

解題過程：

在等壓過程中，比體積與溫度成正比，根據(jù)查理定律V/T=常數(shù)，可以得到V1/T1=V2/T2。因此，比體積變化量ΔV/V=V2/V1=T1/T2。

答案及解題思路：

1.