工程热力学考研真题答案复习重点

目　录

第一部分　名校考研真题

第1章　基本概念及定义

第2章　热力学第一定律

第3章　气体和蒸汽的性质

第4章　气体和蒸汔的基本热力边程

第5章　热力学第二定律

第6章　实际气体的性质及热力学一般关系式

第7章　气体与蒸汽的流动

第8章　压力机的热力过程

第9章　气体动力循环

第10章　蒸汽动力装置循环

第11章　制冷循环

第12章　理想气体混合物及湿空气

第13章　化学热力学基础

第二部分　课后习题

第1章　基本概念及定义

第2章　热力学第一定律

第3章　气体和蒸汽的性质

第4章　气体和蒸汔的基本热力边程

第5章　热力学第二定律

第6章　实际气体的性质及热力学一般关系式

第7章　气体与蒸汽的流动

第8章　压力机的热力过程

第9章　气体动力循环

第10章　蒸汽动力装置循环

第11章　制冷循环

第12章　理想气体混合物及湿空气

第13章　化学热力学基础

第三部分　章节题库

第1章　基本概念及定义

第2章　热力学第一定律

第3章　气体和蒸汽的性质

第4章　气体和蒸汽的基本热力边程

第5章　热力学第二定律

第6章　实际气体的性质及热力学一般关系式

第7章　气体与蒸汽的流动

第8章　压力机的热力过程

第9章　气体动力循环

第10章　蒸汽动力装置循环

第11章　制冷循环

第12章　理想气体混合物及湿空气

第13章　化学热力学基础

第四部分　模拟试题

沈维道《工程热力学》（第4版）配套模拟试题及详解（一）

沈维道《工程热力学》（第4版）配套模拟试题及详解（二）

第一部分　名校考研真题

第1章　基本概念及定义

一、选择题

1．所谓真空是指（　　）。[北京航天航空大学2002研]

A．表压力为零

B．绝对压力为零

C．绝对压力小于当地大气压力

D．表压力等于当地大气压力

【答案】C查看答案

2．准静态过程是（　　）。[南京航空航天大学2008研]

A．平衡过程

B．可逆过程

C．不可逆过程

D．无限接近平衡的过程

【答案】D查看答案

【解析】准静态过程指造成系统变化的不平衡势差无限小，使该系统任何时刻都无限接近于某个平衡态，可知选D。

3．对于理想气体，下列参数中（　　）不是温度的单值函数。[湖南大学2007研]

A．内能

B．焓

C．比热

D．熵

【答案】D查看答案

【解析】理想气体的熵不是温度的单值函数，它还与压强、比容、气体的热力学参数有关。

4．若已知工质的表压力Pg＝0.07Mpa，环境压力Pa＝0.1Mpa。则工质的绝对压力为（　　）。[宁波大学2008年考研试题]

A．0.03MPa

B．0.17MPa

C．0.07MPa

D．0.1MPa

【答案】B查看答案

【解析】工质的绝对压力=环境压力+表压力，故答案选择0.17MPa。

二、填空题

1．状态参数中的直接测量量有______，不可测量量有______，与热力学第二定律有关的一个状态参数是______。[天津大学2005研]

【答案】p、T、V ；V、H、S；熵查看答案

2．工质在流过一绝热节流阀的节流过程中压力下降，此过程中参数______不变；当该工质为理想气体时，参数______也不变。[北京理工大学2007研]

【答案】焓；温度查看答案

三、判断题

1．渐缩喷管出口截面的压力随着背压的降低面降低，当背压降至临界压力以下时，出口截面的压力等于背压值。（　　）[天津大学2005研]

【答案】错查看答案

2．气体膨胀时一定对外做功，而被压缩时则一定消耗外功。（　　）[哈尔滨工业大学2002研]

【答案】错查看答案

【解析】气体向真空自由膨胀的时候就不做膨胀功。

3．不可逆过程可以在p-V图、T-S图上表示出来。（　　）[同济大学2005研]

【答案】错查看答案

【解析】准静态过程才可以在p-V图、T-S图上表示出来，但是不可逆过程不一定是准静态过程。

4.u=f（T，p）及s=f（T，v）均表示的是状态参数之间的关系式，它们都是状态方程。（　　）[东南大学2003研]

【答案】对查看答案

5．工质的绝对压力可表达为表压力和当场大气压之和，或当场大气压减去真空度。（　　）[南京航空航天大学2008研]

【答案】对查看答案

6．描述理想气体受压的状态参数仅仅是气体的绝对压力。（　　）[湖南大学2007研]

【答案】对查看答案

四、名词解释

1．何谓化学反应的反应热效应？[西安交通大学2004研]

答：系统经历一个化学反应过程，反应前后温度相等，并且只作容积变化功而无其它形式的功时，1kmol主要反应物或生成物所吸收或放出的热量称为反应热效应。

2．热能（热力学能或内能）与热量。[天津大学2005研]

答：热能是系统的一种储存能，它的大小取决于物质的种类以及其温度和物质的数量，通常热能就是内能。热量是系统与外界之间，穿越边界而传递的一种能量形式。热量传递的动力是二者的温度差。

3．热效率。[东南大学2004研]

答：热效率是指用于做功的那部分热量与所消耗的总热量的比值。

4．闭口系统与开口系统。[中科院—中科大2007研]

答：物质不能透过边界，即与外界与质量交换只能有能量交换的热力系统，称为闭口系统。物质可以透过外界，即与外界既可有质量交换又可有能量交换的热力系统，称为开口系统。闭口系统控制质量，开口系统控制空间范围。

五、简答题

1．什么是可逆过程？经历一个不可逆过程后，系统是否还能恢复原来的状态？为什么？[华中科技大学2005研]

解：若系统在完成某一过程后，能够沿着该路径逆行而使系统及外界都回复到原来的状态，没有其他任何变化，则称此过程为可逆过程，否则则为不可逆过程。经历一个不可逆过程后，系统是能够恢复到原来的状态的。所谓不可逆过程，是指完成一个过程后，系统和外界不可能同时恢复到原来的状态，所以只有系统本身恢复到原来的状态是可能的，只是包括系统和外界在内的整个系统则一定不能恢复到原来的状态。

2．给出“热”和“功”的定义，并分析其异同。[北京航空航天大学2005、2006研]

解：热量是热力系和外界之间仅由于温度不同而通过边界传递的能量，功是热力系流通过边界而传递的能量，而全部效果可表现为举起重物。

相同点：二者均为过程量，都通过边界传递.

不同点：功是有规则的宏观运动能量的传递，在作功过程中往往伴随着能量形式的转化；热则是大量的微观粒子杂乱热运动的能量传递，传热过程中不出现能量形式变化，功转变成热是无条件的，而热转变成功是有条件的。

3．对于简单可压缩系，系统只与外界交换哪一种形式的功？可逆时这种功如何计算？[西安交通大学2004研]

解：在简单可压缩系统中，系统只与外界交换膨胀功或压缩功。可逆时，这种功的计算式为。

4．试述下列各项中两个概念之间的区别：

（1）闭口系统和孤立系统。

（2）绝热过程和定熵过程。

（3）可逆循环和逆向循环。[哈尔滨工业大学2000研]

解：（1）闭口系是指系统与外界没有物质交换；而孤立系统是指系统与外界之间既无物质交换也无能量交换的系统。

（2）绝热过程指过程中，系统与外届没有热量交换；而定熵过程是指过程中系统的熵不变。可逆的绝热过程一定是定熵过程，但不可逆的绝热过程不是定熵过程。

（3）可逆过程是指系统经过一个过程后，可以使得系统和外界同时恢复到初始状态，而不引起变化的过程，而逆向过程是指过程的方向在p-V图或T-s图上是逆时针。

5．试述准静态过程与可逆过程的区别。[同济大学2007研]

解：（1）定义不同。准静态过程是一系列平衡态所组成的过程；可逆过程是如果系统完成某一热力过程后，再沿原路径逆向进行时，能使系统和外界都返回原来状态而不留下任何变化的过程。

（2）要求条件不同。可逆过程要求系统与外界随时保持力平衡和热平衡，且不存在任何耗散损失，在过程中没有任何能量的不可逆损失；准静态过程的条件仅限于系统内部的力平衡和热平衡，在进行中系统与外界可以有不平衡势差，也可能有耗散现象发生，只要系统内部能及时恢复平衡，其状态变化还是准静态的。

（3）可逆过程是针对过程中所引起的外部效果而言的，准静态过程是针对系统内部状态变化而言的。

（4）可逆过程一定是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。

（5）实际过程总是在温差、压差作用下变化的，实际过程是偏离可逆过程的准静态。

相同点：对于热力系统而言，两个过程都是由一系列平衡态所组成的，在p-V图上都能用连续曲线表示，都可用确定的状态参数变化描述过程。

6．什么是热力系统？热力系统可分为几类？[大连理工大学2004研]

解：通常根据研究问题的需要，人为地划定一个或多个任意几何面所围成的空间作为热力学研究对象，这种空间内的物质的总和称为热力学系统，简称系统或体系。可分为闭口系统和开口系统；简单系统、绝热系统和孤立系统；均匀系统和非均匀系统；单元系统和多元系统等。

7．热量和功有什么相同的特征？两者的区别是什么？[中南大学2000研]

解：热量和功是能量的不同表现形式，都是与过程有关的量。其单位是相同的。区别在于表现形式的不同。

8．在热力学能、焓、熵、功和热量这些参数中，哪些量是状态量？哪些量是过程量？[北京理工大学2005研]

解：U、H、S是状态量；Q、W是过程量。

9．供暖使室内温度升高，室内空气的总内能是否增加？为什么？（室内气压与室外大气压相同）[中科院-中科大2006研]

解：不增加。因一般情况下，空气可视为理想气体，温度变化不大，比热近似为常数。其比内能，状态变化，故室内空气的总内能的变化为：

而供暖过程中，室内的容积不变，压力与大气压一致也不变，所以不变，故。

10．试分析下列各热力过程是否为可逆过程，如不可逆，请说明理由，若不一定可逆，说明在什么条件下可逆。[南京航空航天大学2007研]

（1）将热量从温度为100℃的热源缓慢传递给处于平衡状态的0℃的冰水混合物。

（2）通过搅拌器作功使水保持等温的汽化过程。

（3）在一绝热的气缸内进行无内、外摩擦的膨胀或压缩过程。

（4）30℃的水蒸气缓慢流入一绝热容器与30℃的液态水相混合。

（5）在一定容积的容器中，将定量工质从20℃缓慢加热到120℃。

解：（1）不可逆。属有限温差下的传热过程，所以不可逆。

（2）不可逆。属功转热过程。

（3）不一定可逆，若过程为准静过程则可逆，否则不可逆。

（4）可逆。

（5）不一定可逆，若热源温度随时保持与工质相同，则可逆。

六、计算题

1．某容器被一个刚性壁分为两个部分，在容器的不同部位安装有压力表，如图1-1所示，压力表B上的读数为75kPa，压力表C上的计数为0.11MPa。如果大气压力为97kPa，试确定压力表A上的读数以及容器两部分内气体的绝对压力。[南京航空航天大学2006研]

图1-1

解：由题意可知压力表中显示的是表压，同时由于大气压力为9kPa，因此容器内1部分的绝对压力为：

压力表B中读数为75kPa，因此可以得到容器内2部分的绝对压力为：

因此由2部分的绝对压力和外界大气压力可以得到压力表A中的读数为：

第2章　热力学第一定律

一、选择题

1．定压比热适用于一切气体，不限于理想气体。该表述（　　）。[北京航空航天大学2005研]

A．正确

B．错误

【答案】A查看答案

2．由一气体参数恒定的干管向一绝热真空刚性容器内充入该理想气体充气后容器内气体的温度与干管内气体相比，其温度（　　）。[东南大学2002研]

A．升高了

B．降低了

C．不变

【答案】C查看答案

【解析】对充入容器内的气体来说，过程是一个绝热过程，也不对外作功，所以内能不变，温度不变。

3．开口系统的质量是（　　）。[南京航空航天大学2008研]

A．不变的

B．变化的

C．B或A

D．在理想过程中是不变的

【答案】C查看答案

【解析】开口系是指与外界有物质交换的系统，但是系统内的质量可以变化，也可以不变，如稳定流动开口系。

4．在余热锅炉中，烟气可视为理想气体，烟气入口温度为1373K，经定压放热后其出口温度为443K，烟气的入口体积是出口体积的（　　）。[宁波大学2008研]

A．3.1倍

B．6.47倍

C．0.323倍

D．2.864倍

【答案】A查看答案

【解析】理想气体的定压过程中，，所以

5．贮有空气的绝热刚性密闭容器中，安装有电加热丝，通电后，如取空气为系统，则过程中的能量关系有（　　）。[湖南大学2007研]

A．Q＞0，△U＞0，W＞0

B．Q＝0，△U＞0，W＜0

C．Q＞0，△U＞0，W＝0

D．Q＝0，△U＝0，W＝0

【答案】C查看答案

【解析】空气系统体积未变，故做功为零。因为电加热丝通电，故散热，所以空气吸热，，因为

，故。

二、填空题

1．当闭口系统热力学第一定律的表达式写成时，它只能适用于______过程；写成

时，它能适用于______过程。[北京理工大学2005研]

【答案】可逆；任何过程查看答案

2．空气的平均分子量为28.97，定压比热J/（kg·K），则空气的气体常数为______J/（kg·K），其定容比热为______J/（kg·K）。[北京航空航天大学2004研]

【答案】287；718查看答案

三、判断题

1．表达式适用于任意热力过程。（　　）[南京航空航天大学2006研]

【答案】对查看答案

2．热力学第一定律解析式及，对于可逆和不可逆过程都适用。（　　）[南京理工大学2001研]

【答案】错查看答案

【解析】对于可逆和不可逆过程都适用，但只适用于准静态过程，即对于可逆适用，对不可逆过程则不一定适用。

3．理想气体不可能进行放热而升温过程。（　　）[天津大学2005研]

【答案】错查看答案

【解析】由热力学第一定律，可知，外界对气体做功，可实现气体放热斌且升温的过程。

4．工质吸热后温度一定升高。（　　）[东南大学2003研]

【答案】错查看答案

【解析】如果工质边吸热边作功，则温度不一定升高。比如就会出现等温吸热的情况。

四、简答题

1．试说明绝热过程的过程功ω和技术功ωt的计算式的适用条件。[华中科技大学2004研]

答：根据普遍使用的热力学第一定律的第一表达式和第二表达式导出，在绝热时有，代入即可得到上两式，故上面的过程功与技术功的计算式与使用什么工质无关，与过程是否可逆也无关。

2．试写出开口系统能量方程的一般表达式并说明各项的意义。[大连理工大学2004研]

答：开口系统能量方程的一般表达式为：

式中，为开口系与外界交换的热量；为开口系控制容积内的储存能的变化量；为出口处时工质的焓值、动能及位能；为进口处工质的焓值、动能及位能；为开口系何外界输出的轴功。

3．稳定流动能量方程式中，哪几项能量是机械能形式？[东南大学2002研]

答：稳定流动能量方程是，其中、两项为机械能的形式。

4．若热力学第一定律表达式写作，那么该式的使用条件是什么？为什么？[北京理工大学2007研]

答：使用条件为准静态或可逆过程。因为只有在准静态或可逆过程时，系统膨胀功w才等于。

5．如图2-1所示，A、B、C、D分别为p-v图上的圆周上的四个点，是比较qABC与qADC的大小。[湖南大学2007研]