工程热力学期末复习选择题

第1题：

无热交换的热力系统称为。

A.孤立系统B.闭口系统C.绝热系统D.开口系统

参考答案：C

考察要点：热力学系统基本概念

相关知识：

(1)人为地选取一定范围内的物质作为研究对象，称其为热力学

系统，简称为系统。

(2)按系统与外界有无物质交换，系统可分为闭口系和开口系。

闭口系统：系统内外无物质交换，称控制质量；开口系统：系统内外

有物质交换，称控制体积。

(3)按系统与外界有无能量交换，系统可分为绝热系和孤立系。

绝热系统：系统内外无热量交换(系统传递的热量可忽略不计时，可

认为绝热)；孤立系统：系统与外界既无能量传递也无物质交换。

第2题：

某容器中气体的表压力为0.04MPa,当地大气压为0.1MPa,则

该气体的绝对压力为MPa。

A.0.06

B.0.04

C.0.14

D.0.05

参考答案：C

答案提示：绝对压力=大气压力+表压力=（0.1+0.04）MPa=

0.14MPa

考察要点：相对压力和绝对压力的概念和换算

相关知识：

（1）通常用垂直作用于器壁单位面积上的力来表示压力（也称压

强）的大小，这种压力称为气体的绝对压力。

（2）工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力，这些压力计指

示的压力是气体的绝对压力与外界大气压力的差值，称为相对压力。

（3）绝对压力与相对压力和大气压力之间

P=Pb+Pe（P>Pb）

P=Pb-Pv（P<Pb）

式中Pb—当地大气压力

Pe—高于当地大气压力时的相对压力，称为表压力；

PL低于当地大气压力时的相对压力，称为真空值。

（4）只有绝对压力才能代表工质的状态参数。因为测得的表压力

或真空度是工质绝对压力与大气压力的相对值，由于大气压力随地理

位置及气象条件等因素变化，因此，绝对压力相同的工质，在不同的

大气压力条件下，压力表指示的相对压力并不相同。

第3题:

若工质经历一可逆过程与一不可逆过程，且其初态和终态相同,

则两过程中工质与外界交换的热量_______O

A.相同

B.不相同

C.不确定

D.与状态无关

参考答案：C

考察要点：可逆过程与不可逆过程的概念；热量的涵义。

答案提示：热量是过程量，既与初终状态的位置有关，还与中间

经历的路程有关。题目中可逆过程与不可逆过程的初态和终态相同，

但没有给出两者的具体过程，所以无法确定两者交换的热量大小。

相关知识：

(1)系统经历一个过程后，如令过程逆行而使系统与外界同时恢

复到初始状态，而不留下任何痕迹(即没有得到攻，也没有消耗功)，

则此过程称为可逆过程。即系统进行正、反两个过程后，系统与外界

均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程，否则为不可逆

过程。

(2)实现可逆过程的条件：过程无势差(传热无温差，作功无力

差)；过程无耗散效应。

(3)可逆过程只是指可能性，并不是指必须要回到初态的过程。

实际过程不是可逆过程，但为了研究方便，先按理想情况(可逆过程)

处理，用系统参数加以分析，然后考虑不可逆因素加以修正。

(4)系统与外界之间依*温差传递的能量称为热量，热量是除功

以外，没有物质流的系统与外界传递能量的又一种形式。热量的计算

公式为5Q=7tlS(J)。热量是过程量，它与过程特性有关，初、终

态相同但中间途径不同的各种过程，其传递热量也不相同。

第4题：

判断后选择正确答案O

A.无约束的自由膨胀为一可逆过程

B.混合过程是一不可逆过程

C.准静态过程就是可逆过程

D.可逆过程是不可实现过程

参考答案：B

考察要点：可逆过程与不可逆过程的概念；准静态过程的涵义。

答案提示：A.自由膨胀为不可逆过程；C.可逆过程是准静态过程,

但准静态过程不一定是可逆过程；D.可逆过程在一定条件下可以实

现。

相关知识:

(1)系统状态的连续变化称系统经历了一个热力过程。如果造成

系统状态改变的不平衡势差无限小，以致该系统在任意时刻均无限接

近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程。准静态过程是一种理

想化的过程，实际过程只能接近准静态过程。

(2)系统经历一个过程后，如令过程逆行而使系统与外界同时恢

复到初始状态，而不留下任何痕迹(即没有得到攻，也没有消耗功)，

则此过程称为可逆过程。即系统进行正、反两个过程后，系统与外界

均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程，否则为不可逆

过程。

(3)准静态过程+无耗散效应=可逆过程。可逆过程要求系统与

外界随时保持力平衡和热平衡，并且不存在任何耗散效应，在过程中

没有任何能量的不可逆损失；而准静态过程的条件仅限于系统内部的

力平衡和热平衡。准静态过程在进行中系统与外界之间可以有不平衡

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

变化还是可以是准静态的。所以，准静态过程是针对于系统内部的状

态变化而言的，而可逆过程则是针对过程中系统所引起的外部效果而

言的。可逆过程必然是准静态过程,而准静态过程则未必是可逆过程,

它只是可逆过程的条件之一。

第5题：

压力表测量的压力是O

A.绝对压力

B.标准大气压

C.真空度

D.相对压力

参考答案：D

考察要点：相对压力和绝对压力的概念和换算

答案提示：压力表测量的压力是气体的相对压力(表压力或真空

度)。

相关知识：

(1)通常用垂直作用于器壁单位面积上的力来表示压力(也称压

强)的大小，这种压力称为气体的绝对压力。

(2)工程上常用测压仪表测定系统中工质的压力，这些压力计指

示的压力是气体的绝对压力与外界大气压力的差值，称为相对压力。

(3)绝对压力与相对压力和大气压力之间：

P=Pb+Pe(P>Pb)

P=Pb-Pv(P<Pb)

式中Pb—当地大气压力；

Pe—高于当地大气压力时的相对压力，称为表压力；

Pv—低于当地大气压力时的相对压力，称为真空值。

(4)SI规定压力单位为帕斯卡(Pa)，1Pa=1N/m2,标准大

气压(atm)是工程上使用的压力单位，1atm=1.01x1C)5pa。

第6题：

绝对零度指的是。

A.0℃

B.273℃

C.-273℃

D.0°F

参考答案：C

考察要点：温度和温标的概念

答案提示:绝对零度即丁=0K,而t=T—273=0—273=-273℃。

相关知识：

(1)温度：宏观上，是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理

量；微观上，是大量分子热运动强烈程度的量度。温度是确定一个系

统是否与其它系统处于热平衡的物理量。

(2)温度的数值标尺，简称温标。国际单位制SI规定了为热力

学温标，单位为开(K)。热力学温标指定纯水三相点温度为基本定

点，为273.16K。

(3)SI还规定摄氏温标f为实用温标，单位为摄氏度(C)。摄

氏温标的每与热力学温标的每1K相同，定义为：AT—273.15。

(4)华氏温标尸被非专业人士使用，单位为华氏度。F。摄氏温标

与华氏温标的转换关系为：f=(F-32)x5/9o

第7题：

压强的国际单位是。

A.bar

B.kgf/m2

C.mmHg

D.N/m2

参考答案：D

考察要点：压强的单位。

答案提示：1Pa=1N/m2。

相关知识：

（1）通常用垂直作用于器壁单位面积上的力来表示压力（也称压

强）的大小，其宏观定义式为：p=RA

式中尸一整个容器壁受到的力，单位为牛顿（N）；

A—容器壁的总面积（m2）。

2

（2）SI规定压力单位为帕斯卡（Pa）,1Pa=1N/mo

（3）工程上还采用其他压力单位，如巴（bar）、标准大气压（a

tm）、工程大气压（at或kgf/m?）、毫米汞柱（mmHg）等单位，

其换算关系为：

1bar=105Pa=0.1MPa

1atm=1.01325x105Pa

1kgf/m2=9.8x104Pa

1mmHg=133.32Pa

第8题：

嫡是________量。

A.广延状态参数

B.强度状态参数

C.过程量

D.无法确定

参考答案：A

考察要点：状态量与过程量的涵义；焙的涵义；广延状态参数和

强度状态参数的概念。

答案提示：燧是状态量，具有可加性，是广延状态参数。

相关知识：

（1）状态指热力系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况。状

态参数是描述工质状态特性的各种状态的宏观物理量。常用的状态参

数有：温度（力、压力（尸）、比容（u）或密度（p）、内能（u）、

嬉"）、燧（s）、自由能⑺、自由焰（g）等。

（2）热力状态参数可分为广延状态参数和强度状态参数。强度性

参数：系统中单元体的参数值与整个系统的参数值相同，与质量多少

无关，没有可加性。在热力过程中，强度性参数起着推动力作用，称

为广义力或势。如温度、压力等。广延性参数：系统中各单元体该广

延性参数值之和，在热力过程中，广延性参数的变化起着类似力学中

位移的作用，称为广义位移，如系统的容积、内能、熔、燧等。

(3)热力过程是指热力系从一个状态向另一个状态变化时所经历

的全部状态的总和。状态参数表示工质的状态，而过程量不仅与热力

学过程的初终状态有关，还跟过程的性质有关。

(4)可逆过程端定义为dS=5Q"。焙体现了可逆过程传热的大

小与方向，可用于判断热量方向和计算可逆过程的传热量。牖是状态

参数，并且与系统所含工质的数量，它的总和等于系统各部分分量之

和，这样具有可加性的状态函数称广延状态参数。

第9题：

工质经历了不可逆的热力循环，则工质燧的变化O

A.大于零

B.等于零

C.小于零

D.不确定

参考答案：B

考察要点：可逆过程与不可逆过程、热力循环的概念；熠、燧变、

烯产的涵义。

答案提示：燧是状态参数，工质烯的变化只取决初终态，循环过

程燧变为零。题目中没有明确是否孤立系统，不能套用熠增原理。

相关知识：

（1）系统经历一个过程后，如令过程逆行而使系统与外界同时恢

复到初始状态，而不留下任何痕迹（即没有得到攻，也没有消耗功），

则此过程称为可逆过程。即系统进行正、反两个过程后，系统与外界

均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程，否则为不可逆

过程。

（2）热力循环是指工质从某一初态开始，经历一系列状态变化，

最后由回复到初态的过程。可逆过程埔定义为dS=5Q/7"。熠是状态

参数，工质燧的变化只取决初终态，与状态变化的过程无关，也与过

程是否可逆无关。

（3）孤立系统燧增原理说明随着不可逆过程的进行，熠不断产生,

任何不可逆过程都有牖产，得端方程：（输入燧一输出烯）+燧产=系

统熠变，或系统燧变=皤流+烯产。

闭口系统端方程：△Ssys=s+Sg=Cpln（72/几），［J/（kg-K）］

式中ASsys—系统端变；

Sf—熠流，系统吸热为正，放热为负，绝热为零；

Sg-燧产，不可逆过程为正，可逆过程为零。

稳态紊流开口系统端方程：Sg=S2-Sl-Sf

式中&—进入系统每kg物质的增；

S2—流出系统每kg物质的烯。

孤立系统端方程：ASisoUSg,即孤立系统燧变等于熠产。

第10题:

某装置在完成一循环中从单一热源吸收100kJ热量，同时做功10

OkJ,则为o

A.违反热力学第一定律，不违反热力学第二定律

B.不违反热力学第一定律，违反热力学第二定律

C.两个定律均违反

D.两个定律均不违反

参考答案：B

考察要点：热力学第一定律；热力学第二定律。

答案提示：题中能量守恒满足热力学第一定律，但100KJ热量全

部变为100KJ功而没有引起其他变化，这违反了热力学第二定律。

相关知识：

（1）热力学第一定律表述为：当热能与其提供形式的能量相互转

化时，能的总量保持不变。它适用于一切工质和一切热力过程。对于

任何系统，各项能量之间的平衡关系可一般表示为：进入系统的能量

一离开系统的能量=系统储存能的变化。

（2）热力学第二定律表述为:“不可能把热从低温物体传到高温物

体而不引起其他变化”或“不可能从单一热源取热，使之完全变为功而

不引起其他变化

第11题:

在冬天，室内开动一台没装任何东西的电冰箱，若运行稳定，电

冰箱内部温度不变，则开动冰箱取暖与用电炉取暖，从耗电的角度来

比较0

A.用电冰箱省电

B.用电炉省电

C.两者相同

D.无法比较

参考答案：A

考察要点：正循环（循环热效率）与逆循环（供热系数）的概念。

答案提示：电冰箱制冷工质循环是逆循环，即从低温热源（冷藏

室）吸热，加上外界输入的功（电量），一并放给高温热源（室内），

所以放出的热量大于提供的电量；而用电炉取暖属于正循环，不计损

失时，放出的热量等于输入的电量，因此从耗电的角度，用冰箱取暖

比用电炉取暖省电。

相关知识：

（1）热力循环是指工质从某一初态开始，经历一系列状态变化，

最后由回复到初态的过程。在p—v图上顺时针过程的循环称正循环,

逆时针过程的循环称逆循环。

（2）正循环中的热转换功的经济性指标用循环热效率表示：

循环热效率=循环中转换为功的热量/工质从热源吸收的

总热量。

即：5=%=(4—q2)/Qi=1-qdqi

从上式可知，正循环热效率总是小于1。从热源得到的热量力,

只能有一部分变为净功伙，而必然有另一部分热量靠流向冷源。

(3)逆循环中需要消耗功，即净功伙为负值。工程上逆循环有

两种用途：如以获得冷量为目的，称为制冷循环，这时致冷工质从冷

源吸收热量(冷量)兔；如以获得供热量为目的，则称为热泵循环，

这时工质将从冷源吸收热量生，连同循环中消耗的净功优，一并向

高温的供热系统供给热量Qio逆循环的经济指标采用工作系数表示,

分别有致冷系数和供热系数，即：

致冷系数£[=<72/w0=q2/(Qi-q2)

供热系数£2=%/%=%/(QI-Q2)

从上式可看出，£2=1+。，致冷系数可能大于等于或小于1,而

供热系数总是大于1。

第12题：

制冷机的工作系数为。

A.E=q«w。

B.E=q2/Wo

C.E=的力

D.E=

w0/q2

参考答案：B

考察要点：制冷循环及其工作系数的概念。

答案提示：制冷机循环属于制冷循环，其工作系数定义为制冷量q

2与输入的电功量优之比。

相关知识：

(1)工程上逆循环有两种用途：如以获得冷量为目的，称为制冷

循环，这时致冷工质从冷源吸收热量(冷量)。2；如以获得供热量为

目的，则称为热泵循环，这时工质将从冷源吸收热量。2,连同循环中

消耗的净功伙，一并向高温的供热系统供给热量5。

(2)制冷循环的工作系数为制冷系数，其定义为制冷量生与输

入的电功量伍之比，即：£7=92/%=羹/(Qi—<?2)

第13题：

判断后选择正确答案：。

A.孤立系统熠增越大，说明不可逆越严重

B.孤立系统熠只能增加不能减少

C.绝热过程熠变一定为零

D.不可逆热力循环中端变大于零

参考答案：A

考察要点：燧的概念与增增原理。

答案提示：B.孤立系统可逆过程燧不变；C.不可逆绝热过程焙变

大于零；D.循环过程熠变等于零，不论循环是否可逆还是不可逆。

相关知识：

(1)可逆过程牖定义为dS=(5Q"。端体现了可逆过程传热的大

小与方向，可用于判断热量方向和计算可逆过程的传热量。燧是状态

参数，工质烯的变化只取决初终态，与状态变化的过程无关，也与过

程是否可逆无关。

(2)燃增原理：绝热闭口系统或孤立系统的熠只能增加(不可逆

过程)或保持不变(可逆过程)，而绝不能减少。任何实际过程都是

不可逆过程，只能沿着使孤立系统靖增加的方向进行，这就是熠增原

理。

(3)燧增原理的意义：a.可通过孤立系统的爆增原理判断过程进

行的方向；b.燧增原理可作为系统平衡的判据——当孤立系统的燧

达到最大值时，系统处于平衡状态；c.燧增原理与过程的不可逆性

密切相关，不可逆程度越大，爆增也越大，由此可以定量地评价过

程的热力学性能的完善性。

第14题：

某热机，在温度为G的热源和温度为&的冷源间进行卡诺循环，

其热效率为a

A.小=1-q"qi

B./7t=1-T2/T]

C.f]t=1-121tl

D./7t=1-T^/T2

参考答案：B

考察要点：卡诺循环及其效率的涵义。

答案提示：卡诺循环热效率总是小于1,并且大小只决定于热源温

度Ti即冷源温度T2O

相关知识：

(1)卡诺循环：两个可逆定温过程、两个可逆绝热过程

过程a-b：工质从热源(%)可逆定温吸热，q1=Ti(Sb-Sa)

b-c：工质可逆绝热(定烯)膨胀，对外作功

c-d：工质向冷源(由可逆定温放热，q2=7^(sc-sd)

d-a：工质可逆绝热(定燧)压缩回复到初始状态，对内作功

(2)卡诺循环热效率：川==1-72/71

可知：卡诺循环热效率与工质的性质无关，公式适用于任何工质

的卡诺循环，卡诺循环热效率与总是小于1,,其大小只决定于热源

温度即冷源温度T2,要提高其热效率可通过提高乙及降低了2/

的办法来实现。

第15题:

n

p=2>,

上式为道尔顿分压定律，其适用于。

A.理想气体

B.非理想气体

C.所有气体

D.实际气体

参考答案：A

考察要点：道尔顿分压定律。

答案提示：道尔顿分压定律适用于理想气体。

相关知识：

(1)自然界存在的气体通常都是由几种不同种类气体组成的混合

物，这些混合气体中各组成气体之间不发生化学反应，是一种均匀混

合物。混合气体的性质取决于混合气体中各组成气体的成分及其热力

性质。由理想气体组成的混合气体，仍然具有理想气体热性，服从理

想气体各种定律。

(2)混合气体的分压力是指假定混合气体中组成气体单独存在，

维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力。

(3)道尔顿分压定律：混合气体的总压力p等于各组成气体分压力

R之和:

n~

p=R+n+Ps+....+P*=汇科

-J-1」rr

第16题：

某理想气体比热容Cp=1.000kJ/(kg.K),Cv=760J/(kg.K),该气体的

气体常数为o

A.R=0.24kJ/(kg.K)

B.R=240kJ/(kg.K)

C.R=8314.4J/(kg.K)

D.R=240J/(kg.K)

参考答案：A

考察要点：理想气体比热容和气体常数的含义。

答案提示:示=Cp—cv=1.0KJ/(kg.K)—0.76KJ/(kg.K)=0.24kJ/(kg.

K)o

相关知识：

(1)通用气体常数：f?0=8314J/(kmol-K),凡)与气体性质、状态

均无关。已知通用气体常数％及某气体的分子量例即可求的气体常

数R/?=/?o/M=8314/A4[J/(kg.K)],气体常数与状态无关，仅决定

于气体性质。

(2)单位物量的物体，温度升高或降低1K(TC)所吸收或放出

的热量，称为该物体的比热，即c=<5q九I兀比热不仅取决于气体的

性质，还于气体的热力过程及所处的状态有关。

(3)单位物量的气体在定容情况下升高或降低1K所吸收或放出

的热量，称为定容比热，即Cv=6qv/dTo单位物量的气体在定压情况

下升高或降低1K所吸收或放出的热量，称为定压比热，即Cp=3qp/

dTo

(4)等量气体升高相同的温度，定压过程吸收热量多于定容过程

吸收热量，即定压比热始终大于定容比热。理想气体，存在着梅耶公

式：Cp-G/=R

第17题：

理想气体状态方程为o

A.pi%=p2。

B.pv=f?T

C.pi/T|=p21T2

D.pi%/Ti=P2VylT2

参考答案：B

考察要点：理想气体状态方程关系式。

答案提示：理想气体状态方程是p、V、丁三者之间的函数关系式，

A、C、D均为过程方程。

相关知识：

(1)理想气体：忽略气体分子间相互作用力和分子本身体积影响,

仅具有弹性质点的气体。

(2)理想气体状态方程：

1kg：pv=RT

mkg：pV=RT

1kmol：pVm=RoT

nkmol：pV=nRoT

式中p—绝对压力，Pa；

u一比容，m3/kg；

V—气体容积，m3；

%—通用气体常数，8314J/(kmol-K)；

摩尔容积，22.4m3/kmol。

第18题：

某理想气体经历了一个内能不变的热力过程，则该过程中工质的

焙变。

A.大于零

B.等于零

C.小于零

D.不确定

参考答案：B

考察要点：内能和焰的涵义。

答案提示：理想气体内能和熔都是温度的单值函数，内能不变的

热力过程即为温度不变的热力过程，所以给也不变。

相关知识：

（1）内能是热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具

有的能量之和，其包括分子动能（内动能）和分子位能（分子间相互

作用力）。通常用u表示1kg质量气体的内能，单位为J/kg。

（2）温度的高低是内动能大小的反应，内位能决定于气体的比容，

所以气体的内能是温度和比容的函数，即u=f（丁，/，可见内能

也是气体的状态参数。对于理想气体，分子间不存在相互作用力，没

有内位能，只有内动能。即理想气体内能只是温度的单值函数，即u

=f（丁）O

（3）焙的物理意义：对于流动工质，焰=内能+流动功，表示沿流

动方向传递的总能量中，取决于热力状态的那部分能量，对于1kg

工质，h=u+pvo因为p、u和u都是工质的状态参数，所以烙也是

工质的状态参数，对于理想气体：h=u+pv=u+RT=CpT=f（丁）,

即燃也是温度的单值函数。

第19题：

准静态过程中，系统经过的所有状态都接近o

A.相邻状态

B.初状态

C.低能级状态

D.平衡状态

参考答案：D

考察要点：平衡状态和准静态过程的涵义。

答案提示：准静态过程中，系统经过的所有状态都接近于平衡状

态。

相关知识：

(1)系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间

而变化，系统内外同时建立了热和力的平衡，这时系统的状态称为热

力平衡状态，简称为平衡状态。

(2)系统状态的连续变化称系统经历了一个热力过程。如果造成

系统状态改变的不平衡势差无限小，以致该系统在任意时刻均无限接

近于某个平衡态，这样的过程称为准静态过程。准静态过程是一种理

想化的过程，实际过程只能接近准静态过程。

第20题：

对于理想气体，下列参数中不是温度的单值函数。

A.内能

B港

C.比热

D.端

参考答案：D

考察要点：内能、焰、比热、燧的涵义。

答案提示：理想气体内能、熔、比热均是温度的单值函数，熠不

是，熠和p、u和丁都有关系。

相关知识：

(1)内能是热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具

有的能量之和，其包括分子动能(内动能)和分子位能(分子间相互

作用力)。通常用u表示1kg质量气体的内能，单位为J/kg。温度

的高低是内动能大小的反应，内位能决定于气体的比容，所以气体的

内能是温度和比容的函数，即u=f(T,v),可见内能也是气体的

状态参数。对于理想气体，分子间不存在相互作用力，没有内位能，

只有内动能。即理想气体内能只是温度的单值函数，即u=f(T)。

(2)焙的物理意义：对于流动工质，焙=内能+流动功，表示沿流

动方向传递的总能量中，取决于热力状态的那部分能量，对于1kg

工质，h^u+pvo因为p、u和u都是工质的状态参数，所以焰也是

工质的状态参数，对于理想气体：h=u+pv=u+F1T=CpT=f(T),

即焰也是温度的单值函数。

(3)单位物量的物体，温度升高或降低1K(TC)所吸收或放出

的热量，称为该物体的比热，即c=3q/d兀比热不仅取决于气体的

性质，还于气体的热力过程及所处的状态有关，理想气体的比热是温

度的单值函数，为温度的三次多项式。

(4)可逆过程燧定义为dS=5Q"。端体现了可逆过程传热的大

小与方向，可用于判断热量方向和计算可逆过程的传热量。熠是状态

参数，工质焙的变化取决初终态的p、1/和丁，但与状态变化的过程

无关。

第21题:

理想气体定温膨胀，必然有o

A.Q=W

B.Q>W

C.Q<W

D.Q与IV无关

参考答案：A

考察要点：热力学第一定律。

答案提示：由热力学第一定律：Q=I/V+AU,内能为温度单值函

数，定温膨胀，内能变化AU=O,则Q=kV°

相关知识：

(1)热力学第一定律表述为：当热能与其提供形式的能量相互转

化时，能的总量保持不变。它适用于一切工质和一切热力过程。对于

任何系统，各项能量之间的平衡关系可一般表示为：进入系统的能量

一离开系统的能量=系统储存能的变化。

（2）闭口系统与外界没有物质交换，传递能量只有热量和功量两

种形式对于闭口系统来说，系统储存能的变化等于系统内能的变化，

则根据热力学第一定律建立能量方程：Q=W+AU,表示加给系统

一定量的热量，一部分用于改变系统的内能，一部分用于对外做膨胀

功（热转换为功），此即闭口系统能量方程式，也是热力学第一定律

的基本方程式，其反映了热功转换的实质，适用于闭口系统任何工质

的各种热力过程，无论过程可逆还是不可逆。

（3）内能是热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具

有的能量之和，其包括分子动能（内动能）和分子位能（分子间相互

作用力）。通常用u表示1kg质量气体的内能，单位为J/kg。温度的

高低是内动能大小的反应，内位能决定于气体的比容，所以气体的内

能是温度和比容的函数，即u=f（T,v）,可见内能也是气体的状态

参数。对于理想气体，分子间不存在相互作用力，没有内位能，只有

内动能。即理想气体内能只是温度的单值函数，即u=f（T）。

第22题：

某理想气体由初始状态1（R,%）,经可逆变化到状态2（P2,v

2）,其中P2=2R,吃=2%。则该过程的多变指数为o

A.n>0

B.n=0

C.n<Q

D.c趋向于无穷大

参考答案：C

考察要点：多变过程的定义。

答案提示：c=ln(Q/P。/ln(i/i/i/2)=ln2/ln0.5=­1<0。

相关知识：

(1)凡过程方程为p/=const的过程，称为多变过程，其中〃

为多变指数：

当〃=0时,p=const,表示定压过程；

当。=1时，pi/=const,表示定温过程；

当〃=K时，p/=const,表示定燧过程(绝热过程)；

当。=±8时，y=const,表示定容过程；

(2)c可以在0〜±8范围内变化，每个。值代表一个多变过程，

当。为定值时，由p，=const,得：。/仍=(5々2)",可解得"=1

g/Pi)/ln(vi/v2)o

第23题：

可逆定温过程中，理想气体与外界交换的热量为

A.q=w

B.g=Tvdp

C.q=RTInW/%)

D.q—0

参考答案：B

考察要点：热力过程传递能量的方程式。

答案提示：理想气体可逆过程与外界交换的热量为g=A/7+%=c

P△丁一Jvdp,定温过程理想气体熔变为零，故g=-J”p。

相关知识：

(1)热力过程中传递能量的计算要考虑能量方程的利用(可逆过

程)，如：

闭口系统能量方程g=Au+w=RAT+Jpdu

开口系统稳态稳流能量方程q=J7HS=A/7+v/t=CpAT—Jvdp

(2)培的物理意义：对于流动工质，熔=内能+流动功，表示沿流

动方向传递的总能量中，取决于热力状态的那部分能量，对于1kg

工质，h=u-\-pvo因为p、u和u都是工质的状态参数，所以焰也是

工质的状态参数，对于理想气体：h=u+pv=u+RT=CpT=f(丁),

即燃是温度的单值函数。

第24题：

工质经历任意绝热过程，则工质所做的技术功为o

=

A.W[h-\—力2

B.4=一〕vdp

C.W1-KW

D.%=0

参考答案：A

考察要点：技术功的涵义；绝热过程的定义。

答案提示：由热力学第一定律q=A/7+w”绝热过程q=0,故”

=—△/?=小一年；B中必须是可逆过程，题中指任意绝热不过不一定

可逆；C中必须是定比理想气体。

相关知识：

(1)开口系统稳态稳流能量方程的表达式为：g=A/7+0.5A，+g

△z十%，其中动能变化0.5A，，位能变化gAz及轴功％都属于机械

能，是热力过程中可被直接利用来做功的能量，统称为技术功”,

即”=0.5A，+gAz+%。

(2)稳态稳流能量方程也可写为g=A/?+”,则%=q—

+piv.-p2v2=ws,即技术功等于膨胀功与流动功的代数和，在一

般工程设备中，技术功就等于轴功。对于稳态稳流的可逆过程，技术

功wx=q—^h=—\v6p,可知技术功也是过程量，其值取决于初终

状态及过程特性。

(3)系统与外界没有热量交换情况下所进行的状态变化过程，即

g=0称为绝热过程。绝热过程p/=const,其中绝热指数K=Cp/G，。

绝热过程具有以下特性：

热量变化Q=0；

内能变化AuuCv△丁；

焙变△/?=%△「；

,

膨胀功i//=Jpdv=Au=cvAT；

技术功”=—△/7=/?1—h2，对于定比理想气体：Wi—KWo

第25题：

理想气体经绝热节流，节流前的温度比（与）节流后的温度

A.大

B.小

C.相等

D.无关

参考答案：C

考察要点：绝热节流过程定义。

答案提示：绝热节流前后熔不变，理想气体焙是温度的单值函数,

所以理想气体绝热节流前后温度相等。

相关知识：

（1）焰的物理意义：对于流动工质，焙=内能+流动功，表示沿流

动方向传递的总能量中，取决于热力状态的那部分能量，对于1kg

工质，h=u-\-pvo因为p、1/和u都是工质的状态参数，所以焰也是

工质的状态参数，对于理想气体：h=u+pv=u+RT=f⑺，即烙

是温度的单值函数。

（2）流体在管道内流动，遇到突然变窄的断面，由于存在阻力使

流体压力降低的现象称为节流。稳态稳流的流体快速流过狭窄断面来

不及与外界换热也没用功量的传递，可理想化为绝热节流，此时控制

体的能量方程式可简化为小=电，即表明绝热节流前、后熔相等，即

能量数量相等。

第26题：

一卡诺机，当它被作为热机使用时一，两热源的温差越大对热变功

就越有利。当被作为制冷剂使用时，两热源温差越大，则制冷系数—

A.越大

B.越小

C.不变

D.不确定

参考答案：B

考察要点：卡诺逆循环及其性能系数的涵义。

答案提示：卡诺循环热效率为%c==1—72/71，两温差越大，

72/越小，仇,C越大；致冷系数£7,C=T^/(T.-T2),温差越大，T

1—七越大，£[,c越小。

相关知识：

(1)卡诺循环热效率：仇,c==1—72/丁1

可知：卡诺循环热效率与工质的性质无关，公式适用于任何工质

的卡诺循环，卡诺循环热效率与总是小于1,,其大小只决定于热源

温度Ti即冷源温度T2,要提高其热效率可通过提高一及降低了2/

的办法来实现。

（2）卡诺循环是可逆循环，如果使循环演相反方向进行，就成为

卡诺逆循环。由于使用的目的不同，分为制冷循环和热泵循环，包括

绝热压缩、定温放热，定温吸热和绝热膨胀，其性能系数定义为：

致冷系数£i,c=qdw0=q2/（%一。2）=5/

供热系数£2,c=qJ伍=%/（5—求）=丁1/

）

（3）逆卡诺循环可以用来制冷，也可以用来供热。其性能系数只

决定于热源温度Ti即冷源温度T2,致冷系数〃c可能大于等于或小

于1,而供热系数Qc总是大于1,两者之间的关系为£2,C=1+£7,C。

在一般情况下，由于心＞（%—瓦），所以逆卡诺循环的制冷系数£[,c

通常也大于1。

（4）卡诺定理：所有工作于同温热源、同温冷源之间的一切热机,

以可逆热机的热效率为最高；在同温热源与同温冷源之间的一切可逆

热机，其热效率均相等。

第27题：

可逆定压稳定流动过程中，系统的

A.熔不变

B.系统与外界交换的热量为零

C.技术功为零

D.端不变

参考答案：C

考察要点：技术功、熠、可逆过程、定压过程的概念。

答案提示：可逆过程中系统的技术功为"=一』2p,对于定压过

程，dp=O,故”=0。

相关知识：

(1)系统经历一个过程后，如令过程逆行而使系统与外界同时恢

复到初始状态，而不留下任何痕迹(即没有得到功，也没有消耗功)，

则此过程称为可逆过程。即系统进行正、反两个过程后，系统与外界

均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程，否则为不可逆

过程。

(2)可逆过程瘠定义为dS=5Q"。端体现了可逆过程传热的大

小与方向，可用于判断热量方向和计算可逆过程的传热量。烯是状态

参数，工质燧的变化取决初终态的p、1/和丁，但与状态变化的过程

无关。

(3)定压过程是工质压力保持不过的过程。定压过程(dp=O)

中加入或放出的热量等于初终状态的焰差。

(4)稳态稳流能量方程也可写为q=A/?+wt，则”=q—A/7=W

+PIV,-P2"2=%，即技术功等于膨胀功与流动功的代数和，在一

般工程设备中，技术功就等于轴功。对于稳态稳流的可逆过程，技术

功Wt=q—Ah=—Jvdp,可知技术功也是过程量，其值取决于初终

状态及过程特性。

第28题：

绝热真空刚性容器内充入理想气体后，容器内气体的温度比充气

前气体的温度。

A.低

B.高

C.不确定

D.相同

参考答案：B

考察要点：绝热过程的含义；控制体能量变化方程。

答案提示：封闭系统控制体内没有内动能与位能变化，绝热过程

热量变化g=0,根据热力学第一定律，w=Lu,又由于w="=一

Xh=Xu,气体焙变全部转化为气体内能，及气体内能升高，理想气

体内能是温度的单值函数，故气体温度升高。

相关知识：

(1)系统与外界没有热量交换情况下所进行的状态变化过程，即

q=0称为绝热过程。绝热过程p/=const,其中绝热指数K=Cp/Cv。

绝热过程具有以下特性：

热量变化Q=0；

内能变化Au=Cv△7；

焙变Ah=Cp△7；

膨胀功w=[pdv=△〃=&△!■；

技术功”=一△打=勺1—勺2，对于定比理想气体：Wx=KWo

(2)内能是热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具

有的能量之和，其包括分子动能(内动能)和分子位能(分子间相互

作用力)。温度的高低是内动能大小的反应，内位能决定于气体的比

容，所以气体的内能是温度和比容的函数，即u=f(T,I/),可见

内能也是气体的状态参数。对于理想气体，分子间不存在相互作用力，

没有内位能，只有内动能。即理想气体内能只是温度的单值函数，即

u—f(7")o

(3)开口系统稳态稳流能量方程的表达式：q=Ah+0.5A，+gA

z+ws，其中动能变化0.5A，，位能变化gAz及轴功%都属于机械

能，是热力过程中可被直接利用来做功的能量，统称为技术功”,

?

即vut=0.5Ac+gAz+vuSo稳态稳流能量方程也可写为g=A/?+此，

则w{=q—^h=w+p}%—P2"2=%，即技术功等于膨胀功与流动

功的代数和。

第29题：

某制冷循环中，工质从温度为-73℃的冷源吸热100kJ,并将热

量220kJ传给温度为27℃的热源，则此循环为o

A.可逆循环

B.不可逆循环

C.不能实现的循环

D.均有可能

参考答案：B

考察要点：可逆循环、制冷循环的含义。

答案提示：制冷可逆循环的性能参数£3=直/（Ti-7^）=200K/

（300K-200K）=2；而题中制冷循环的性能系数0=q2/（Qi-Q2）=

10OkJ/（220kJ/-100kJ/）=5/6<2,故此循环为可实现的循环，但不

可逆。

相关知识：

（1）系统经历一个过程后，如令过程逆行而使系统与外界同时恢

复到初始状态，而不留下任何痕迹（即没有得到攻，也没有消耗功），

则此过程称为可逆过程。即系统进行正、反两个过程后，系统与外界

均能完全回复到初始状态，这样的过程称为可逆过程，否则为不可逆

过程。

（2）工程上逆循环有两种用途：如以获得冷量为目的，称为制冷

循环，这时致冷工质从冷源吸收热量（冷量）。2；如以获得供热量为

目的，则称为热泵循环，这时工质将从冷源吸收热量袋，连同循环中

消耗的净功伙，一并向高温的供热系统供给热量力。制冷循环的工

作系数为制冷系数，其定义为制冷量生与输入的电功量伙之比，即：

£i=qdw0=q2/（小一氧）

（3）卡诺循环是可逆循环，如果使循环演相反方向进行，就成为

卡诺逆循环。由于使用的目的不同，分为制冷循环和热泵循环，包括

绝热压缩、定温放热，定温吸热和绝热膨胀，其性能系数定义为：

致冷系数£i,c=qdw0=q2/（。1一。2）=心/

供热系数E2,c=qdWo=q、I（%一°2）=71/

第30题：

两股质量相同、压力相同的空气绝热混合，混合前一股气流温度

为200C,另一股的温度为100C,则混合空气的温度为℃o

A.200

B.100

C.150

D.300

参考答案：C

考察要点：稳态稳流方程中流体的混合。

答案提示：两股空气绝热混合时协hy-\-m2112=（g十/7?2）力3,

因为g=/7?2，故混合后空气的焰为饱=（凡+出）/2o又因为理想

气体力=Cp7，所以丁=（7i+心）/2=（200℃+100℃）/2=150℃o

相关知识:

（1）在绝热条件下，稳态稳流控制体单位质量流量为协,巾2、单

位质量流体熔为机伤的两股流体的混合时的能量方程为：协加十m

2112=（/77i+m2）h3o

（2）焰的物理意义：对于流动工质，焙=内能+流动功，表示沿流

动方向传递的总能量中，取决于热力状态的那部分能量，对于1kg

工质，h=u-\-pvo因为p、1/和u都是工质的状态参数，所以熔也是

工质的状态参数，对于理想气体：h=u+pv=u+RT=CpT=f（丁）,

即熔是温度的单值函数。

第31题：

一绝热刚体同期用隔板分成两部分。左边盛有高压理想气体，右

边为真空。抽取隔板后，容器内的气体温度将o

A.升高

B.降低

C.不变

D.无法确定

参考答案：C

考察要点：绝热过程概念；内能、热力学第一定律的含义。

答案提示：题中进行的为自由膨胀过程，此过程没有功量W变化，

因为绝热，无热量Q交换，根据热力学第一定律Q=W+AU,可知

AU=O,即隔板抽取前后状态内能不变，又因为理想气体内能只能是

温度的函数，所以容器内温度不变。

相关知识：

(1)系统与外界没有热量交换情况下所进行的状态变化过程，即

q=0称为绝热过程。。

(2)内能是热力系处于宏观静止状态时系统内所有微观粒子所具

有的能量之和，其包括分子动能(内动能)和分子位能(分子间相互

作用力)。温度的高低是内动能大小的反应，内位能决定于气体的比

容，所以气体的内能是温度和比容的函数，即u=f(T,v),可见

内能也是气体的状态参数。对于理想气体，分子间不存在相互作用力，

没有内位能，只有内动能。即理想气体内能只是温度的单值函数，即

u=f(T)o

(3)热力学第一定律表述为：当热能与其提供形式的能量相互转

化时，能的总量保持不变。对于任何系统，各项能量之间的平衡关系

可一般表示为：进入系统的能量一离开系统的能量=系统储存能的变

化。闭口系统与外界没有物质交换，传递能量只有热量和功量两种形

式对于闭口系统来说，系统储存能的变化等于系统内能的变化，则根

据热力学第一定律建立能量方程：Q=W+AU,表示加给系统一定

量的热量，一部分用于改变系统的内能，一部分用于对外做膨胀功(热

转换为功)，此即闭口系统能量方程式，也是热力学第一定律的基本

方程式，其反映了热功转换的实质，适用于闭口系统任何工质的各种

热力过程，无论过程可逆还是不可逆。

第32题：

气体在某一过程中吸入了100kJ的热量，同时内能增加了150kJ,

该过程是o

A.膨胀过程

B.压缩过程

C.定容过程

D,均不是

参考答案：B

考察要点：力学第一定律、膨胀功的含义。

答案提示：由热力学第一定律Q=I/V+AU,得膨胀功M/=Q—A

U=100kJ—150kJ=-50kJ<0,说明此过程为压缩过程。

相关知识：

(1)热力学第一定律表述为：当热能与其提供形式的能量相互转

化时，能的总量保持不变。闭口系统与外界没有物质交换，传递能量

只有热量和功量两种形式对于闭口系统来说，系统储存能的变化等于

系统内能的变化，则根据热力学第一定律建立能量方程：Q=W+A

U,表示加给系统一定量的热量，一部分用于改变系统的内能，一部

分用于对外做膨胀功(热转换为功)，此即闭口系统能量方程式，也

是热力学第一定律的基本方程式，其反映了热功转换的实质，适用于

闭口系统任何工质的各种热力过程，无论过程可逆还是不可逆。

（2）膨胀功（容积功）是在压力差的作用下，由于系统工质容积

发生变化而传递的机械功。无论是闭口系统还是开口系统，热转换为

功，工质容积都要膨胀，都有膨胀功。膨胀过程△»>0,\N>0；压

缩过程△!/<0,W<0；定容过程△1/=（）,l4/=0o系统容积变化是

做膨胀功的必要条件，但不是充分条件。做膨胀功除工质容积容积变

化以外，还应当有功的传递和接收机构。膨胀功也是与过程有关的过

才王里。

第33题：

一热机按某循环工作，自热力温度为％=2000K的热源吸收热量

1000kJ,向热力学温度为“=300K的冷源放出热量100kJ。则该热

机是O

A.可逆热机

B.不可逆热机

C.不可能热机

D.三者均可

参考答案：C

考察要点：卡诺循环热效率与热功转换热效率的计算方法。

答案提示：题中热机循环做可逆循环时，最高热效率为〃max=1—

72/丁尸1-300/2000=0.85,实际循环热效率为缶=1一袋/%=1

-100/1000=0.9>0.85,则此循环不可能实现。

相关知识：

(1)正循环中的热转换功的经济性指标用循环热效率表示：

循环热效率=循环中转换为功的热量/工质从热源吸收的

总热量。

即：r)t=i^)/Qi=(Qi-q2)/Qi=1-弟/%

从上式可知，正循环热效率总是小于1。从热源得到的热量力,

只能有一部分变为净功死，而必然有另一部分热量靠流向冷源。

(2)卡诺循环热效率：仇,c=1—72/71

卡诺循环热效率与工质的性质无关，公式适用于任何工质的卡诺

循环，卡诺循环热效率与总是小于1,所有工作于同温热源、同温冷

源之间的一切热机，以可逆热机的热效率为最高；在同温热源与同温

冷源之间的一切可逆热机，其热效率均相等。

第34题：

某封闭热力系，经历了一个可逆过程，热力系对外做功20kJ,外

界对热力系加热5kJ,热力系的燧变为o

A.零

B.正

C.负

D.无法确定

参考答案：B

考察要点：燧产、熠变、燧流在热力过程中的关系。

答案提示：可逆过程燧产为零，系统焙变等于燧流，外界对系统

加热，热量为正，焙流为正，故熠变为正。

相关知识：

(1)孤立系统燧增原理说明随着不可逆过程的进行，靖不断产生,

任何不可逆过程都有端产，得端方程：(输入熠一输出燧)+燧产=系

统燧变，或系统燧变=嫡流+燧产。

(2)闭口系统熠方程：△Ssys=Sf+Sg=Cpln(T2/T1),[J/(kg-K)]

式中ASsys—系统焙变；

Sf—燧流，系统吸热为正，放热为负，绝热为零；

Sg—燧产，不可逆过程为正，可逆过程为零。

(3)稳态紊流开口系统燧方程：Sg=S2-Sl-Sf

式中&—进入系统每kg物质的燧；

S2—流出系统每kg物质的燧。

(4)孤立系统燧方程：ASis°=Sg,即孤立系统熠变等于燧产。

第35题：

绝热过程中的技术功等于过程初态和终态的焙差，这个结论仅适

用于o

A.理想气体

B.水蒸气

C.所有工质

D.实际气体

参考答案：C

考察要点：技术功及绝热过程的概念。

答案提示：对于稳态紊流的单位工质来说0=4/7+%,绝热过程q

=0,则绝热过程中技术功等于过程初终态的始差，该结论适用于一

切工质。

相关知识：

(1)开口系统稳态稳流能量方程的表达式为：q=Ah+0.5A，+g

△N+总，其中动能变化0.5A，，位能变化gAz及轴功唯都属于机械

能，是热力过程中可被直接利用来做功的能量，统称为技术功”，

即Wt=0.5A，+gAz+ws，故稳态稳流能量方程也可写为g=A/?+/。

(2)系统与外界没有热量交换情况下所进行的状态变化过程，即

q=0称为绝热过程。

第36题：

工质进行了一个吸热、升温、压力下降的多变过程，则多变指数—

A.0<n<1

B.1<n</<

C.n>K

D.c—8

参考答案：A

考察要点：多变过程与多变指数。

答案提示：题中q>3△〃>0,且压力变小(在定压线n=Q之下)，

由多边过程的热力状态图可判断出0<n<1o

相关知识：

(1)凡过程方程为pun=const的过程，称为多变过程，其中a

为多变指数，C可以在0〜±8范围内变化，每个“值代表一个多变过

程，当"为定值时，由p，=const,得：m/Pi=(%/"2)"，可解得

c=ln(p2/pi)/

当c=0时、p=const,表示定压过程；

当c=1时一，pu=const,表示定温过程；

当C=K时"，p/=const,表示定烯过程(绝热过程)；

当c=±8时，-const,表示定容过程；

(2)多变过程p—v图与丁一s图:

第37题：

内燃机理论循环中。

A.压缩比越大，理论热效率越高

B.压缩比越大，理论热效率越低

C.理论热效率与压缩比无关

D.理论热效率是常量

参考答案：A

考察要点：内燃机循环理论；定端过程参数变化。

答案提示：燧。

相关知识：

（1）系统与外界没有热量交换情况下所进行的状态变化过程，即

q=0称为绝热过程（定牖过程）。定端过程p/=const,其中绝热

指数K=Cp/Cv，此时根据状态方程可得定崎过程初终状态参数间的关

系：

丁2/71=（5/吃尸=（。色）（"WK

(2)内燃机是一个开口系统，内燃机循环是指内燃机的燃烧过程

在热机的气缸终进行。循环过程为：定燧压缩一从热源定容吸热一定

赠膨胀做功一向冷源定容放热，完成一个可逆循环，则内燃机的实际

(A)文际-「作原理图;(b)p-i图;(r)丁t肉|

（3）内燃机循环的热效率为(具体推导过程见建工第四版《工

程热力学》P190）：

%c=1一72/一=1一1/（71/直）=1—1/［（片及2）小］=1-1/

式中£为压缩比，是个大于1的数，表示工质在燃烧前被压缩的

程度，可知压缩比越高，内燃机的热效率也越高，但也不能任意提高。

第38题：

可逆压缩时压气机的耗功为

B.「d(pv)

C.[pd(v)

D.~lvd(p)

参考答案