熱工基礎(chǔ)知識(shí)模擬題庫(kù)含答案一、選擇題1.熱力學(xué)第零定律表明了（）A.能量守恒B.溫度的可測(cè)性C.熱量傳遞方向D.系統(tǒng)的平衡狀態(tài)答案：B。熱力學(xué)第零定律指出，如果兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個(gè)都與第三個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡(溫度相同)，則它們彼此也必定處于熱平衡。這為溫度的測(cè)量提供了理論基礎(chǔ)，表明了溫度的可測(cè)性。2.工質(zhì)的內(nèi)能是（）A.分子動(dòng)能B.分子位能C.分子動(dòng)能和分子位能之和D.比焓與壓力和比容乘積之差答案：C。內(nèi)能是物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子間勢(shì)能的總和。選項(xiàng)D中比焓\(h=u+pv\)，\(u=h-pv\)，但這不是內(nèi)能的本質(zhì)定義。3.理想氣體的比熱容與（）有關(guān)A.溫度B.壓力C.比容D.質(zhì)量答案：A。理想氣體的比熱容是溫度的單值函數(shù)，與壓力、比容和質(zhì)量無(wú)關(guān)。4.卡諾循環(huán)由（）過(guò)程組成A.兩個(gè)等壓和兩個(gè)絕熱B.兩個(gè)等溫和兩個(gè)絕熱C.兩個(gè)等容和兩個(gè)絕熱D.兩個(gè)等壓和兩個(gè)等溫答案：B?？ㄖZ循環(huán)是由兩個(gè)可逆等溫過(guò)程和兩個(gè)可逆絕熱過(guò)程組成的理想熱力循環(huán)。5.朗肯循環(huán)中，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的膨脹過(guò)程是（）A.等壓過(guò)程B.等溫過(guò)程C.等熵過(guò)程D.等焓過(guò)程答案：C。在理想的朗肯循環(huán)中，蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)的膨脹過(guò)程是可逆絕熱過(guò)程，即等熵過(guò)程。二、填空題1.熱力學(xué)中常用的狀態(tài)參數(shù)有溫度、壓力、比容、內(nèi)能、焓、熵等，其中基本狀態(tài)參數(shù)是______、______、______。答案：溫度、壓力、比容。這三個(gè)狀態(tài)參數(shù)可以直接測(cè)量，是最基本的狀態(tài)參數(shù)。2.熱量傳遞的基本方式有______、______、______。答案：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。熱傳導(dǎo)是物體內(nèi)部或物體間由于溫度差引起的微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而傳遞熱量的現(xiàn)象；熱對(duì)流是流體中質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱量傳遞；熱輻射是物體通過(guò)電磁波來(lái)傳遞能量的方式。3.卡諾循環(huán)的熱效率只與______和______有關(guān)。答案：高溫?zé)嵩礈囟?、低溫?zé)嵩礈囟??？ㄖZ循環(huán)熱效率公式為\(\eta_{c}=1-\frac{T_{2}}{T_{1}}\)，其中\(zhòng)(T_{1}\)是高溫?zé)嵩礈囟?，\(T_{2}\)是低溫?zé)嵩礈囟取?.水蒸汽的形成經(jīng)過(guò)______、______、______三個(gè)階段。答案：未飽和水的定壓預(yù)熱、飽和水的定壓汽化、干飽和蒸汽的定壓過(guò)熱。這是水在定壓下加熱形成水蒸氣的典型過(guò)程。5.熱力系統(tǒng)按與外界有無(wú)物質(zhì)交換可分為_(kāi)_____和______。答案：開(kāi)口系統(tǒng)、閉口系統(tǒng)。開(kāi)口系統(tǒng)與外界有物質(zhì)交換，閉口系統(tǒng)與外界無(wú)物質(zhì)交換。三、判斷題1.只要系統(tǒng)與外界之間沒(méi)有熱量傳遞，則該過(guò)程一定是絕熱過(guò)程。（）答案：錯(cuò)誤。絕熱過(guò)程是指系統(tǒng)與外界無(wú)熱量交換的過(guò)程，但僅根據(jù)系統(tǒng)與外界之間沒(méi)有熱量傳遞，并不能確定該過(guò)程一定是絕熱過(guò)程，還需要考慮過(guò)程是否可逆等因素。例如，存在內(nèi)不可逆因素（如摩擦生熱）時(shí)，即使與外界無(wú)熱量交換，也不能簡(jiǎn)單認(rèn)為是絕熱過(guò)程。2.理想氣體的比熱比\(\gamma=\frac{c_{p}}{c_{v}}\)，其中\(zhòng)(c_{p}\)和\(c_{v}\)分別是定壓比熱容和定容比熱容，且\(\gamma\gt1\)。（）答案：正確。根據(jù)理想氣體的性質(zhì)，定壓比熱容\(c_{p}=c_{v}+R\)（\(R\)為氣體常數(shù)），所以\(\gamma=\frac{c_{p}}{c_{v}}=\frac{c_{v}+R}{c_{v}}=1+\frac{R}{c_{v}}\gt1\)。3.卡諾循環(huán)的熱效率一定高于實(shí)際循環(huán)的熱效率。（）答案：正確。卡諾循環(huán)是理想的可逆循環(huán)，它的熱效率是在相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的一切熱機(jī)的最高效率，實(shí)際循環(huán)存在各種不可逆因素，熱效率必然低于卡諾循環(huán)的熱效率。4.水在定壓汽化過(guò)程中，溫度保持不變，所以?xún)?nèi)能也保持不變。（）答案：錯(cuò)誤。水在定壓汽化過(guò)程中，雖然溫度不變，但吸收的熱量用于增加分子間的勢(shì)能，內(nèi)能是增加的。因?yàn)閮?nèi)能包括分子動(dòng)能和分子勢(shì)能，溫度不變只是分子動(dòng)能不變，分子勢(shì)能增加。5.工質(zhì)完成一個(gè)循環(huán)，其熵變一定為零。（）答案：正確。熵是狀態(tài)參數(shù)，只與系統(tǒng)的初末狀態(tài)有關(guān)。工質(zhì)完成一個(gè)循環(huán)，初末狀態(tài)相同，所以熵變\(\DeltaS=0\)。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)。答案：熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱現(xiàn)象中的應(yīng)用。它表明，熱是能的一種形式，各種形式的能，如熱能、機(jī)械能、電能等，都可以相互轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，能的總量保持不變。對(duì)于一個(gè)熱力系統(tǒng)，輸入系統(tǒng)的能量減去輸出系統(tǒng)的能量等于系統(tǒng)儲(chǔ)存能量的變化。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為\(\DeltaU=Q-W\)（閉口系統(tǒng)），其中\(zhòng)(\DeltaU\)是系統(tǒng)內(nèi)能的變化，\(Q\)是系統(tǒng)與外界交換的熱量，\(W\)是系統(tǒng)對(duì)外界做的功。2.什么是過(guò)熱度？過(guò)熱度對(duì)蒸汽動(dòng)力循環(huán)有什么影響？答案：過(guò)熱度是指過(guò)熱蒸汽的溫度與同壓力下飽和蒸汽溫度之差。過(guò)熱度對(duì)蒸汽動(dòng)力循環(huán)的影響主要有：（1）提高循環(huán)熱效率：過(guò)熱度增加，蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹做功的能力增強(qiáng)，排汽干度提高，減少了濕汽損失，從而提高了循環(huán)熱效率。（2）改善汽輪機(jī)工作條件：較高的過(guò)熱度可以使蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹終了時(shí)的濕度減小，減少了水滴對(duì)葉片的侵蝕，延長(zhǎng)了汽輪機(jī)的使用壽命，提高了運(yùn)行的安全性和可靠性。3.簡(jiǎn)述熱傳導(dǎo)的傅里葉定律。答案：傅里葉定律是描述熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的基本定律。其內(nèi)容為：在導(dǎo)熱現(xiàn)象中，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)給定截面的熱量，正比例于垂直于該截面方向上的溫度變化率和截面面積，而熱量傳遞的方向則與溫度升高的方向相反。數(shù)學(xué)表達(dá)式為\(q=-\lambda\frac{\mathrmz3jilz61osyst}{\mathrmz3jilz61osysx}\)，其中\(zhòng)(q\)是熱流密度（單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量），\(\lambda\)是導(dǎo)熱系數(shù)，反映材料的導(dǎo)熱能力，\(\frac{\mathrmz3jilz61osyst}{\mathrmz3jilz61osysx}\)是溫度梯度，負(fù)號(hào)表示熱量傳遞方向與溫度升高方向相反。五、計(jì)算題1.已知某理想氣體的質(zhì)量\(m=2kg\)，初態(tài)溫度\(T_{1}=300K\)，定容比熱容\(c_{v}=0.717kJ/(kg\cdotK)\)，在定容過(guò)程中吸收熱量\(Q=215.1kJ\)。求末態(tài)溫度\(T_{2}\)。解：根據(jù)定容過(guò)程的熱量計(jì)算公式\(Q=mc_{v}(T_{2}-T_{1})\)將已知數(shù)據(jù)代入公式可得：\(215.1=2\times0.717\times(T_{2}-300)\)先計(jì)算\(2\times0.717=1.434\)，則\(T_{2}-300=\frac{215.1}{1.434}=150\)所以\(T_{2}=300+150=450K\)2.某卡諾熱機(jī)工作在溫度為\(T_{1}=1000K\)的高溫?zé)嵩春蜏囟葹閈(T_{2}=300K\)的低溫?zé)嵩粗g，若熱機(jī)從高溫?zé)嵩次諢崃縗(Q_{1}=1000kJ\)，求熱機(jī)對(duì)外做的功\(W\)和向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃縗(Q_{2}\)。解：首先計(jì)算卡諾熱機(jī)的熱效率\(\eta_{c}=1-\frac{T_{2}}{T_{1}}=1-\frac{300}{1000}=0.7\)根據(jù)熱效率的定