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机电工程热力学原理培训试卷

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）

1.下列哪个物理量是状态参数？（）

A.功

B.热量

C.温度

D.速度

2.热力学第一定律的数学表达式ΔU=Q-W中，ΔU代表？（）

A.系统对外做的功

B.系统吸收的热量

C.系统内能的增加量

D.系统的焓

3.恒定压强下，一定量的理想气体吸热膨胀，其温度将？（）

A.升高

B.降低

C.不变

D.无法确定

4.下列过程中，必定是可逆过程的是？（）

A.理想气体自由膨胀

B.热机无限缓慢地运行

C.理想气体等温压缩

D.热量从低温物体传到高温物体

5.卡诺定理指出，在相同的高温热源和低温热源之间工作的所有热机中，效率最高的是？（）

A.定容热机

B.定压热机

C.卡诺热机

D.理想气体可逆循环热机

6.熵是一个状态参数，其物理意义是？（）

A.系统内能的大小

B.系统混乱度的量度

C.系统做功能力的量度

D.系统吸热能力的量度

7.下列哪个过程满足dS=Qrev/T？（）

A.理想气体自由膨胀

B.理想气体等温可逆膨胀

C.理想气体绝热自由膨胀

D.理想气体等压不可逆过程

8.在温熵图（TS图）上，可逆绝热过程（等熵过程）的曲线是？（）

A.向上倾斜的直线

B.向下倾斜的直线

C.抛物线

D.拖物线

9.理想气体经过一个循环过程，其内能的变化量ΔU为？（）

A.等于吸收的热量

B.等于对外做的功

C.等于零

D.无法确定

10.下列表述中，正确的是？（）

A.系统经历了一个不可逆过程，其熵必然增加

B.系统经历了一个可逆过程，其熵必然减少

C.系统经过一个可逆循环，其总熵变等于零

D.孤立系统的熵在任何可逆过程中都保持不变

二、填空题（每题2分，共20分。请将答案填在横线上）

1.工质的状态参数有压力、温度、比容、内能、焓和______。

2.热力学第零定律指出，如果两个热力学系统分别与第三个热力学系统处于热平衡状态，则这两个系统也必定处于______状态。

3.1kg理想气体在定压下从300K加热到600K，其内能变化量ΔU为__________（提示：对于理想气体，ΔU=c_vΔT，但此题需结合第一定律和定压过程特点考虑，或假设c_v为常数给出一个表达式形式，如果题目要求具体数值需给定摩尔数或比热容）。

4.热力学第二定律的开尔文表述是：不可能从单一热源吸热并完全转化为功，而不产生其他影响。

5.热力学第二定律的克劳修斯表述是：热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。

6.理想气体经过等温膨胀过程，其内能______（选填：增加、减少、不变）。

7.理想气体经过绝热膨胀过程，其温度______（选填：升高、降低、不变）。

8.工质经历一个不可逆过程，其熵变ΔS______（选填：大于、小于、等于）系统吸收的热量Q与绝对温度T的比值（即ΔS≥Q/T）。

9.卡诺循环由______、______、______和______四个可逆过程组成。

10.功和热量是______的量，它们是在系统与外界之间发生能量交换时才出现的。

三、计算题（共40分）

1.（8分）1kg的空气在压强保持为1.0bar的条件下，从27℃膨胀到77℃，过程中空气吸热200kJ。试求空气对外做的功和内能的变化量。（空气的比热容可近似取c_p=1.005kJ/(kg·K)和c_v=0.718kJ/(kg·K)）

2.（12分）有一可逆热机，工作在温度为600K的高温热源和温度为300K的低温热源之间。若该热机在一个循环中从高温热源吸热1000kJ，求：

(1)热机对外做的功；

(2)向低温热源放出的热量。

(3)若此热机在循环中向低温热源放热400kJ，则其效率变为多少？

3.（12分）1mol理想气体经历一个从状态1（P1=1atm,V1=10L）到状态2（P2=0.5atm,V2=20L）的绝热