工程热力学及传热学试题
一、选择题（在每个小题四个备选答案中选出一个正确答案）（本大题共20小题，每
小题1.5分，总计30分）
1.热力学一般规定，系统从外界吸热为，外界对系统做功为。（）
A．正／负B．负／负C．正／正D．负／正
2.工质热力学能中的哪个是比体积的函数。（）
A．平动动能B．转动动能C．振动动能D．内势能
3.热力学平衡态是指系统同时处于平衡和平衡。（）
A．质量／压力B．温度／质量C．压力／质量D．温度／压力
4.工质经过一个循环，又回到初态，其热力学能。（）
A．增加B．减少C．不变D．变化不定
5.下列参数哪一个不是状态参数。（）
A．绝对压力B．表压力C．比容D．内能
6.如闭口系统处于热力学平衡状态，则内部工质的。（）
A．压力到处均匀一致B．温度到处均匀一致
C．压力和温度到处都均匀一致D．比容到处均匀一致
（）
A．可逆的B．不可逆的C．定容可逆的D．等压不可逆的
8.功状态参数，温度状态参数。（）
A．是／不是B．不是／是C．是／是D．不是／不是
9.dq=du+dw的适用范围是。（）
A．理想工质、可逆过程B．任意工质、可逆过程
C．理想工质、任意过程D．任意工质、任意过程
10.理想气体等温过程中吸入的热量对外做的功量。（）
A．大于B．等于 C ．小于D．无法确定
11.气体的定容比热较定压比热。（）
A．大一些B．大很多C．小D．相等
12.行驶中的汽车刹车时，汽车的动能通过摩擦转化为热能，使轮胎和地面的温度升高；但地面和
轮胎的温度升高，却不能使汽车运动起来。这说明能量的转换。（）
A．有一定的限度B．有方向性
C．热能不可以转化为机械能D．机械能不可以转化为热能
13.工质经卡诺循环后又回到初始状态，其内能。（）
A．增加B．减少C．不变D．增加或减少
14.在理想气体的状态方程pv=RT中，只与气体的种类有关。（）
A．p B．v C．R D．T
15.气体的流速为亚音速，为使气体的流速继续降低可使用。（）
A．扩张形扩压管B．收缩形喷管
C．扩张形喷管D．缩放形扩压管
16.传热过程热路图的原理是什么? ( )
A. 傅里叶定律
B. 牛顿冷却公式
C. 斯蒂芬-波尔兹曼定律
D. 热路欧姆定律
17.温度梯度表示温度场内的某一点等温面上什么方向的温度变化率? ( )
A. 切线方向
B. 法线方向
C. 任意方向
D. 温度降低方向定
18.能够全部吸收各种波长辐射能的理想物体称为。( )
A.黑体
B. 白体
C. 灰体
D.透明体
19.在保温瓶内胆上镀银的目的是什么? ( )
A. 削弱导热传热
B. 削弱辐射传热
C. 削弱对流传热
D. 同时削弱导热、对流与辐射传热
20.试判断下述几种传热过程中哪一种的传热系数最大? ( )
A. 从气体到气体传热
B. 从气体到水传热
C. 从油到水传热
D. 从凝结水蒸气到水
二、判断题（本大题共10小题，每小题1分，正确打“√” ，错误打“×”，总计10分）
1.热力过程可以分为平衡过程和不平衡过程。( )
2.准静态过程的中间点不能用状态参数描述。( )
3.热量和功量都是状态参数。( )
4.理想气体在等熵过程中的技术功和容积功之比是一个常数。( )
5.理想气体在等温过程中的技术功和容积功一定相等。( )
6.声音在空气中的传播速度是一个定值。( )
7.理想气体在等温过程中，可以把吸收的热量全部转换成功。( )
8.如果在水冷壁的管子里结了一层水垢，其他条件不变，管壁温度与无水垢时相比将提高
( )。
9.流体分别在较长的粗管和细管内做强制紊流对流换热，如果流速条件相等，则粗管内换热较
大。（）
10.根据流体流动的起因不同，把对流换热分为层流换热和湍流换热。( )
三、简析题（本大题共6小题，总计30分）
1.何为准静态过程，何为可逆过程？（4分）
2.对于理想气体，任何一个过程的焓的变化量都和温度变化相同的定容过程的焓的变化量相等。
指出这一说法是否有错，错在何处？（4分）
3.可逆循环的热效率都相等，这说法是否有错，错在何处？（4分）
4.试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？（以暖气片管内走热水为例）（6
分）
5.在东北地区，建房用砖采用实心砖还是多孔空心砖好？为什么？（仅考虑传热问题）（6分）
6.已知在短波（λ<1μm）范围内，木板和铝板的光谱吸收比分别为αλ1、αλ2，且αλ1<αλ2；在长波（红
外线）范围内则相反。当木板和铝板同时长时间地放在阳光下时，铝板温度比木板高。试解释这种现象。（6分）
四、计算题（本大题共4小题，总计30分）
1.容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa，温度为27℃的空气，右边为真空，容积为
左边5倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。（6分）
2.质量为5kg的氧气，在30℃温度下定温压缩，容积由3 m3变成0.6 m3，问：（1）该过程中工
质吸收或放出多少热量？(2)内能、焓、熵变化各为多少？(3) 输入或输出多少功量？(R g= 287J/(kg.K))（6分）
3.一双层玻璃窗，宽1.1m，高1.2m，厚3mm，导热系数为1.05w/(m.k)；中间空气层厚5 mm，
设空气隙仅起导热作用，导热系数为0.026 w/(m.k)。室内空气温度为25℃，表面传热系数为
20 w/(m2.k)；室外空气温度为-10℃，表面传热系数为15 w/(m2.k)。试计算通过双层玻璃窗
的散热量和只有单层玻璃窗的散热量，并比较。（假定在两种情况下室内、外空气温度及表面
传热系数相同）（6分）
4.两块平行放置灰体平板的表面黑度为0.8，温度分别为t1＝527℃及t2＝27℃，板间距远小于板
的宽度与高度。试计算：（12分）
（1）板1的本身辐射；（2分）
（2）板1、2间的辐射换热量；（2分）
（3）对板1的投入辐射；（2分）
（4）板1的反射辐射；（2分）
（5）板1的有效辐射；（2分）
（6）板2的有效辐射。（2分）
一、选择题参考答案及评分标准（本大题共20小题，每小题1.5分，总计30分）：
评分标准：选对一项得1.5分，不选或选错得0分，……
参考答案：
1、A
2、D
3、D
4、C
5、B
6、C
7、B
8、B
9、D 10、B
11、C 12、B 13、C 14、C 15、A 16、D 17、B 18、A 19、B 20、D
二、判断题参考答案及评分标准（本大题共10小题，每小题1分，总计10分）
评分标准：判断正确得1分，不判或错判得0分。
参考答案：
1、×
2、×
3、×汽车暖气
4、√
5、√
6、×
7、√
8、√
9、√10、×
三、简析题答题要点及评分标准（本大题共6小题，总计30分）：
7.何为准静态过程，何为可逆过程？（4分）
答：准静态过程是指工质的过程进行的相当缓慢，工质在平衡被破坏后，自动恢复平衡所需的时间很短，工质有足够的时间来恢复平衡，随时都不致显著偏离平衡状态。（2分）
可逆过程是指工质完成某一过程后，可以沿相同的路径逆行而恢复到原来的状态，外界也恢复到原来状态，而不留下任何改变的过程。（2分）
8.对于理想气体，任何一个过程的焓的变化量都和温度变化相同的定容过程的焓的变化量相等。
指出这一说法是否有错，错在何处？（4分）
答：错。（2分）定容过程，如将其改为定压过程就对了。（2分）
9.可逆循环的热效率都相等，这说法是否有错，错在何处？（4分）
答：错。（2分）没有加条件，如改成：在相同T1和相同T2的可逆循环的热效率都相等，这就对了。（2分）
10.试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？（以暖气片管内走热水为例）（6
分）
答：有以下换热环节及传热方式：
由热水到暖气片管道内壁，热传递方式是对流换热（强制对流）；（2分）
由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；（2分）
由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。（2分）
11.在东北地区，建房用砖采用实心砖还是多孔空心砖好？为什么？（仅考虑传热问题）（6分）
答：在其他条件相同时，多孔空心砖中充满着不动的空气，空气在纯导热时，其导热系数很低，是很好的绝热材料。（3分）因而，多孔空心砖的热阻大于实心砖的热阻，多孔空心砖则具有更红的保温作用（3分）。
12.已知在短波（λ<1μm）范围内，木板和铝板的光谱吸收比分别为αλ1、αλ2，且αλ1<αλ2；在长波（红
外线）范围内则相反。当木板和铝板同时长时间地放在阳光下时，铝板温度比木板高。试解释这种现象。（6分）
答：在短波（λ<1μm）范围内，αλ1<αλ2，在阳光下铝吸收的太阳能比木板多（3分）。对长波（红外线）范围内，αλ1>αλ2，ελ1<ελ2，铝与周围物体进行辐射传热时，辐射散热比木板少，所以在阳光下铝板温度高（3分）。
四、计算题答题要点及评分标准（本大题共4小题，总计30分）
5.容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa，温度为27℃的空气，右边为真空，容积为
左边5倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。（6分）
解：热力系：左边的空气。系统：整个容器为闭口系统。过程特征：绝热，自由膨胀。
根据闭口系统能量方程Q=∆U+W：绝热Q=0，自由膨胀W=0，所以，∆U=0（2分）
对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得：
mc v =(T 2−T 1)=0 所以， T 2=T 1=300K （2分）
根据理想气体状态方程，自由膨胀的过程为等温过程，则 p 2=p 1V 1
V 2=16p 1=100kPa （2分） 6. 质量为5kg 的氧气，在30℃温度下定温压缩，容积由3 m 3变成0.6 m 3，问：（1）该过程中工
质吸收或放出多少热量？(2)内能、焓、熵变化各为多少？(3) 输入或输出多少功量？ (R g =287J/(kg.K)) （6分）
解：(1) Q =mR g T ln V 2V 1=5∗259.8∗300∗ln 0.63=−627.2kJ 。放热627.2kJ 。（2分）
(2) 因为定温，内能变化为0，焓变化为0
熵变：∆S =mR g ln V
2V 1=−2.1kJ/K （2分） (3)W =Q =−627.2kJ ，输入功。（2分）
7. 一双层玻璃窗，宽1.1m ，高1.2m ，厚3mm ，导热系数为1.05w/(m.k )；中间空气层厚5 mm ，
设空气隙仅起导热作用，导热系数为0.026 w/(m.k )。室内空气温度为25℃，表面传热系数为20 w/(m 2.k )；室外空气温度为-10℃，表面传热系数为15 w/(m 2.k )。试计算通过双层玻璃窗的散热量和只有单层玻璃窗的散热量，并比较。（假定在两种情况下室内、外空气温度及表面传热系数相同）（6分）
解：双层玻璃窗的情形，由传热过程计算式：
Q =t f1−t f2
1ℎ1A +δ1λ1A +δ2λ2A +δ3λ3A +1ℎ2A =146.8W （2.5分）
单层玻璃窗的情形：
Q =t f1−t f2
1ℎ1A +δ1λ1A +1ℎ2A =386.5W （2.5分）
显然，单层玻璃窗的散热量是双层玻璃窗的2.6倍。（1分）
8. 两块平行放置灰体平板的表面黑度为0.8，温度分别为t1＝527℃及t2＝27℃，板间距远小于板
的宽度与高度。试计算：（12分）
（1）板1的本身辐射；（2分）
（2）板1、2间的辐射换热量；（2分）
（3）对板1的投入辐射；（2分）
（4）板1的反射辐射；（2分）
（5）板1的有效辐射；（2分）
（6）板2的有效辐射。（2分）
解：（1）板1的本身辐射：
)/(5.18579)273527(10
67.58.024811m W E E b =+⨯⨯⨯==−ε （2分） （2）板1、2间的辐射换热量：
)/(7.151761
8.0/2)300800(1067.51/1/12448212121m W E E q b b =−−⨯⨯=−+−=−−εε（3分）
（3）对板1的投入辐射：
由)1(,11112111ε−+==−−G E J q G J 消去J1得： （2分）
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