2013現(xiàn)場熱工A(考卷)

2013現(xiàn)場熱工A(考卷)一、選擇題（每題1分，共5分）1.下列哪種傳熱方式在固體內(nèi)部傳熱中起主導(dǎo)作用？A.導(dǎo)熱B.對流C.輻射D.揮發(fā)2.熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式中，下列哪個符號表示熱量？A.QB.WC.UD.HA.太陽能熱水器B.空調(diào)C.電飯鍋D.電磁爐4.比熱容的單位是？A.J/(kg·K)B.J/(kg·℃)C.J/(m3·K)D.J/(m3·℃)5.在熱力學(xué)中，下列哪個過程是不可逆的？A.等溫過程B.等壓過程C.絕熱過程D.非準(zhǔn)靜態(tài)過程二、判斷題（每題1分，共5分）1.熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體。（√）2.導(dǎo)熱系數(shù)越大，材料的導(dǎo)熱性能越好。（√）3.熱力學(xué)第二定律表明，熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳遞到高溫物體。（√）4.在絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換。（√）5.對流換熱系數(shù)與流體的流動速度成正比。（×）三、填空題（每題1分，共5分）1.熱力學(xué)系統(tǒng)可以分為______、______和______三類。2.傳熱的基本方式有______、______和______。3.在熱力學(xué)第一定律中，______表示系統(tǒng)內(nèi)能的變化量。4.熱力學(xué)第二定律的表述之一是：不可能從單一熱源吸收熱量并全部轉(zhuǎn)化為______。5.評價(jià)換熱器性能的一個重要參數(shù)是______。四、簡答題（每題2分，共10分）1.簡述熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容。2.什么是熱力學(xué)第三定律？它有什么意義？3.影響對流換熱的因素有哪些？4.簡述導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義。5.舉例說明熱力學(xué)中的不可逆過程。五、應(yīng)用題（每題2分，共10分）1.某物體質(zhì)量為2kg，溫度從30℃升高到100℃，求其吸收的熱量。（比熱容為41J/(kg·℃)）2.一塊厚度為0.1m的銅板，兩側(cè)溫度差為50℃，求單位時間內(nèi)通過銅板的導(dǎo)熱量。（導(dǎo)熱系數(shù)為385W/(m·K)）3.一臺空調(diào)制冷系數(shù)為3，求在制冷過程中，消耗1kJ電能所獲得的制冷量。4.某換熱器在穩(wěn)定運(yùn)行時，冷熱流體的進(jìn)出口溫度分別為t1、t2和T1、T2，求換熱器的對數(shù)平均溫差。5.一臺熱機(jī)在循環(huán)過程中吸收熱量Q1，放出熱量Q2，求熱機(jī)的效率。六、分析題（每題5分，共10分）1.分析熱力學(xué)第二定律在生活中的一個應(yīng)用實(shí)例。2.結(jié)合實(shí)際，討論提高熱能利用效率的途徑。七、實(shí)踐操作題（每題5分，共10分）1.設(shè)計(jì)一個簡易的太陽能熱水器，并說明其工作原理。2.實(shí)驗(yàn)測量空氣的導(dǎo)熱系數(shù)，簡述實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)。八、專業(yè)設(shè)計(jì)題（每題2分，共10分）1.設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)方案來測定某種材料的熱導(dǎo)率，并說明實(shí)驗(yàn)中需要測量的主要參數(shù)。2.設(shè)計(jì)一個小型熱電偶溫度傳感器，并簡述其工作原理及制作步驟。3.設(shè)計(jì)一個簡易的散熱器，要求給出散熱面積、材料選擇及散熱效果的預(yù)估。4.設(shè)計(jì)一個太陽能集熱器，并說明其如何提高熱能收集效率。5.設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證熱力學(xué)第二定律，并預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果。九、概念解釋題（每題2分，共10分）1.解釋熱力學(xué)中的“狀態(tài)量”和“過程量”。2.解釋什么是“熱平衡”及其在熱力學(xué)中的意義。3.解釋“比熱容”的概念，并說明其物理意義。4.解釋“熱效率”和“熱效率”的區(qū)別。5.解釋“相變”在熱力學(xué)中的含義及其相關(guān)過程。十、思考題（每題2分，共10分）1.為什么說熱力學(xué)第二定律是關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的方向性的定律？2.在熱力學(xué)中，為什么實(shí)際的熱機(jī)效率總是小于卡諾循環(huán)的效率？3.如何理解熱力學(xué)中的“可逆過程”和“不可逆過程”？4.為什么在實(shí)際應(yīng)用中，常常需要對流傳熱和導(dǎo)熱同時考慮？5.熱力學(xué)第三定律對絕對零度的描述是什么？它對科學(xué)研究有何影響？十一、社會擴(kuò)展題（每題3分，共15分）1.論述熱力學(xué)在新能源開發(fā)中的應(yīng)用及前景。2.分析熱力學(xué)在環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排中的作用。3.探討熱力學(xué)在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的重要性及應(yīng)用。4.論述熱力學(xué)原理在工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用案例。5.分析熱力學(xué)在航空航天領(lǐng)域的技術(shù)挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢。一、選擇題答案1.A2.A3.B4.A5.D二、判斷題答案1.√2.√3.√4.√5.×三、填空題答案1.孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、開放系統(tǒng)2.導(dǎo)熱、對流、輻射3.ΔU4.機(jī)械功5.傳熱系數(shù)四、簡答題答案1.熱力學(xué)第一定律：能量不能創(chuàng)造也不能消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，系統(tǒng)的內(nèi)能變化等于系統(tǒng)與外界交換的熱量和功的代數(shù)和。2.熱力學(xué)第三定律：當(dāng)溫度接近絕對零度時，所有純凈物質(zhì)的熵（無序度）趨近于零。意義：為低溫物理學(xué)和化學(xué)提供了理論基礎(chǔ)，是物質(zhì)在絕對零度下性質(zhì)研究的重要依據(jù)。3.影響對流換熱的因素：流體的種類、流動狀態(tài)、流體與固體表面的溫差、流體的流速、流體的物理性質(zhì)（如粘度、導(dǎo)熱系數(shù)）、固體表面的形狀和粗糙度等。4.導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義：表示單位厚度的物質(zhì)在單位溫差作用下，單位時間內(nèi)通過單位面積傳遞的熱量。5.不可逆過程示例：摩擦生熱、氣體自由膨脹、熱傳遞等。五、應(yīng)用題答案1.Q=mcΔT=2kg41J/(kg·℃)(100℃30℃)=558,080J2.Q=kA(T2T1)/d=385W/(m·K)1m250℃/0.1m=1,925,000W3.制冷量=制冷系數(shù)消耗的電能=31kJ=3kJ4.ΔTm=(T1t1(T2t2))/ln((T1t1)/(T2t2))5.效率=1Q2/Q1六、分析題答案1.分析：空調(diào)制冷過程中，制冷劑在蒸發(fā)器和冷凝器之間的循環(huán)過程是熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用實(shí)例。制冷劑在蒸發(fā)器中吸收室內(nèi)熱量，變?yōu)榈蛪旱蜏氐恼魵?，然后在冷凝器中放出熱量，變?yōu)楦邏焊邷氐囊后w，這一過程是不可逆的。2.提高熱能利用效率的途徑：提高燃燒效率、優(yōu)化熱力循環(huán)、減少熱損失、回收和利用余熱、提高設(shè)備的熱效率等。七、實(shí)踐操作題答案1.工作原理：利用黑色吸熱材料吸收太陽光，通過熱傳導(dǎo)將熱量傳遞給水，使水溫升高。2.實(shí)驗(yàn)步驟：準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)裝置，包括熱電偶、絕熱材料、加熱源和溫度測量設(shè)備；將熱電偶固定在待測材料上，確保接觸良好；加熱待測材料一端，記錄熱電偶兩端的溫差和加熱時間；計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)。熱力學(xué)基本概念：包括系統(tǒng)、狀態(tài)量、過程量、熱平衡等。傳熱方式：導(dǎo)熱、對流、輻射的原理和應(yīng)用。熱力學(xué)定律：第一定律、第二定律、第三定律的內(nèi)容及其意義。熱工設(shè)備：換熱器、熱機(jī)、制冷設(shè)備等的工作原理和效率計(jì)算。實(shí)驗(yàn)技能：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、測量數(shù)據(jù)、分析結(jié)果的能力。各題型所考察學(xué)生的知識點(diǎn)詳解及示例：選擇題：考察學(xué)生對熱力學(xué)基本概念、傳熱方式、熱力學(xué)定律的理解和應(yīng)用。判斷題：考察學(xué)生對熱力