25年上海交大机械与动力工程学院初试专业课大纲：工程热力学

上海交通大学机械与动力工程学院2025年硕士研究生考试大纲发布，考试大纲在研究生入学备考过程中扮演着至关重要的角色，它不仅为考生提供了明确的指导和方向，还凸显了其在整个备考过程中的重要性。下文将介绍“2025年上海交通大学机械与动力工程学院硕士统考初试专业课大纲”中的《工程热力学》科目内容，25考研生可根据考试范围制定复习规划。

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考试科目：工程热力学

考试形式：闭卷考试，3小时，满分150分。

考试内容范围：

一、基本概念

1.系统： 系统、外界、边界;开口系(控制容积)、闭口系(控制质量);绝热系;孤立系;简单可压缩系。

2.平衡状态和状态参数： 平衡状态、平衡状态的充要条件;平衡与稳定;状态参数，系统两状态相同的判定;状态参数的特征;强度量与广延量;状态参数图与平衡状态。

3.温度和压力：温度的物理概念;热力学温标、国际摄氏温标与热力学温标的关系、压力、压力的单位、系统绝对压力、表压力、真空度。

4.状态方程：理想气体的状态方程、气体常数、通用气体常数;范德瓦尔方程、维里方程。

5.准静态过程和可逆过程：准静态过程、可逆过程;可逆过程与准静态过程关系;可逆过程和准静态过程在状态参数图上的表示。

6.循环：循环、循环特性、正向循环(动力循环)、逆向循环(制冷循环和热泵循环);可逆循环;循环的经济性指标。

7.功和热量：功和热量的定义、特征;可逆过程中的容积变化功(膨胀功或压缩功) 及在压容图中的表示;可逆过程的热量及在温熵图中的表示。

二、气体的性质

1.理想气体及其混合气的性质：理想气体、标准状态理想气体的摩尔体积;气体的比热容、理想气体的比定压热容与比定容热容;理想气体比热容比(理想气体的比热容比等于绝热指数);迈耶公式;理想气体的比定压热容恒大于比定容热容。理想气体的热力学能(亦称内能)与焓、任意过程的热力学能及焓的变化量;理想气体熵变的定义、计算式。理想气体混合气体、折合分子量、折合气体常数; 质量分数、摩尔分数、体积分数及相互关系;折合分子量和折合气体常数计算。理想气体混合气的分压力定律和分体积定律;利用摩尔分数计算分压力。混合气体的比热容、热力学能、焓及混合气过程的熵变计算式。

2.水和蒸汽的性质：饱和状态、饱和状态的温度和压力一一对应、克拉贝隆—克劳修斯方程;水定压汽化过程的压容图和温熵图：临界点、饱和液线、饱和干蒸汽线、未饱和液区、湿蒸汽区和过热区、过冷液、饱和液、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽和过上海交通大学机械与动力工程学院热蒸汽;干度、湿饱和蒸气比体积、热力学能、焓及熵的计算;汽化潜热。

3.湿空气：湿空气、水蒸气的分压力及干空气分压力;饱和湿空气、湿空气的吸湿能力、使空气达到饱和的途径;绝对湿度、相对湿度、含湿量;湿空气的焓和焓——湿图。

三、气体的热力过程

1.理想气体的基本热力过程：多变过程、定压过程、定温过程、定熵过程(可逆绝热过程)、定容过程及过程方程、在p-v图和T-s图上的表示;理想气体多变过程中热力学能、焓及熵变计算;多变过程中气体的比热容;多变过程中的容积变化功、多变过程中的技术功、多变过程的热量;p-v 图及T-s图各参数的变化规律。

2.水蒸气的基本热力过程：水蒸气定压过程的热量、水蒸气绝热过程的功、水蒸气定容过程压力和干度变化规律;水蒸气的节流。

3.湿空气的热力过程：湿空气加热过程、冷却去湿过程、绝热增湿过程、绝热混合过程、干燥过程的参数、热量和析水量;湿空气节流。

四、热力学基本定律

1.膨胀功、技术功和流动功：可逆过程的容积变化功;技术功、技术功的计算及在p-v图上表示;内部功、轴功;推动功、流动功。

2.热力学第一定律的实质及数学表达式：热力学第一定律基本表述和一般表达式;闭口系第一定律的解析式及在过程、循环和孤立系中的应用;稳流开系第一定律表达式。

3.热力学第二定律的基本表述：克劳斯修表述、开尔文表述、孤立系统熵增

4.卡诺循环和卡诺定理：卡诺循环的组成、卡诺循环的热效率、卡诺制冷循环的制冷系数和卡诺热泵循环的供暖系数;卡诺定理及其推论。

5.平均吸(放)热温度和多热源热机的热效率：系统在可逆过程中的平均吸(放)热温度、多热源可逆循环的热效率和概括性卡诺循环(如斯特林循环)的热效率。

6.克劳修斯积分和热力学第二定律的数学表达式： 克劳修斯积分不等式和积分等式、热力学第二定律的数学表达式、孤立系统的熵增原理及过程进行判据。

7.熵和熵方程：熵的定义、不可逆过程熵变的计算; 熵流、熵产;一般开系熵方程、闭口系熵方程、稳态稳流系统熵方程。

8.作功能力损失与熵产：热量的可用能、闭口系的作功能力、稳流开系的作功能力、系统作功能力损失和熵产。

五、气体的流动与压缩

1.喷管内气体的流动： 气体在喷管(或扩压管)内流速变化的压力条件和几何条件;滞止过程、滞止参数;音速、马赫数;临界截面、临界压力、临界温度、临界压力比;喷管内流速和流量分析及计算、背压和背压对收缩喷管及缩放喷管的流速和流量的影响;气体在扩压管中流动;速度系数和能量损失系数及气体在喷管内不可逆流动。

2.绝热节流：绝热节流的特征、气体的焦耳—汤姆逊系数、转回温度和转回曲线。

3.压气机的热力过程：压气机分类和特征;单级活塞式压气机的理论耗功;余隙容积、余隙容积比、容积效率、余隙容积对压气机理论耗功的影响;多级压缩级间冷却及各级的增压比、多级压缩级间冷却耗功计算、活塞式压气机定温效率;叶轮式压气机绝热效率及压气机所需的功。

六、热力循环

1.循环分析的目的和方法：循环分析的目的和方法;第一定律分析法、第二定律分析法;空气标准假设。

2.活塞式内燃机循环：活塞式内燃机混合加热理想循环(又称萨巴德循环)构成、循环的特性参数及特性点参数计算;循环热效率及特性参数对热效率的影响分析;活塞式内燃机定压加热理想循环(又称狄塞尔循环)构成、循环的特性参数及特性点参数计算;循环热效率及特性参数对热效率的影响分析;活塞式内燃机定容加热理想循环(又称奥托循环)构成、循环的特性参数及特性点参数计算;循环热效率及特性参数对热效率的影响分析;活塞式内燃机各种理想循环的热力学比较。

3.燃气轮机装置循环：燃气轮机装置定压加热的理想循环(又称布雷顿循环)的构成、循环增压比、循环增温比、装置热效率计算及分析;燃气轮机装置定压加热的实际循环、压气机绝热效率、燃气轮机的相对内效率、循环内部热效率;回热和回热度;回热的基础上分级压缩、中间冷却和分级膨胀、中间再热。

4.蒸汽动力装置循环： 基本蒸汽动力循环—朗肯循环构成、压容图和温熵图、利用图或表确定各状态点参数、朗肯循环的热效率;蒸汽参数对热效率影响的分析;有摩阻的实际循环、汽轮机的相对内效率、循环内部热效率;理想耗汽率、内部功耗汽率、有效功耗汽率;再热循环构成、压容图和温熵图、利用图或表确定各状态点参数、循环的热效率和分析;抽汽回热循环构成、压容图和温熵图、抽汽量、利用图或表确定各状态点参数、循环的热效率和分析。

5.制冷装置循环：逆向卡诺循环;制冷量;压缩空气制冷循环构成及温熵图、制冷系数、制冷量与循环增压比关系;回热式压缩空气制冷循环;压缩蒸汽制冷循环构成、温熵图和 压焓图、利用图或表确定各状态点参数、制冷系数;制冷剂性质;热泵循环的一般概念。

七、热力学一般关系式及实际气体性质

1.热力学参数的定义、物理意义及其相互关系：亥姆霍兹函数、吉布斯函数、定压膨胀系数、等温压缩率、温度压力系数。

2.热力学一般关系式：吉布斯方程，麦克斯韦关系，熵、热力学能、焓及比热容的一般表达式，定容比热与定压比热的普遍关系。

3.实际气体状态方程及对应态原理：范德瓦尔斯状态方程、压缩因子及其物理意义、对比参数、对应态原理;通用压缩因子图。

参考书目：

《工程热力学》童钧耕、王丽伟、叶强主编，高等教育出版社，2022年2月第六版，ISBN: 978-7-04-057243-8;

《工程热力学学习辅导与习题解答》童钧耕主编，高等教育出版社，2023年6月第四版。ISBN：978-7-04-060349-1。

备注：考试需携带科学计算器。

考研之路，漫长且艰辛，它要求你们不仅要有深厚的学术功底，更需具备独立思考的能力、批判性思维的素养以及面对挑战时不屈不挠的精神。在这个过程中，你们将学会如何在浩瀚的知识海洋中筛选真知灼见，如何在复杂多变的信息时代保持清醒的头脑，如何在压力之下仍能保持对学术的热爱与追求。2025考研，加油!