2025年熱統(tǒng)期中考試試題及答案

一、單項(xiàng)選擇題1.理想氣體的內(nèi)能取決于（）A.溫度B.體積C.壓強(qiáng)D.摩爾數(shù)答案：A2.下列關(guān)于準(zhǔn)靜態(tài)過程的說法正確的是（）A.過程進(jìn)行得非?？霣.系統(tǒng)在過程中始終無限接近平衡態(tài)C.過程中系統(tǒng)狀態(tài)變化不連續(xù)D.任何實(shí)際過程都是準(zhǔn)靜態(tài)過程答案：B3.一定量的理想氣體，經(jīng)歷某過程后，溫度升高了。則根據(jù)熱力學(xué)定律可以斷定（）A.該理想氣體系統(tǒng)在此過程中吸了熱B.在此過程中外界對該理想氣體系統(tǒng)做了正功C.該理想氣體系統(tǒng)的內(nèi)能增加了D.在此過程中理想氣體系統(tǒng)既從外界吸了熱，又對外做了正功答案：C4.一個(gè)卡諾循環(huán)由（）組成A.兩個(gè)等溫過程，兩個(gè)等壓過程B.兩個(gè)等壓過程，兩個(gè)絕熱過程C.兩個(gè)等溫過程，兩個(gè)絕熱過程D.兩個(gè)等容過程，兩個(gè)絕熱過程答案：C5.理想氣體從同一初態(tài)出發(fā)，分別經(jīng)（1）絕熱膨脹；（2）多方過程膨脹，到達(dá)同一終態(tài)體積，則過程（1）和（2）比較，氣體內(nèi)能的減少量（）A.（1）>（2）B.（1）<（2）C.（1）=（2）D.無法確定答案：A6.對于孤立系統(tǒng)中發(fā)生的實(shí)際過程，下列說法中正確的是（）A.系統(tǒng)的總熵只能增大，不可能減小B.系統(tǒng)的總熵可能增大，可能不變，還可能減小C.系統(tǒng)逐漸從比較有序的狀態(tài)向更無序的狀態(tài)發(fā)展D.系統(tǒng)逐漸從比較無序的狀態(tài)向更有序的狀態(tài)發(fā)展答案：C7.熱力學(xué)第零定律為（）的定義提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)A.溫度B.內(nèi)能C.熵D.熱量答案：A8.某理想氣體狀態(tài)變化時(shí)，內(nèi)能隨壓強(qiáng)的變化關(guān)系如圖直線ab所示，則a到b的變化過程一定是（）A.等容過程B.等溫過程C.等壓過程D.絕熱過程答案：A9.一定質(zhì)量的理想氣體，在等壓過程中體積從\(V_1\)膨脹到\(V_2\)，則氣體對外做功為（）A.\(p(V_2-V_1)\)B.\(p(V_1-V_2)\)C.\(nRT\ln\frac{V_2}{V_1}\)D.\(nRT\ln\frac{V_1}{V_2}\)答案：A10.關(guān)于熵的概念，下列說法錯(cuò)誤的是（）A.熵是系統(tǒng)無序程度的量度B.絕熱過程中熵永不減少C.熵是態(tài)函數(shù)D.孤立系統(tǒng)的熵可以減小答案：D二、多項(xiàng)選擇題1.下列哪些物理量是狀態(tài)函數(shù)（）A.內(nèi)能B.功C.熱量D.溫度答案：AD2.關(guān)于理想氣體的壓強(qiáng)，下列說法正確的是（）A.壓強(qiáng)是大量氣體分子對器壁頻繁碰撞的結(jié)果B.壓強(qiáng)與分子的平均動(dòng)能和分子數(shù)密度有關(guān)C.壓強(qiáng)只與分子的平均動(dòng)能有關(guān)D.壓強(qiáng)只與分子數(shù)密度有關(guān)答案：AB3.下列過程可能發(fā)生的是（）A.一定質(zhì)量的理想氣體從外界吸收熱量，同時(shí)對外做功，其內(nèi)能不變B.一定質(zhì)量的理想氣體從外界吸收熱量，同時(shí)外界對其做功，其內(nèi)能減小C.一定質(zhì)量的理想氣體向外界放出熱量，同時(shí)對外做功，其內(nèi)能減小D.一定質(zhì)量的理想氣體向外界放出熱量，同時(shí)外界對其做功，其內(nèi)能不變答案：ACD4.下列關(guān)于卡諾熱機(jī)的說法正確的是（）A.卡諾熱機(jī)的效率只與高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟扔嘘P(guān)B.卡諾熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%C.卡諾熱機(jī)由兩個(gè)等溫過程和兩個(gè)絕熱過程組成D.卡諾熱機(jī)是一種可逆熱機(jī)答案：ACD5.對于理想氣體的內(nèi)能，以下說法正確的是（）A.理想氣體內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)B.質(zhì)量相同的不同種類理想氣體，只要溫度相同，內(nèi)能就相同C.一定量理想氣體，內(nèi)能變化只與初末狀態(tài)溫度有關(guān)D.理想氣體內(nèi)能包括分子動(dòng)能和分子間勢能答案：AC6.下列現(xiàn)象中體現(xiàn)熱力學(xué)第二定律的有（）A.熱量自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體B.氣體自由膨脹后不能自發(fā)收縮C.電流的電能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為電能而不產(chǎn)生其他影響D.機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不產(chǎn)生其他影響答案：ABCD7.以下關(guān)于多方過程的說法正確的是（）A.多方過程方程為\(pV^n=C\)（\(n\)為多方指數(shù)）B.當(dāng)\(n=0\)時(shí)為等壓過程C.當(dāng)\(n=\infty\)時(shí)為等容過程D.多方過程中系統(tǒng)與外界有熱量交換答案：ABCD8.下列關(guān)于可逆過程和不可逆過程的說法正確的是（）A.可逆過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程B.準(zhǔn)靜態(tài)過程一定是可逆過程C.不可逆過程中必然存在耗散因素D.自然界中實(shí)際發(fā)生的過程都是不可逆過程答案：ACD9.一定量理想氣體經(jīng)歷絕熱自由膨脹，以下說法正確的是（）A.氣體對外做功為零B.氣體與外界沒有熱量交換C.氣體內(nèi)能不變D.氣體溫度不變答案：ABCD10.關(guān)于熵增原理，以下說法正確的是（）A.孤立系統(tǒng)的熵永不減少B.可逆過程中孤立系統(tǒng)熵不變C.不可逆過程中孤立系統(tǒng)熵增加D.熵增原理表明自然界的自發(fā)過程總是朝著熵增加的方向進(jìn)行答案：ABCD三、判斷題1.理想氣體的壓強(qiáng)只與分子的平均動(dòng)能有關(guān)，與分子數(shù)密度無關(guān)。（×）2.系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)過程，其內(nèi)能變化一定為零。（√）3.絕熱過程中，系統(tǒng)與外界沒有熱量交換，所以系統(tǒng)的溫度一定不變。（×）4.卡諾熱機(jī)的效率只取決于高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟?，與工作物質(zhì)無關(guān)。（√）5.一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程都是不可逆的。（√）6.功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，但熱不能全部轉(zhuǎn)化為功。（√）7.理想氣體內(nèi)能是狀態(tài)的單值函數(shù)，對給定的理想氣體，其內(nèi)能只取決于溫度。（√）8.熵是系統(tǒng)無序程度的量度，孤立系統(tǒng)的熵只能增加不能減少。（√）9.準(zhǔn)靜態(tài)過程一定是可逆過程。（×）10.熱量可以自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體。（×）四、簡答題1.簡述理想氣體狀態(tài)方程及其各物理量的含義。理想氣體狀態(tài)方程為\(pV=nRT\)。其中\(zhòng)(p\)是壓強(qiáng)，反映氣體分子對容器壁的碰撞作用；\(V\)是體積，即氣體所占據(jù)的空間大??；\(n\)是物質(zhì)的量，衡量氣體分子的數(shù)量多少；\(T\)是熱力學(xué)溫度，表征氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度；\(R\)是普適氣體常量，它是聯(lián)系各物理量的比例系數(shù)。這個(gè)方程描述了理想氣體在平衡態(tài)下各狀態(tài)參量之間的關(guān)系。2.簡述熱力學(xué)第一定律的內(nèi)容及其數(shù)學(xué)表達(dá)式。熱力學(xué)第一定律指出，自然界一切物體都具有能量，能量有各種不同形式，它能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化和傳遞過程中能量的總和不變。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為\(\DeltaU=Q+W\)。其中\(zhòng)(\DeltaU\)表示系統(tǒng)內(nèi)能的增量，\(Q\)表示系統(tǒng)吸收的熱量，\(W\)表示外界對系統(tǒng)做的功。熱量、功和內(nèi)能增量的正負(fù)由規(guī)定確定。3.簡述卡諾定理的內(nèi)容?？ㄖZ定理包含兩方面內(nèi)容：一是在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)，其效率都相等，與工作物質(zhì)無關(guān)；二是在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機(jī)，其效率都不可能大于可逆熱機(jī)的效率。卡諾定理在研究熱機(jī)效率的極限等方面具有重要意義，為提高熱機(jī)效率指明了方向。4.簡述熵的物理意義以及熵增原理。熵是系統(tǒng)無序程度的量度，系統(tǒng)的無序程度越高，熵值越大。熵增原理指出，在孤立系統(tǒng)中發(fā)生的一切不可逆過程，系統(tǒng)的熵總是增加的；而在孤立系統(tǒng)中發(fā)生的可逆過程，系統(tǒng)的熵保持不變。綜合起來就是孤立系統(tǒng)的熵永不減少。熵增原理反映了自然界中自發(fā)過程的方向性，即總是朝著熵增加也就是更加無序的方向發(fā)展。五、討論題1.試討論理想氣體在等溫、等壓、等容和絕熱過程中的內(nèi)能變化、做功和吸放熱情況。在等溫過程中，理想氣體內(nèi)能只與溫度有關(guān)，溫度不變則內(nèi)能不變，\(\DeltaU=0\)。氣體做功\(W=nRT\ln\frac{V_2}{V_1}\)（膨脹為正，壓縮為負(fù)），根據(jù)熱力學(xué)第一定律\(Q=-W\)，膨脹時(shí)吸熱，壓縮時(shí)放熱。等壓過程中，內(nèi)能變化\(\DeltaU=nC_V\DeltaT\)，做功\(W=p(V_2-V_1)\)，吸放熱\(Q=nC_p\DeltaT\)。等容過程中，做功\(W=0\)，內(nèi)能變化\(\DeltaU=nC_V\DeltaT\)，吸放熱\(Q=\DeltaU\)。絕熱過程中，\(Q=0\)，內(nèi)能變化\(\DeltaU=W\)，做功通過絕熱過程方程結(jié)合體積變化來計(jì)算。2.結(jié)合生活實(shí)例，談?wù)剬崃W(xué)第二定律的理解。熱力學(xué)第二定律揭示了自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過程的方向性。比如，在生活中，將一杯熱水放在空氣中，熱水會(huì)自發(fā)地向周圍較冷的空氣傳遞熱量，最終達(dá)到熱平衡，水溫降低。但反過來，周圍空氣的熱量不會(huì)自發(fā)地聚集到熱水中使水溫升高，這體現(xiàn)了熱量自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體的特性。又如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能只有一部分能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能使汽車運(yùn)動(dòng)，總有一部分內(nèi)能會(huì)散發(fā)到周圍環(huán)境中，無法全部用來對外做功，這說明內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不產(chǎn)生其他影響，這些例子都反映了熱力學(xué)第二定律。3.試分析提高熱機(jī)效率的途徑，結(jié)合卡諾定理說明。根據(jù)卡諾定理，在相同高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩撮g，可逆熱機(jī)效率最高，且效率\(\eta=1-\frac{T_2}{T_1}\)（\(T_1\)為高溫?zé)嵩礈囟?，\(T_2\)為低溫?zé)嵩礈囟龋?。所以提高熱機(jī)效率的途徑主要有：一是提高高溫?zé)嵩礈囟萛(T_1\)，在其他條件不變時(shí)，\(T_1\)越高，熱機(jī)效率越高；二是降低低溫?zé)嵩礈囟萛(T_2\)，但這在實(shí)際中有一定限制。此外，使熱機(jī)盡可能接近可逆熱機(jī)，減少過程中的不可逆因素如摩擦、散熱等耗散因素也很重要。因?yàn)椴豢赡嬉蛩貢?huì)導(dǎo)致實(shí)際熱機(jī)效率低于可逆熱機(jī)，減少這些因素可提高實(shí)際熱機(jī)向可逆熱機(jī)效率靠近的程度，從而提高效率。4.討論熵與信息的關(guān)系。熵與信息有著密切的聯(lián)系。從本質(zhì)上講，熵是系統(tǒng)無序程度的量度，而信息可以