2025年大學《能源與環(huán)境系統工程-工程熱力學》考試備考試題及答案解析單位所屬部門：________姓名：________考場號：________考生號：________一、選擇題1.工質在定壓過程中吸收熱量，其內能的變化（）A.一定增加B.一定減少C.不變D.無法確定答案：A解析：根據熱力學第一定律，定壓過程的熱力學能變化等于焓變減去對外做功。由于工質吸收熱量，焓變大于零，且定壓過程中對外做功不為零，因此內能一定增加。2.理想氣體定溫過程中，其內能變化為（）A.正值B.負值C.零D.無法確定答案：C解析：理想氣體的內能僅與溫度有關，而定溫過程中溫度不變，因此內能變化為零。3.熱機在循環(huán)過程中，其效率取決于（）A.高溫熱源溫度和低溫熱源溫度B.工質種類C.熱機結構D.熱機尺寸答案：A解析：根據卡諾定理，熱機效率僅取決于高溫熱源溫度和低溫熱源溫度，與其他因素無關。4.熵是描述系統（）A.熱力學能的大小B.無序程度C.做功能力D.溫度高低答案：B解析：熵是描述系統無序程度的物理量，熵值越大，系統無序程度越高。5.熱力學第二定律的克勞修斯表述為（）A.熱量可以自動從低溫物體傳到高溫物體B.不可能從單一熱源吸熱并全部轉化為功C.熱機的效率可以達到100%D.熵在孤立系統中總是增加的答案：B解析：克勞修斯表述為熱量不可能自動從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化。6.氣體的絕熱過程是指（）A.與外界無熱量交換的過程B.等溫過程C.等壓過程D.等體過程答案：A解析：絕熱過程是指系統與外界無熱量交換的過程，無論其他參數如何變化。7.理想氣體狀態(tài)方程為（）A.PV=nRTB.P=ρghC.Q=mcΔTD.W=FL答案：A解析：理想氣體狀態(tài)方程為PV=nRT，描述了理想氣體的壓力、體積、溫度和物質的量之間的關系。8.熱力學能是（）A.系統做功能力的總和B.系統內部分子動能和勢能的總和C.系統吸收熱量的多少D.系統對外做功的多少答案：B解析：熱力學能是系統內部分子動能和勢能的總和，是系統內部儲存的能量。9.等壓過程中，氣體的體積增加，其焓變（）A.大于零B.小于零C.等于零D.無法確定答案：A解析：等壓過程中，氣體吸收熱量導致溫度升高，根據焓的定義，焓變大于零。10.熱機循環(huán)中，回熱器的作用是（）A.提高熱機效率B.降低熱機效率C.增加工質流量D.減少工質流量答案：A解析：回熱器可以回收部分排煙熱量預熱工質，從而提高熱機效率。11.理想氣體經過一個不可逆絕熱膨脹過程，其熵（）A.增加B.減少C.不變D.無法確定答案：A解析：根據熱力學第二定律，不可逆過程會導致熵的增加。絕熱膨脹過程中沒有熱量交換，但過程的不可逆性導致系統熵增加。12.工質在定溫定壓過程中，其焓變等于（）A.熱力學能變化B.對外做功C.吸收熱量D.熵變化答案：C解析：根據熱力學第一定律的定溫定壓形式，焓變等于吸收的熱量。定溫過程中內能不變，焓變即為對外做功加上內能變化，但在定壓過程中，對外做功即為吸收的熱量。13.熱力學能和焓都是（）A.狀態(tài)函數B.過程函數C.強函數D.弱函數答案：A解析：狀態(tài)函數是指其值僅取決于系統當前狀態(tài)的物理量，與系統如何達到該狀態(tài)無關。熱力學能和焓都是狀態(tài)函數。14.理想氣體絕熱自由膨脹過程，其熱力學能變化為（）A.正值B.負值C.零D.無法確定答案：C解析：理想氣體絕熱自由膨脹過程，系統與外界無熱量交換，也不對外做功，根據熱力學第一定律，熱力學能變化為零。15.熱機在循環(huán)過程中，從高溫熱源吸熱，向低溫熱源放熱，其效率取決于（）A.吸收的熱量多少B.放出的熱量多少C.高溫熱源溫度和低溫熱源溫度D.熱機工作物質答案：C解析：根據卡諾定理，可逆熱機的效率僅取決于高溫熱源溫度和低溫熱源溫度，與其他因素無關。16.熵增原理適用于（）A.可逆過程B.不可逆過程C.循環(huán)過程D.等溫過程答案：B解析：熵增原理指出，對于孤立系統，不可逆過程會導致熵增加，可逆過程熵不變。對于非孤立系統，需要考慮系統與環(huán)境的總熵變。17.熱力學第二定律的克勞修斯表述說明（）A.熱量不能從低溫物體傳到高溫物體B.熱機的效率不可能達到100%C.熵在孤立系統中總是增加的D.熱量總是從高溫物體傳到低溫物體答案：A解析：克勞修斯表述為：熱量不可能自動地從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化。這是對熱力學第二定律的一種經典表述。18.理想氣體經過一個定溫過程，其內能變化為（）A.正值B.負值C.零D.無法確定答案：C解析：理想氣體的內能僅與溫度有關，而定溫過程中溫度不變，因此內能變化為零。19.熱機效率提高的途徑之一是（）A.降低高溫熱源溫度B.提高低溫熱源溫度C.減少散熱損失D.增加工質流量答案：C解析：根據熱機效率的定義和卡諾定理，提高熱機效率的途徑包括提高高溫熱源溫度、降低低溫熱源溫度、減少散熱損失等。減少散熱損失可以直接提高熱機對吸收熱量的利用效率。20.熵是一個（）A.強度性質B.廣延性質C.狀態(tài)函數D.過程函數答案：C解析：熵是描述系統混亂程度或無序程度的物理量，是狀態(tài)函數，其值取決于系統的當前狀態(tài)，與系統如何達到該狀態(tài)無關。熵是強度性質，即其值與系統的總量無關。二、多選題1.理想氣體狀態(tài)方程適用于（）A.真實氣體在低溫高壓條件下的行為B.理想氣體在任意溫度和壓力下的行為C.理想氣體在低溫低壓條件下的行為D.真實氣體在高溫低壓條件下的行為E.理想氣體在絕熱過程中的行為答案：BCD解析：理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT是描述理想氣體宏觀性質的方程，其適用條件是氣體分子間作用力可忽略，分子本身體積可忽略。這通常在氣體溫度較高、壓力較低時近似成立。因此，它適用于理想氣體在低溫低壓條件下的行為（C），真實氣體在高溫低壓條件下的行為（D），以及理想氣體在任意溫度和壓力下的行為（B）。選項A描述的是真實氣體在低溫高壓條件下的行為，此時分子間作用力和分子體積不可忽略，理想氣體狀態(tài)方程不再適用。選項E描述的是理想氣體的一個熱力學過程，方程本身適用于過程中的任一平衡狀態(tài)，但過程特性由熱力學第一定律等其他定律描述。2.熱力學第一定律的數學表達式為（）A.ΔU=Q-WB.ΔH=QpC.W=FLD.Q=mcΔTE.ΔS=ΔQ/T答案：AB解析：熱力學第一定律是能量守恒定律在熱力學系統中的具體體現，其微分形式為dU=dQ-dW，積分形式常表示為ΔU=Q-W，其中ΔU是熱力學能的變化，Q是吸收的熱量，W是對外做的功。對于定壓過程，焓變ΔH等于吸收的熱量Qp，這也是熱力學第一定律的一種具體表現形式。因此，選項A和B都是熱力學第一定律的數學表達式或其推論。選項C是功的計算公式，選項D是熱量計算公式，選項E是熱力學第二定律的熵表達式。3.提高熱機效率的途徑有（）A.提高高溫熱源溫度B.降低低溫熱源溫度C.減少散熱損失D.采用可逆循環(huán)E.增大循環(huán)功答案：ABCD解析：根據卡諾定理，可逆熱機的效率取決于高溫熱源溫度T_H和低溫熱源溫度T_C，效率公式為η=1-T_C/T_H。因此，提高高溫熱源溫度（A）或降低低溫熱源溫度（B）都可以提高效率。同時，減少循環(huán)中的不可逆損失，如散熱損失（C），采用更接近可逆循環(huán)的工作過程（D），也能提高實際熱機的效率。增大循環(huán)功（E）并不直接提高效率，效率是有用功與輸入熱量的比值，單純增大功而不相應增加熱量輸入或提高有用功占比，效率不一定提高。4.關于熵，下列說法正確的有（）A.熵是狀態(tài)函數B.孤立系統的熵在可逆過程中不變C.孤立系統的熵在不可逆過程中增加D.熵是系統混亂程度的度量E.熵具有方向性答案：ABCD解析：熵是熱力學狀態(tài)函數，其值僅取決于系統的當前平衡狀態(tài)。對于孤立系統，根據熱力學第二定律，熵在可逆過程中保持不變（B），在不可逆過程中總是增加（C）。熵可以理解為系統內部粒子無序程度或混亂程度的量度（D）。選項E不正確，熵本身是一個狀態(tài)參數，描述的是狀態(tài)的無序程度或能量的分散程度，不具有通常意義上的方向性，雖然熵增原理描述了過程的方向性。5.理想氣體定溫過程中，下列說法正確的有（）A.內能不變B.焓不變C.對外做功等于吸收的熱量D.壓力與體積成反比E.熵變等于傳遞的熱量除以溫度答案：ACDE解析：對于理想氣體，內能僅與溫度有關。定溫過程即溫度不變，因此理想氣體的內能不變（A）。根據熱力學第一定律定溫過程形式ΔU=0，得Q=W。因此，理想氣體定溫過程中對外做功等于吸收的熱量（C）。根據理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，在溫度T不變時，壓力P與體積V成反比（D）。根據克勞修斯熵方程dS=dQ_rev/T，對于定溫可逆過程，熵變dS=Q/T。對于理想氣體定溫過程，吸收的熱量Q在數值上等于對外做的功W，因此定溫可逆過程的熵變S_2-S_1=W/T=(PV)_2/(RT)-(PV)_1/(RT)=P_2V_2-P_1V_1/(nRT)=(P_2V_2-P_1V_1)/(P_2V_2)，即S_2-S_1=1，熵變等于傳遞的熱量除以溫度（E）。注意選項B，雖然焓H=U+PV，定溫時U不變，但PV會變化，因此焓一般也會變化。6.熱力學第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述等價，它們都指出（）A.熱量不能自動從低溫物體傳到高溫物體B.熱機的效率不可能達到100%C.孤立系統的熵不可能減少D.不可能從單一熱源吸熱并全部轉化為功E.熱量總是從高溫物體傳到低溫物體答案：ACD解析：熱力學第二定律的克勞修斯表述是：熱量不可能自動地從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化。開爾文表述是：不可能從單一熱源吸熱并使之完全變?yōu)楣?，而不產生其他影響。這兩個表述在本質上等價，都指出了自然界中熱傳遞和能量轉換的方向性限制。選項A（克勞修斯表述的核心內容）和選項D（開爾文表述的核心內容）是兩者共同指出的結論。選項C（孤立系統的熵不可能減少）是熱力學第二定律的數學表述（熵增原理）的直接推論，與克勞修斯和開爾文表述等價。選項B（熱機效率不可能達到100%）是開爾文表述的直接推論。選項E（熱量總是從高溫物體傳到低溫物體）是克勞修斯表述在無外界做功情況下的結果，但并非其絕對表述，因為只要有外界影響（如制冷機），熱量也可以從低溫物體傳到高溫物體。7.關于功，下列說法正確的有（）A.功是過程函數B.功是狀態(tài)函數C.功的傳遞伴隨著能量的轉換D.功的符號取決于選定的正方向E.功的絕對值等于力與位移的乘積答案：ACD解析：功是能量傳遞或轉換的一種形式，它是在熱力學過程中，系統與外界之間由于存在壓強差、溫度差或其他推動力而發(fā)生的能量交換。功不是系統的一個狀態(tài)屬性，其值取決于系統經歷的過程路徑，因此功是過程函數（A）。功的符號確實取決于選定的正方向（C）。功的傳遞本質上是能量的轉換（C）。功的計算在簡單情況下（如恒力作用下直線運動）等于力與位移的乘積（E，特指有用功或元功），但在一般熱力學過程中，功的計算更為復雜，涉及壓強、體積變化等因素，但概念上仍是能量轉換的量度。狀態(tài)函數是指其值僅取決于系統當前狀態(tài)的物理量，功顯然不是。8.熱力學能的變化量ΔU與下列哪些因素有關（）A.系統的初態(tài)和末態(tài)B.系統經歷的過程C.系統吸收的熱量D.系統對外做的功E.系統與外界的能量交換方式答案：AD解析：根據熱力學第一定律的數學表達式ΔU=Q-W，系統的熱力學能變化量ΔU取決于系統在過程中吸收的熱量Q和對外做的功W。熱量Q和功W都是與過程相關的量，即它們的大小與系統如何從初態(tài)變化到末態(tài)有關。因此，ΔU不僅取決于系統的初態(tài)和末態(tài)（A），也取決于系統經歷的過程（B）。雖然ΔU等于Q-W，但Q和W本身是與過程路徑相關的，因此ΔU也與過程路徑有關。選項E中，能量交換方式（如傳熱或做功）會影響Q和W的具體形式和數值，因此也間接影響ΔU。然而，最核心的決定因素是ΔU=Q-W，即吸收的總熱量減去對外做的總功。選項A描述了ΔU的最終結果所關聯的狀態(tài)，但不是決定ΔU大小的直接過程因素。選項B描述了過程特性，影響Q和W。選項C和D是構成ΔU的直接項。9.理想氣體經過一個絕熱過程，其性質變化可能包括（）A.溫度升高B.壓力升高C.體積減小D.內能增加E.熵不變答案：ABCD解析：絕熱過程是指系統與外界沒有熱量交換（Q=0）。根據熱力學第一定律ΔU=Q-W，絕熱過程的熱力學能變化ΔU=-W。對于理想氣體，熱力學能僅與溫度有關，ΔU=nC_vΔT。因此，如果系統對外做功（W>0），則ΔU<0，溫度降低；如果外界對系統做功（W<0），則ΔU>0，溫度升高。同時，根據理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，溫度和壓力、體積之間存在關系。絕熱過程中，如果溫度升高（ΔT>0），則壓力和體積通常會相應變化以保持方程成立。例如，在絕熱壓縮過程中（W<0），外界對氣體做功，氣體內能增加（ΔU>0），溫度升高（ΔT>0），氣體體積減小（ΔV<0），壓力升高（ΔP>0）。反之，在絕熱膨脹過程中（W>0），氣體內能減少（ΔU<0），溫度降低（ΔT<0），氣體體積增大（ΔV>0），壓力降低（ΔP<0）。因此，絕熱過程中溫度、壓力、體積、內能均可能發(fā)生變化。選項E，熵是狀態(tài)函數，絕熱過程不一定是可逆過程。對于孤立系統或可逆絕熱過程，熵不變（熵增為零）；但對于不可逆絕熱過程（如自由膨脹），孤立系統的熵會增加。因此，熵不一定不變。10.關于焓，下列說法正確的有（）A.焓是狀態(tài)函數B.焓的變化等于定壓過程中的熱量傳遞C.焓是系統內能加上系統壓力與體積的乘積D.焓的物理意義在于描述系統在定壓過程中的能量變化E.焓在絕熱過程中保持不變答案：ABCD解析：焓H是一個熱力學狀態(tài)函數，定義為H=U+PV，其中U是熱力學能，P是壓力，V是體積。因此，選項A正確。根據熱力學第一定律在定壓過程中的形式ΔH=Q_p，焓的變化量等于系統在定壓過程中吸收或放出的熱量。因此，選項B正確。選項C直接給出了焓的定義H=U+PV。選項D指出了焓的重要物理意義，即在恒定壓力下，系統吸收或放出的熱量等于焓的變化量，這使得焓在許多涉及定壓過程的工程計算（如燃燒、相變）中非常有用。選項E不正確，焓是狀態(tài)函數，其值取決于狀態(tài)。絕熱過程Q=0，但絕熱過程通常壓力和體積也會變化，因此焓一般也會變化，除非是特殊的絕熱定壓過程（此時H=U+PV=常數，但這更像是描述一個特定的過程，而非絕熱過程的普遍結論）。11.理想氣體定壓過程中，其性質變化可能包括（）A.溫度升高B.內能增加C.體積增大D.熵增加E.壓力不變答案：ACD解析：理想氣體定壓過程是指在壓力P不變的情況下，系統發(fā)生狀態(tài)變化。根據理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，在壓力P不變時，如果溫度T升高，則體積V必然增大（C）；如果溫度T降低，則體積V必然減小。溫度T的變化方向決定了體積V的變化方向。根據熱力學第一定律ΔU=Q-W，定壓過程的熱力學能變化ΔU=nC_pΔT。因此，如果溫度升高（ΔT>0），則內能增加（B）；如果溫度降低（ΔT<0），則內能減少。定壓過程吸收的熱量Q_p=ΔU+W，其中W=PVΔV。定壓過程不一定是可逆過程，熵變ΔS=Q_rev/T，其中Q_rev是可逆?zhèn)鳠帷τ诓豢赡娑▔哼^程，熵會增加（D）。定壓過程的壓力本來就是恒定的，所以壓力不變（E）是過程條件，不是性質變化。12.熱力學第二定律的克勞修斯表述和開爾文表述等價，它們都指出（）A.熱量不能自動從低溫物體傳到高溫物體B.熱機的效率不可能達到100%C.孤立系統的熵不可能減少D.不可能從單一熱源吸熱并全部轉化為功E.熱量總是從高溫物體傳到低溫物體答案：ACD解析：熱力學第二定律的克勞修斯表述是：熱量不可能自動地從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化。開爾文表述是：不可能從單一熱源吸熱并使之完全變?yōu)楣?，而不產生其他影響。這兩個表述在本質上等價，都指出了自然界中熱傳遞和能量轉換的方向性限制。選項A（克勞修斯表述的核心內容）和選項D（開爾文表述的核心內容）是兩者共同指出的結論。選項C（孤立系統的熵不可能減少）是熱力學第二定律的數學表述（熵增原理）的直接推論，與克勞修斯和開爾文表述等價。選項B（熱機效率不可能達到100%）是開爾文表述的直接推論。選項E（熱量總是從高溫物體傳到低溫物體）是克勞修斯表述在無外界做功情況下的結果，但并非其絕對表述，因為只要有外界影響（如制冷機），熱量也可以從低溫物體傳到高溫物體。13.關于理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，下列說法正確的有（）A.它是描述理想氣體宏觀性質的方程B.它適用于真實氣體在任意條件下的行為C.它適用于理想氣體在低溫高壓條件下的行為D.它反映了溫度、壓力、體積、物質的量之間的關系E.它是描述氣體分子微觀運動的方程答案：AD解析：理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT是熱力學中描述理想氣體宏觀狀態(tài)的一個基本方程。它表明了理想氣體的壓力P、體積V、溫度T和物質的量n（摩爾數）之間的關系。方程中的比例常數R是理想氣體常數。該方程基于理想氣體模型，即氣體分子間作用力可忽略，分子本身體積可忽略。因此，它主要適用于氣體溫度較高、壓力較低，分子間作用力和分子體積相對較小的條件。選項B錯誤，真實氣體在低溫高壓條件下，分子間作用力和體積不可忽略，此時理想氣體狀態(tài)方程不再精確適用，需要使用更復雜的真實氣體狀態(tài)方程（如范德華方程等）。選項C錯誤，理想氣體狀態(tài)方程更適用于低溫低壓條件。選項E錯誤，該方程描述的是氣體的宏觀熱力學行為，而不是分子層面的微觀運動。14.熱力學第一定律的數學表達式ΔU=Q-W中，各項的含義及正負號規(guī)定與下列哪些因素有關（）A.系統經歷的過程B.系統是開放系統還是封閉系統C.熱力學能的性質D.功和熱量的傳遞方向E.所選定的正方向答案：ADE解析：熱力學第一定律的數學表達式ΔU=Q-W是能量守恒定律在熱力學系統中的具體體現，其中ΔU是系統熱力學能的變化量，Q是系統與外界交換的熱量，W是系統對外界做的功。這些項的數值和正負號取決于系統經歷的具體過程（A），以及熱量和功的傳遞方向（D）。規(guī)定熱力學能是狀態(tài)函數，其變化量ΔU只取決于初態(tài)和末態(tài)，與過程路徑無關（C）。功W和熱量Q是過程函數，它們的值與過程路徑有關，并且其正負號規(guī)定依賴于預先設定的正方向（E）。例如，通常規(guī)定系統吸熱Q>0，系統放熱Q<0；系統對外做功W>0，外界對系統做功W<0。系統是開放系統還是封閉系統（B）主要影響涉及物質交換的情況，但不直接影響上述公式中各項的定義和正負號規(guī)定本身（雖然開放系統的能量變化還需考慮物質帶入帶出的能量）。15.關于定溫過程，對于理想氣體，下列說法正確的有（）A.內能變化量為零B.焓變化量等于對外做功C.熵變化量等于傳遞的熱量除以溫度D.壓力與體積成反比E.熱量傳遞必然導致功的輸出答案：ACD解析：定溫過程是指系統的溫度始終保持不變的過程，即ΔT=0。對于理想氣體，熱力學能U僅是溫度的函數，因此定溫過程的熱力學能變化量ΔU=0（A）。根據熱力學第一定律ΔU=Q-W，定溫過程ΔU=0，所以Q=W。這意味著在定溫過程中，系統吸收的熱量等于對外界做的功。根據理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，在溫度T不變時，壓力P與體積V成反比關系（D）。熵是狀態(tài)函數，定溫可逆過程dS=dQ_rev/T，因此定溫可逆過程的熵變化量ΔS=Q/T。對于理想氣體的定溫過程，吸收的熱量Q在數值上等于對外做的功W，因此定溫可逆過程的熵變化量ΔS=W/T=(PV)_2/(RT)-(PV)_1/(RT)=P_2V_2-P_1V_1/(nRT)=(P_2V_2-P_1V_1)/(P_2V_2)，即S_2-S_1=1，熵變等于傳遞的熱量除以溫度（C）。選項B錯誤，雖然定溫過程Q=W，但焓H=U+PV，定溫時U不變，但PV會變化，因此焓一般也會變化，焓變化量不等于對外做功。選項E錯誤，定溫過程中Q=W，熱量傳遞必然導致等量的功輸出，這是基于第一定律的定溫過程特性，但表述為“必然導致功的輸出”略顯絕對，更準確的說法是定溫過程吸收的熱量全部轉化為對外做功。16.關于熵，下列說法正確的有（）A.熵是狀態(tài)函數B.孤立系統在可逆過程中熵不變C.孤立系統在不可逆過程中熵增加D.熵是系統混亂程度的度量E.熵減小的過程違反熱力學第二定律答案：ABCD解析：熵是一個熱力學狀態(tài)函數，其值僅取決于系統的當前平衡狀態(tài)。對于孤立系統，根據熱力學第二定律的數學表述（熵增原理），熵在可逆過程中保持不變（B），在不可逆過程中總是增加（C）。熵通常被理解為系統內部粒子無序程度或混亂程度的量度（D）。熱力學第二定律的克勞修斯表述等價于熵增原理：孤立系統的熵不可能自發(fā)減少。因此，熵減小的過程（ΔS<0）不可能發(fā)生在孤立系統中，或者說，孤立系統熵減小的過程違反熱力學第二定律（E）。選項A正確，熵是狀態(tài)函數。選項B正確，孤立系統可逆過程熵不變。選項C正確，孤立系統不可逆過程熵增加。選項D正確，熵與系統混亂程度相關。選項E正確，孤立系統熵減小的過程違反第二定律。17.關于功，下列說法正確的有（）A.功是過程函數B.功的符號取決于選定的正方向C.功的傳遞伴隨著能量的轉換D.功的絕對值等于力與位移的乘積E.功是狀態(tài)函數答案：ABC解析：功是能量傳遞或轉換的一種形式，它是在熱力學過程中，系統與外界之間由于存在壓強差、溫度差或其他推動力而發(fā)生的能量交換。功不是系統的一個狀態(tài)屬性，其值取決于系統經歷的過程路徑，因此功是過程函數（A）。功的符號（正或負）是相對的，取決于人為選定的正方向（B）。例如，系統對外界做功通常規(guī)定為正，外界對系統做功規(guī)定為負。功的傳遞（如做功）本質上就是能量的轉換（C），功本身是能量的一種表現形式。功的計算在簡單情況下（如恒力作用下直線運動）等于力與位移的乘積（力與位移方向相同），但在一般熱力學過程中，功的計算更為復雜，涉及壓強、體積變化等因素，但概念上仍是能量轉換的量度。狀態(tài)函數是指其值僅取決于系統當前狀態(tài)的物理量，功顯然不是（E）。18.熱力學能的變化量ΔU與下列哪些因素有關（）A.系統的初態(tài)和末態(tài)B.系統經歷的過程C.系統吸收的熱量D.系統對外做的功E.系統與外界的能量交換方式答案：BD解析：根據熱力學第一定律的數學表達式ΔU=Q-W，系統的熱力學能變化量ΔU取決于系統在過程中吸收的熱量Q和對外做的功W。ΔU是狀態(tài)函數的變化量，它只取決于系統的初態(tài)和末態(tài)（A），與系統如何從初態(tài)變化到末態(tài)（即過程路徑）無關。然而，公式中的熱量Q和功W是與過程相關的量，它們的具體數值取決于系統經歷的過程（B）。因此，雖然ΔU只由初末態(tài)決定，但其表達式中的Q和W是與過程相關的。選項C（系統吸收的熱量）和選項D（系統對外做的功）是構成ΔU表達式中的直接項，因此ΔU與這兩個量有關。選項E（能量交換方式）會影響Q和W的具體形式和數值，因此也間接影響ΔU。但最核心的決定因素是ΔU=Q-W。19.理想氣體經過一個定壓過程，其性質變化可能包括（）A.溫度升高B.內能增加C.體積減小D.熵增加E.壓力不變答案：ABD解析：理想氣體定壓過程是指在壓力P不變的情況下，系統發(fā)生狀態(tài)變化。根據理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，在壓力P不變時，如果溫度T升高，則體積V必然增大（C）；如果溫度T降低，則體積V必然減小。溫度T的變化方向決定了體積V的變化方向。根據熱力學第一定律ΔU=Q-W，定壓過程的熱力學能變化ΔU=nC_pΔT。因此，如果溫度升高（ΔT>0），則內能增加（B）；如果溫度降低（ΔT<0），則內能減少。定壓過程吸收的熱量Q_p=ΔU+W，其中W=PVΔV。定壓過程不一定是可逆過程，熵變ΔS=Q_rev/T，其中Q_rev是可逆?zhèn)鳠帷τ诓豢赡娑▔哼^程，熵會增加（D）。定壓過程的壓力本來就是恒定的，所以壓力不變（E）是過程條件，不是性質變化。20.關于焓，下列說法正確的有（）A.焓是狀態(tài)函數B.焓的變化等于定壓過程中的熱量傳遞C.焓是系統內能加上系統壓力與體積的乘積D.焓的物理意義在于描述系統在定壓過程中的能量變化E.焓在絕熱過程中保持不變答案：ABCD解析：焓H是一個熱力學狀態(tài)函數，定義為H=U+PV，其中U是熱力學能，P是壓力，V是體積。因此，選項A正確。根據熱力學第一定律在定壓過程中的形式ΔH=Q_p，焓的變化量等于系統在定壓過程中吸收或放出的熱量。因此，選項B正確。選項C直接給出了焓的定義H=U+PV。選項D指出了焓的重要物理意義，即在恒定壓力下，系統吸收或放出的熱量等于焓的變化量，這使得焓在許多涉及定壓過程的工程計算（如燃燒、相變）中非常有用。選項E不正確，焓是狀態(tài)函數，其值取決于狀態(tài)。絕熱過程Q=0，但絕熱過程通常壓力和體積也會變化，因此焓一般也會變化，除非是特殊的絕熱定壓過程（此時H=U+PV=常數，但這更像是描述一個特定的過程，而非絕熱過程的普遍結論）。三、判斷題1.理想氣體的內能僅與溫度有關，與壓力和體積無關。（）答案：正確解析：理想氣體的分子間作用力被認為為零，其熱力學能完全由分子的動能決定，而動能又僅與氣體的溫度有關。因此，理想氣體的內能是溫度的單值函數，與壓力和體積無關。2.熱力學第一定律的數學表達式ΔU=Q-W中，Q和W均為狀態(tài)函數。（）答案：錯誤解析：熱力學能U是狀態(tài)函數，其變化量ΔU只取決于初態(tài)和末態(tài)。而熱量Q和功W是過程函數，它們的大小不僅取決于系統的初末狀態(tài)，還與系統經歷的具體過程路徑有關。例如，相同的內能變化ΔU，可以通過吸熱Q>0和對外做功W>0實現，也可以通過放熱Q<0和外界對系統做功W<0實現。3.熱力學第二定律的開爾文表述為：不可能從單一熱源吸熱并使之完全變?yōu)楣?，而不產生其他影響。（）答案：正確解析：熱力學第二定律的開爾文表述指出，熱機不可能在循環(huán)工作中將從一個熱源吸收的熱量全部轉化為功，必須有一部分熱量排到低溫熱源。這正是限制熱機效率達到100%的根本原因，即必然存在其他影響（熱量排放）。4.孤立系統的熵在可逆過程中可能減少。（）答案：錯誤解析：根據熱力學第二定律的數學表述（熵增原理），孤立系統在可逆過程中，其熵不變，即ΔS=0。熵的增加量等于系統吸收的微小可逆?zhèn)鳠醖Q_rev除以溫度T，即dS=dQ_rev/T。對于可逆過程，dQ_rev=0，則dS=0。因此，孤立系統的熵在可逆過程中保持不變，不可能減少。5.理想氣體定溫膨脹過程中，系統一定對外做功。（）答案：正確解析：根據理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，在定溫過程（ΔT=0）中，如果體積V增大（膨脹），則壓力P必然減小。根據功的定義W=∫PdV，在膨脹過程中（dV>0），如果壓力P保持不變（定壓），則W=PDV>0。對于理想氣體定溫膨脹，即使壓力不是恒定值，只要體積增加，根據狀態(tài)方程P=nRT/V，壓力必然減小，但PV乘積（即W=∫PdV）仍然會大于零，因此系統必然對外做功。6.焓的變化量等于定溫過程中的熱量傳遞。（）答案：錯誤解析：焓H的定義式為H=U+PV。焓的變化量ΔH=ΔU+Δ(PV)。在定溫過程（ΔT=0）中，理想氣體的內能變化ΔU=0。但對于一般系統或非理想氣體，定溫過程中體積也可能變化，導致PV項變化，因此ΔH不一定等于零。即使在理想氣體定溫過程中，雖然ΔU=0，但PV項仍可能變化，所以ΔH=0，但ΔH不等于定溫過程的熱量傳遞Q。正確的熱力學第一定律定溫過程形式為ΔU=Q-W，而ΔH=Q_p=ΔU+PΔV，只有定壓過程才滿足ΔH=Q_p。7.熵減小的過程不可能自發(fā)發(fā)生。（）答案：正確解析：根據熱力學第二定律的熵增原理，