專升本理工科專業(yè)2025年熱力學模擬試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。請將正確選項前的字母填在答題卡相應位置。）1.下列物理量中，屬于狀態(tài)函數(shù)的是（）。A.功(W)B.熱量(Q)C.內能(U)D.體積(V)2.熱力學第一定律的數(shù)學表達式ΔU=Q+W的適用范圍是（）。A.僅適用于理想氣體的可逆絕熱過程B.僅適用于理想氣體的等溫過程C.適用于一切熱力學系統(tǒng)的一切過程D.僅適用于理想氣體的可逆等壓過程3.一定量的理想氣體，從狀態(tài)A經歷一等溫過程到達狀態(tài)B，再經歷一絕熱過程到達狀態(tài)C。下列說法正確的是（）。A.氣體在等溫過程中吸收了熱量，內能增加B.氣體在絕熱過程中內能不變C.氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B再到達狀態(tài)C，總熵不變D.氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B做正功，從狀態(tài)B到狀態(tài)C不做功4.下列哪個過程一定是可逆過程？（）A.熱傳導B.絕熱自由膨脹C.恒溫下理想氣體的等溫壓縮D.氣體向真空的自由膨脹5.熱力學第二定律克勞修斯表述的正確說法是（）。A.熱量可以自動地從低溫物體傳到高溫物體B.不可能從單一熱源吸熱使之完全變?yōu)楣Χ划a生其他影響C.熱量不可能從低溫物體傳到高溫物體D.一切自發(fā)過程都是不可逆的6.對于理想氣體，下列哪個量是狀態(tài)函數(shù)？（）A.比功B.比焓C.壓強D.熱力學概率7.1摩爾的理想氣體，在恒定壓強下溫度從300K升高到600K，其內能增加（設R=8.314J/(mol·K)）。（）A.8.314JB.2494JC.4988JD.0J8.下列說法正確的是（）。A.系統(tǒng)經歷了一個不可逆過程，其熵必然增加B.系統(tǒng)經歷了一個可逆絕熱過程，其熵必然不變C.系統(tǒng)經歷了一個可逆過程，其熵必然增加D.系統(tǒng)經歷了一個不可逆過程，其熵必然不變9.某熱機在高溫熱源和低溫熱源之間工作，其最大效率取決于（）。A.兩個熱源的溫度差B.兩個熱源的溫度絕對值C.熱機的工作物質D.熱機的工作過程是否可逆10.1摩爾理想氣體，從初態(tài)（P?,V?,T?）經歷一等溫膨脹到末態(tài)（P?,V?,T?），氣體對外做功為W。下列說法正確的是（）。A.W=nRT?ln(V?/V?)B.W=nRT?ln(V?/V?)C.W=ΔUD.W=Q二、填空題（每小題2分，共20分。請將答案填在答題卡相應位置。）1.熱力學第一定律的物理意義是__________________________。2.理想氣體狀態(tài)方程為__________________________。3.1摩爾理想氣體，在恒定體積下溫度升高1K，內能增加__________________________（設R=8.314J/(mol·K)）。4.熱力學第二定律的開爾文表述為__________________________。5.熵是__________________________的度量。6.氣體從狀態(tài)A（P?,V?）經過一個可逆絕熱過程到達狀態(tài)B（P?,V?），其溫度從T?變?yōu)門?，則T?/T?=________________________。7.理想氣體的等壓摩爾熱容c?與等容摩爾熱容c?的關系為c?-c?=________________________。8.卡諾熱機的效率公式為η=1-________________________。9.熱力學第三定律的內容是__________________________。10.系統(tǒng)從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，無論經過可逆過程還是不可逆過程，其熵變總是等于A到B的任一可逆過程的熱溫商之和，即ΔS=∫?2________________________。三、計算題（共60分。請寫出必要的公式、推導過程和計算結果。）1.（10分）1摩爾理想氣體，從初態(tài)（10atm,10L）經過一等溫膨脹過程，體積變?yōu)?0L。氣體對外做功多少？（設R=0.08206L·atm/(mol·K)，1atm=101.325kPa）2.（10分）1摩爾理想氣體，從初態(tài)（2atm,20L）經歷一等壓壓縮過程，體積變?yōu)?0L，壓強不變。氣體吸收或放出了多少熱量？（設理想氣體的c?=12.5J/(mol·K),c?=20.8J/(mol·K)）3.（10分）1摩爾理想氣體，從狀態(tài)A（P?=2atm,V?=10L,T?=300K）經歷一個絕熱過程到達狀態(tài)B（P?=5atm）。求氣體在狀態(tài)B的溫度T?和內能變化量ΔU。（設γ=1.4）4.（15分）一個可逆卡諾熱機，工作在溫度為500K的高溫熱源和溫度為300K的低溫熱源之間。若該熱機在一個循環(huán)中從高溫熱源吸熱1000J，求：(1)該熱機的效率是多少？(2)該熱機在一個循環(huán)中對外做功多少？(3)該熱機向低溫熱源放熱多少？5.（15分）1摩爾理想氣體，從狀態(tài)A（P?=1atm,V?=10L,T?=300K）出發(fā)，經歷以下過程：(1)恒溫膨脹到體積V?=40L；(2)恒容冷卻到壓強P?=0.5atm；(3)恒壓壓縮回到狀態(tài)A。求整個循環(huán)過程中系統(tǒng)吸收的總熱量Q和放出的總熱量Q。（設R=8.314J/(mol·K)）試卷答案一、選擇題1.C2.C3.D4.C5.D6.C7.C8.B9.B10.A二、填空題1.能量守恒與轉化2.PV=nRT或P?V?=P?V?(T?/T?)3.8.314J4.不可能從單一熱源吸熱使之完全變?yōu)楣Χ划a生其他影響5.系統(tǒng)混亂程度(或無序度)6.(V?/V?)^(γ-1)7.R8.T?/T?9.不可能使一個物體無限接近絕對零度而進行有限次數(shù)的操作10.dQ/T三、計算題1.解析：等溫過程W=nRTln(V?/V?)W=1mol×8.314J/(mol·K)×300K×ln(50L/10L)W=2494J答：氣體對外做功2494J。2.解析：等壓過程Q=n(c?-c?)ΔT=nRΔTΔT=T?-T?=(P?V?/nR)-(P?V?/nR)=(V?-V?)/(V?/(P?nR))ΔT=(10L-20L)/(20L/(2atm×0.08206L·atm/(mol·K)×1mol))=-50KQ=1mol×8.314J/(mol·K)×(-50K)=-2079J答：氣體放熱2079J。3.解析：絕熱過程Q=0,ΔU=W=nγR(T?-T?)由絕熱方程P?V?^γ=P?V?^γ，得T?(V?^γ/P?^(γ-1))=T?(V?^γ/P?^(γ-1))代入V?=(V?P?/P?)^(1/γ)，得T?=T?(P?/P?)^(1-2/γ)T?=300K×(5atm/2atm)^(1-2/1.4)=300K×(5/2)^(-0.4286)≈194.3KΔU=1mol×1.4×8.314J/(mol·K)×(194.3K-300K)≈-1615J答：T?≈194.3K，ΔU≈-1615J。4.解析：(1)η=1-T?/T?=1-300K/500K=1-0.6=0.4(2)W=ηQ_H=0.4×1000J=400J(3)Q_C=Q_H-W=1000J-400J=600J答：效率0.4；做功400J；放熱600J。5.解析：(1)恒溫過程(A→B):Q?=W?=nRT?ln(V?/V?)Q?=1mol×8.314J/(mol·K)×300K×ln(40L/10L)=2494J(吸熱)(2)恒容過程(B→C):Q?=ΔU?=n(c?-R)ΔT?=n(c?-R)(T?-T?)T?=T?=300K(由A→B),V?=V?=40L,P?=0.5atmT?=P?V?/(P?V?/T?)=(0.5atm×40L)/(1atm×10L)×300K=600KQ?=1mol×(12.5-8.314)J/(mol·K)×(600K-300K)=435.86J(放熱)(3)恒壓過程(C→A):Q?=ΔH?=n(c?)ΔT?=