2026年热力动力学考试题及答案

2026年热力动力学考试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）1.理想气体的内能取决于（）A.温度B.体积C.压强D.质量2.准静态过程的特点是（）A.过程进行得无限快B.过程中系统始终无限接近于平衡态C.过程中无能量变化D.过程中系统与外界无物质交换3.下列哪个物理量不是状态函数（）A.内能B.功C.温度D.压强4.热机的效率定义为（）A.输出功与输入热量之比B.输入热量与输出功之比C.输出功与内能变化之比D.内能变化与输出功之比5.卡诺循环由（）组成。A.两个等温过程和两个等压过程B.两个等温过程和两个绝热过程C.两个等压过程和两个绝热过程D.两个等容过程和两个绝热过程6.热力学第二定律的克劳修斯表述是（）A.不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其他影响B.热量不能自动地从低温物体传向高温物体C.一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的D.气体向真空的自由膨胀是不可逆的7.理想气体等温膨胀过程中（）A.内能增加，对外做功B.内能减少，吸收热量C.内能不变，对外做功D.内能不变，外界对气体做功8.一个孤立系统的熵（）A.总是不变B.总是减小C.总是增大D.可以增大、减小或不变9.等压过程中，系统吸收的热量等于（）A.内能的增量B.对外做的功C.焓的增量D.内能增量与对外做功之和10.某理想气体经历绝热压缩过程，其温度（）A.升高B.降低C.不变D.无法确定答案：1.A2.B3.B4.A5.B6.B7.C8.C9.C10.A二、多项选择题（每题2分，共20分）1.下列属于热力学基本定律的有（）A.热力学第零定律B.热力学第一定律C.热力学第二定律D.热力学第三定律2.影响理想气体压强的因素有（）A.分子的平均动能B.分子数密度C.气体的体积D.气体的质量3.下列过程可能是可逆过程的有（）A.无摩擦的准静态过程B.气体的自由膨胀过程C.热传导过程（温差无限小）D.等压过程（无摩擦）4.关于内能，以下说法正确的是（）A.内能是系统的状态函数B.理想气体的内能只与温度有关C.内能的变化与过程无关D.内能包括分子的动能和分子间的势能5.热机循环包含的过程可能有（）A.等温过程B.等压过程C.等容过程D.绝热过程6.下列关于熵的说法正确的是（）A.熵是状态函数B.孤立系统的熵永不减小C.熵增原理可判断过程的方向性D.可逆过程熵不变7.等容过程的特点有（）A.系统对外做功为零B.吸收的热量等于内能的增量C.压强不变D.体积不变8.以下哪些现象体现了热力学第二定律（）A.热量自发从高温物体传向低温物体B.摩擦生热过程的不可逆性C.气体向真空自由膨胀不能自发恢复原状D.水往低处流9.对于理想气体，下列关系正确的是（）A.\(pV=\nuRT\)B.\(E=\frac{i}{2}\nuRT\)（\(i\)为自由度）C.\(Q_{p}=\nuC_{p,m}\DeltaT\)D.\(Q_{V}=\nuC_{V,m}\DeltaT\)10.热力学过程中，与热量相关的因素有（）A.过程的路径B.温度变化C.系统的比热容D.系统的内能变化答案：1.ABCD2.AB3.ACD4.ABD5.ABCD6.ABC7.ABD8.ABC9.ABCD10.ABCD三、判断题（每题2分，共20分）1.温度是大量分子热运动平均动能的标志。（）2.准静态过程一定是可逆过程。（）3.系统对外做功，其内能一定减小。（）4.热机的效率可以达到100%。（）5.热量可以自发地从低温物体传向高温物体。（）6.熵增加的过程一定是不可逆过程。（）7.理想气体的比热容与过程有关。（）8.绝热过程中系统与外界无热量交换。（）9.等压过程中，系统的焓不变。（）10.一切自发过程都是不可逆的。（）答案：1.√2.×3.×4.×5.×6.×7.√8.√9.×10.√四、简答题（每题5分，共20分）1.简述热力学第一定律的内容。答案：热力学第一定律即能量守恒定律，表述为：系统从外界吸收的热量等于系统内能的增量与系统对外做功之和，即\(Q=\DeltaE+W\)。2.什么是卡诺定理？答案：卡诺定理指出，在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机，其效率都相等，与工作物质无关；在相同高温热源与相同低温热源之间工作的一切不可逆热机，其效率都不可能大于可逆热机的效率。3.简述熵的物理意义。答案：熵是描述系统无序程度的物理量。系统的无序程度越高，熵越大。熵增原理表明孤立系统总是朝着熵增大的方向发展，反映了自然过程的方向性。4.说明理想气体状态方程中各物理量的含义。答案：理想气体状态方程\(pV=\nuRT\)，\(p\)是压强，\(V\)是体积，\(\nu\)是物质的量，\(T\)是热力学温度，\(R\)是普适气体常量。它描述了理想气体状态参量间的关系。五、讨论题（每题5分，共20分）1.讨论热机效率与哪些因素有关，并分析提高热机效率的途径。答案：热机效率与高温热源温度\(T_{1}\)、低温热源温度\(T_{2}\)有关，\(\eta=1-\frac{T_{2}}{T_{1}}\)。提高途径：提高高温热源温度，降低低温热源温度；使热机尽量接近可逆循环；减少各种不可逆因素，如摩擦、散热等。2.结合生活实例，谈谈对热力学第二定律的理解。答案：如热传递，热量自发从高温物体传向低温物体，不会自发反向传递；又如汽车制动，机械能转化为内能，不会自发地由内能再转化回机械能。这些都体现了自然过程具有方向性，符合热力学第二定律。3.讨论可逆过程和不可逆过程的区别及实际意义。答案：区别：可逆过程中系统和外界能同时恢复原状，不可逆过程不能。实际意义：可逆过程是理想模型，可作为对比标准衡量实际过程的完善程度；了解不可逆过程有助于认识实际过程