2025 年大学热学（热学研究）试题及答案

2025年大学热学（热学研究）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）1.关于理想气体的内能，下列说法正确的是（）A.理想气体的内能只与温度有关B.理想气体的内能只与体积有关C.理想气体的内能与温度和体积都有关D.理想气体的内能与温度、体积和压强都有关2.一定质量的理想气体，在等温膨胀过程中（）A.气体对外做功，内能减少B.气体对外做功，内能增加C.气体对外做功，内能不变D.外界对气体做功，内能不变3.对于一定质量的理想气体，下列说法正确的是（）A.当气体温度升高时，气体的内能一定增大B.当气体体积增大时，气体的内能一定减小C.当气体压强增大时，气体的内能一定增大D.当气体温度、体积和压强都变化时，气体的内能一定变化4.一卡诺热机在两个不同温度之间的热源之间工作，当工作物质为理想气体时，热机效率为η，若改用其他工作物质，效率将（）A.减少B.增加C.不变D.无法确定5.关于热传递，下列说法正确的是（）A.热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体B.热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体C.热量总是从质量大的物体传递到质量小的物体D.热量总是从分子数多的物体传递到分子数少的物体6.一定质量的理想气体，经历如图所示的循环过程，其中ab、bc、ca分别为等温、等容、等压过程，则在整个循环过程中（）A.气体对外界做功B.气体内能增加C.气体从外界吸收热量D.气体向外界放出热量7.已知某理想气体的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则单位体积内气体分子数为（）A.NA/MB.MNA/ρC.ρNA/MD.M/ρNA8.关于布朗运动，下列说法正确的是（）A.布朗运动就是分子的无规则运动B.布朗运动是液体分子无规则运动的反映C.布朗运动的激烈程度与温度无关D.在室内看到的尘埃不停地运动就是布朗运动9.一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，其变化过程的p-V图像如图所示，则该过程中（）A.气体对外做功，内能增加B.气体对外做功，内能减少C.外界对气体做功，内能增加D.外界对气体做功，内能减少10.关于热力学第二定律，下列说法正确的是（）A.热量不能自发地从低温物体传到高温物体B.不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化C.一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行D.以上说法都正确二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题有多个正确答案，请将正确答案填在括号内，少选得3分，选错不得分）1.下列关于内能的说法正确的是（）A.物体的内能是物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和B.物体的内能与物体的温度、体积、物质的量等因素有关C.当物体的温度升高时，物体的内能一定增加D.当物体的体积增大时，物体的内能一定增加2.一定质量的理想气体，在压强不变的情况下，体积增大，则（）A.气体对外做功B.气体内能增加C.气体吸收热量D.气体分子平均动能减小3.关于热机，下列说法正确的是（）A.热机是把内能转化为机械能的装置B.热机的效率可以达到100%C.热机的效率越高，在做功同样多的情况下，消耗的燃料越少D.一般情况下，柴油机的效率比汽油机的效率高4.关于热力学温标，下列说法正确的是（）A.热力学温标是一种绝对温标B.热力学温标的零点是-273.15℃C.热力学温标与摄氏温标的关系是T=t+273.15KD.热力学温标与摄氏温标的温度变化量是相同的5.下列现象中，属于分子热运动的是（）A.布朗运动B.扩散现象C.油膜法估测分子大小D.气体压强的产生三、判断题（总共10题，每题2分，请判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”）1.理想气体的分子间没有相互作用力。（）2.一定质量的理想气体，温度升高时，压强一定增大。（）3.热传递的实质是内能的转移。（）4.卡诺热机的效率只与两个热源的温度有关。（）5.内能不同的物体，它们的分子平均动能可能相同。（）6.气体的压强是由气体分子间的斥力产生的。（）7.布朗运动是液体分子的运动，而不是悬浮微粒的运动。（）8.热力学第二定律表明，自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。（）9.当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，且斥力减小得更快。（）10.一定质量的理想气体，在等温压缩过程中，气体的内能不变，外界对气体做功，气体向外界放出热量。（）四、简答题（总共3题，每题10分，请简要回答下列问题）1.简述理想气体状态方程的内容，并说明其适用条件。2.什么是热力学第一定律？它的数学表达式是什么？并说明其物理意义。3.请解释一下熵增加原理，并说明它与热力学第二定律的关系。五、计算题（总共2题，每题15分，请写出必要的文字说明、公式和计算步骤）1.一定质量的理想气体，初始状态的压强为p1=1atm，体积为V1=2L，温度为T1=27℃。经过一个等温膨胀过程，体积变为V2=\MERGEFORMATINET4L，然后再经过一个等压压缩过程，体积回到V1。求：（1）等温膨胀过程中气体对外做的功；（2）等压压缩过程中气体放出的热量。2.一卡诺热机工作在温度为T1=500K和T2=300K的两个热源之间，求：（1）热机的效率；（2）若热机从高温热源吸收热量Q1=\MERGEFORMATINET1000J，求热机对外做的功W和向低温热源放出的热量Q2。答案：一、选择题1.A2.C3.A4.C5.B6.C7.C8.B9.A10.D二、多项选择题1.ABC2.ABC3.ACD4.ACD5.ABD三、判断题1.√2.×3.√4.√5.√6.×7.×8.√9.√10.√四、简答题1.理想气体状态方程为pV=νRT，其中p为压强，V为体积，ν为物质的量，R为普适气体常量，T为热力学温度。适用条件：理想气体，且处于平衡态。2.热力学第一定律：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。数学表达式：ΔU=Q+W。物理意义：能量守恒。3.熵增加原理：孤立系统的熵永不减少。它是热力学第二定律的一种表述形式，表明自然界中与热现象有关的宏观过程具有方向性，总是朝着熵增加的方向进行。五、计算题1.（1）等温膨胀：W=p1V1ln(V2/V1)=1×\MERGEFORMATINET1.013×10^5×2×10^-3×ln(4/2)J=1.4×10^2J。（2）等温膨胀后压强p2=p1V1/V2=0.5atm。等压压缩：Q=νCpdT，T1=300K，T2=150K，Cv=\MERGEFORMATINET3R/2，Cp=\MERGEFORMATINET5R/2，先求ν=p1V1/(RT1)=0.081mol，Q=0.081×\MERGEF