2026年理学硕士热力学测验重点试题及真题

2026年理学硕士热力学测验重点试题及真题考试时长：120分钟满分：100分一、判断题（总共10题，每题2分，总分20分）1.热力学第一定律的数学表达式ΔU=Q-W适用于任何热力学过程。2.理想气体的内能仅与温度有关，与体积无关。3.熵增原理表明，孤立系统的熵在任何可逆过程中保持不变。4.热机效率η=1-TC/TH适用于所有热机，其中TC和TH分别为低温热源和高温热源的温度。5.焦耳实验证明了热力学第二定律的克劳修斯表述。6.等温过程中，系统的内能变化ΔU=0。7.理想气体的绝热可逆过程遵循泊松方程PV^γ=常数。8.热力学第三定律指出，绝对零度无法达到。9.卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。10.熵是系统混乱程度的量度，混乱度越大，熵值越高。二、单选题（总共10题，每题2分，总分20分）1.下列哪个物理量是状态函数？（A）功（B）热量（C）焓（D）冲量A.功B.热量C.焓D.冲量2.理想气体在等压膨胀过程中，其内能变化ΔU为（A）。A.正值B.负值C.零D.无法确定3.热力学第二定律的克劳修斯表述正确的是（B）。A.热量可以自发地从低温物体传到高温物体B.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体C.热机效率可以达到100%D.孤立系统的熵总是减少的4.理想气体在绝热自由膨胀过程中，其内能变化ΔU为（C）。A.正值B.负值C.零D.无法确定5.熵增原理适用于（A）。A.孤立系统B.开放系统C.封闭系统D.以上皆非6.热机效率最高的循环是（C）。A.卡诺循环B.焓-熵图循环C.理想气体循环D.等温循环7.等温过程中，系统的焓变ΔH为（B）。A.正值B.零C.负值D.无法确定8.理想气体的绝热可逆过程遵循（A）。A.泊松方程PV^γ=常数B.焦耳定律C.热力学第一定律D.熵增原理9.热力学第三定律指出，当温度趋近于绝对零度时，系统的熵（C）。A.趋近于无穷大B.趋近于零C.趋近于一个常数D.无法确定10.卡诺循环的效率η=1-TC/TH适用于（A）。A.可逆热机B.不可逆热机C.等温过程D.绝热过程三、多选题（总共10题，每题2分，总分20分）1.下列哪些是热力学状态函数？（ABCD）A.内能B.熵C.焓D.温度E.功2.热力学第一定律适用于（ABCD）。A.可逆过程B.不可逆过程C.静态过程D.动态过程E.等温过程3.理想气体的绝热过程可以是（AC）。A.可逆过程B.不可逆过程C.静态过程D.动态过程E.等温过程4.热力学第二定律的数学表达式为（AB）。A.ΔS≥0（孤立系统）B.ΔS=Q/T（可逆过程）C.ΔU=Q-WD.PV=nRTE.熵是状态函数5.热机效率η=1-TC/TH适用于（AB）。A.可逆热机B.理想热机C.等温热机D.绝热热机E.焦耳热机6.熵增原理适用于（AC）。A.孤立系统B.开放系统C.静态过程D.动态过程E.等温过程7.理想气体的等压过程，下列哪些物理量可能变化？（ABCD）A.内能B.熵C.焓D.体积E.温度8.热力学第三定律指出，当温度趋近于绝对零度时，系统的熵（AB）。A.趋近于一个常数B.趋近于零C.趋近于无穷大D.无法确定E.趋近于负无穷大9.卡诺循环由哪些过程组成？（ABCD）A.等温膨胀B.绝热膨胀C.等温压缩D.绝热压缩E.等压过程10.热力学状态函数的性质包括（ABCD）。A.只与状态有关，与过程无关B.微分形式为全微分C.积分值只与初末态有关D.可以通过实验测量E.与时间有关四、简答题（总共3题，每题4分，总分12分）1.简述热力学第一定律的物理意义及其数学表达式。2.解释什么是熵，并说明熵增原理的适用范围。3.简述卡诺循环的四个过程及其特点。五、应用题（总共2题，每题9分，总分18分）1.1摩尔理想气体从初态（P1=2atm，V1=10L）等温膨胀到末态（P2=1atm，V2=20L），求系统的内能变化ΔU、焓变ΔH和对外做功W。已知理想气体常数R=0.0821L·atm/(mol·K)，温度T=300K。2.一可逆卡诺热机工作在高温热源TH=600K和低温热源TC=300K之间，从高温热源吸热QH=1000J，求该热机的效率η以及向低温热源放热QC的量。【标准答案及解析】一、判断题1.√2.√3.√4.√5.×（焦耳实验证明热力学第一定律）6.√7.√8.√9.√10.√二、单选题1.C2.A3.B4.C5.A6.A7.B8.A9.B10.A三、多选题1.ABCD2.ABCD3.AC4.AB5.AB6.AC7.ABCD8.AB9.ABCD10.ABCD四、简答题1.热力学第一定律的物理意义是能量守恒定律在热力学中的体现，即能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。数学表达式为ΔU=Q-W，其中ΔU为内能变化，Q为系统吸收的热量，W为系统对外做功。2.熵是系统混乱程度的量度，熵增原理表明孤立系统的熵在任何可逆过程中保持不变，在不可逆过程中增加。熵增原理适用于孤立系统。3.卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成：等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩、绝热压缩。其特点是无耗散，效率最高。五、应用题1.解：-内能变化ΔU=0（理想气体等温过程）-焓变ΔH=0（理想气体等温过程）-对外做功W=Q=RTln(V2/V1)=0.0821×300×ln(20/10)=24.45J2.解：-效率η=1-TC/TH=1-3