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工程热力学基础概念试题及答案

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1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。

2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。

一、选择题

1.热力学第一定律的内容是：

（1）能量守恒定律

（2）热力做功与热量相等

（3）热量与温度变化成比例

（4）内能等于热能与做功之和

2.下列哪个物理量属于状态量：

（1）功

（2）热量

（3）温度

（4）体积

3.下列哪个过程是不可逆的：

（1）等温过程

（2）绝热过程

（3）定容过程

（4）自由膨胀过程

4.理想气体的状态方程为：

（1）pV=nRT

（2）pV=mRT

（3）pV=nR/T

（4）pV=mR/T

5.在理想气体绝热膨胀过程中，下列哪个说法是错误的：

（1）温度降低

（2）内能减少

（3）熵增加

（4）外界做功

答案及解题思路：

1.答案：（1）能量守恒定律

解题思路：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学系统中的具体表现，表明在一个封闭系统中，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。

2.答案：（3）温度

解题思路：状态量是指系统状态不变的物理量，与系统过程无关。温度是描述系统状态的物理量，与系统过程无关，因此属于状态量。

3.答案：（4）自由膨胀过程

解题思路：不可逆过程是指系统在经历过程后无法自发回到初始状态的过程。自由膨胀过程中，气体从高压区向低压区自由膨胀，无法自发回到初始状态，因此是不可逆的。

4.答案：（1）pV=nRT

解题思路：理想气体的状态方程是描述理想气体状态之间关系的方程，其中p代表压强，V代表体积，n代表物质的量，R是理想气体常数，T是温度。这个方程是理想气体状态方程的标准形式。

5.答案：（3）熵增加

解题思路：在理想气体绝热膨胀过程中，系统对外界做功，导致内能减少，温度降低。但根据热力学第二定律，熵是衡量系统无序程度的物理量，系统熵增加，因此选项（3）是错误的。

二、填空题

1.热力学第二定律的克劳修斯表述是：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。

2.摩尔比热容表示在等压过程中，1摩尔气体温度升高1K所吸收的热量，单位是J/(mol·K)。

3.卡诺热机的效率公式为：\(\eta=1\frac{T_c}{T_h}\)，其中\(T_c\)是冷源温度，\(T_h\)是热源温度。

4.下列哪个过程是不可逆的：气体膨胀到真空、热传导过程、不可逆混合过程。

5.下列哪个过程是等压过程：气体在恒定压力下加热、理想气体在恒定压力下体积变化、水在恒定压力下沸腾。

答案及解题思路：

1.答案：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响。

解题思路：根据克劳修斯表述，热力学第二定律指出热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，除非有外部做功。

2.答案：J/(mol·K)

解题思路：摩尔比热容是热力学中的一个基本概念，它定义了在等压条件下，1摩尔物质温度升高1K所需的热量。

3.答案：\(\eta=1\frac{T_c}{T_h}\)

解题思路：卡诺热机的效率公式基于热力学第二定律，表明效率取决于热源和冷源的温度。

4.答案：气体膨胀到真空、热传导过程、不可逆混合过程

解题思路：不可逆过程是指在过程中熵增加，无法通过逆向过程完全恢复到初始状态。

5.答案：气体在恒定压力下加热、理想气体在恒定压力下体积变化、水在恒定压力下沸腾

解题思路：等压过程是指系统在恒定压力下进行的热力学过程，压力不变是等压过程的关键特征。

三、判断题

1.两个物体相互接触，且存在温差时，热量会自动从高温物体传到低温物体。

答案：正确。

解题思路：根据热传导的基本原理，热量总是从高温物体传递到低温物体，直到两者达到热平衡。这是热力学中一个基本的热传导定律。

2.热力学第一定律说明能量守恒定律。

答案：正确。

解题思路：热力学第一定律，也称为能量守恒定律，指出在一个封闭系统中，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

3.所有热机的效率都不可能超过卡诺热机的效率。

答案：正确。

解题思路：卡诺热机是一个理想化的热机，其效率仅由高温热源和低温冷源的温度决定，而不受具体工作物质的影响。根据热力学第二定律，任何实际热机的效率都不可能超过卡