2025年大学第一学年（能源与动力工程）热力学基础阶段测试题及答案.doc

2025年大学第一学年（能源与动力工程）热力学基础阶段测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案填写在题目后面的括号内。

1. 关于热力学第零定律，以下说法正确的是（ ）
A. 如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡
B. 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变
C. 不可能从单一热源吸取热量，并将这热量完全变为功，而不产生其他影响
D. 一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行

答案：A

2. 对于理想气体的内能，下列说法正确的是（ ）
A. 理想气体的内能只与温度有关
B. 理想气体的内能与体积有关
C. 理想气体的内能与压强有关
D. 理想气体的内能与物质的量有关

答案：AD

3. 一定质量的理想气体，在等温膨胀过程中（ ）
A. 气体对外做功，内能不变
B. 气体吸收热量，内能增加
C. 气体对外做功，内能减少
D. 气体吸收热量，内能减少

答案：A

4. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A。其中，A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程。该循环过程中，下列说法正确的是（ ）
A. A→B过程中，气体对外界做功
B. B→C过程中，气体分子的平均动能增大
C. C→D过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增多
D. D→A过程中，气体分子的速率分布曲线不发生变化

答案：A

5. 关于热机，下列说法正确的是（ ）
A. 热机是把机械能转化为内能的装置
B. 热机的效率可以达到100%
C. 第一类永动机是不可能制成的，因为它违反了能量守恒定律
D. 第二类永动机是不可能制成的，因为它违反了热力学第一定律

答案：C

6. 一定质量的理想气体，其状态变化过程的p-V图象如图所示。其中，A→B为等温过程，B→C为等容过程，C→A为等压过程。则（ ）
A. A→B过程中，气体温度不变，内能不变
B. B→C过程中，气体温度升高，内能增加
C. C→A过程中，气体温度降低，内能减少
D. 整个循环过程中，气体对外界做功，内能减少

答案：ABC

第II卷（非选择题 共70分）

（总共3题，每题10分，答题要求）
答题要求：请根据题目要求，简要回答问题。

7. 简述热力学第二定律的两种表述及其意义。

8. 一定质量的理想气体，从状态A(p1，V1，T1)变化到状态B(p2，V2，T2)。已知该过程中气体吸收热量Q，对外做功W。请根据热力学第一定律，推导该过程中气体内能的变化量ΔU。

9. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A出发，经过等压膨胀过程AB到达状态B，再经过绝热压缩过程BC到达状态C，最后经过等温膨胀过程CA回到状态A。请在p-V图象上画出该循环过程，并分析该循环过程中气体对外界所做的功W、气体吸收的热量Q以及气体内能的变化量ΔU。

（总共2题，每题20分，答题要求）
答题要求：请根据题目所给材料，回答问题。

材料：在能源与动力工程领域，热力学基础是非常重要的知识。热机是利用内能做功的机械，它在工业生产、交通运输等方面有着广泛的应用。例如，汽车发动机就是一种热机，它通过燃烧燃料产生高温高压气体，推动活塞做功，从而使汽车前进。

10. 请分析热机效率的影响因素，并说明如何提高热机效率。

11. 结合材料，谈谈热力学基础在能源与动力工程领域的重要性。

（总共1题，每题10分，答题要求）
答题要求：请根据题目要求，写一篇短文。

12. 请阐述你对热力学第零定律、第一定律和第二定律之间关系的理解。

答案：
7. 热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，并将这热量完全变为功，而不产生其他影响。意义在于揭示了自然界中与热现象有关的宏观过程具有方向性，是热力学的重要理论基础，对理解热传递、热功转换等过程的限制及方向有着关键作用。
8. 根据热力学第一定律ΔU = Q - W，已知气体吸收热量Q，对外做功W，所以该过程中气体内能的变化量ΔU = Q - W。
9. 略（需画出p-V图象并分析，这里无法详细呈现图象及分析过程）。
10. 热机效率的影响因素包括：燃料燃烧是否充分，若不充分会浪费燃料降低效率；废气带走的热量，这部分热量损失会降低效率；散热损失等。提高热机效率的方法有：让燃料充分燃烧，可通过改进燃烧装置等实现；减少废气带走的热量，例如采用高效的热交换器回收热量；减少散热损失，对热机进行良好的保温等。
11. 热力学基础在能源与动力工程领域至关重要。热机是该领域重要应用之一，其原理基于热力学知识。通过研究热力学基础，能理解热机中能量转化和传递规律，从而优化热机设计提高效率，减少能源浪费。在能源利用、动力设备研发等方面，热力学基础为技术创新和能源合理利用提供了理论支撑，推动着该领域不断发展进步。
12. 热力学第零定律为温度的定义和测量提供了基础，它使温度有了明确的物理意义，为后续热力学定律的研究奠定了基础。第一定律阐述了能量守恒与转化关系，是能量层面的基本规律。第二定律则揭示了热现象宏观过程的方向性。它们相互关联，第零定律是基础铺垫，第一定律从能量角度规范了系统变化，第二定律进一步限定了热相关过程的方向，共同构建了完整的热力学理论体系，对理解和研究热现象及能量转化等具有不可替代的作用。