1、
2025年大学物理（熵增原理）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）
（总共6题，每题5分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）
w1. 关于熵增原理，以下说法正确的是（ ）
A. 系统的熵只能增加不能减少
B. 孤立系统的熵永不减少
C. 非孤立系统的熵一定增加
D. 开放系统的熵不会改变
答案：B
w2. 熵增原理表明（ ）
A. 自然界的一切过程都是可逆的
B. 自然界的一切过程都是不可逆的
C. 只有在孤立系统中，过程才是不可逆的
D. 只
2、有在非孤立系统中，过程才是不可逆的
答案：B
w3. 对于一个孤立系统内发生的过程，以下说法正确的是（ ）
A. 系统的内能一定增加
B. 系统的熵一定增加
C. 系统的温度一定升高
D. 系统的压强一定增大
答案：B
w4. 熵是系统的一个状态函数，表示系统的（ ）
A. 能量多少
B. 无序程度
C. 有序程度
D. 热量传递
答案：B
w5. 以下哪种情况体现了熵增原理（ ）
A. 水在低温下结冰
B. 热量从高温物体传向低温物体
C. 气体在真空中自由膨胀
D. 物体在光滑水平面上匀速运动
答案：C
w6. 一个绝热容器内
3、的气体经历一个不可逆过程后，其熵（ ）
A. 不变
B. 减小
C. 增加
D. 可能增加也可能减小
答案：C
第II卷（非选择题，共70分）
简答题（共20分）
（总共2题，每题10分）
w7. 简述熵增原理的内容，并说明其在实际中的一些应用。
答：熵增原理指出，孤立系统的熵永不减少。在实际中，比如热传递过程，热量自发地从高温物体传向低温物体，这个过程是不可逆的，系统的熵增加。又如，气体的自由膨胀，气体在没有外界阻碍下向真空扩散，这也是一个熵增加的过程。在热力学中，熵增原理可用于判断过程的方向性等。
w8. 从熵增原理的角度解释为什么自然界中自发的宏观过程
4、都是不可逆的。
答：根据熵增原理，孤立系统的熵总是朝着增加的方向发展。自发的宏观过程往往是在一定程度上类似于孤立系统中的过程。比如热传导，热量从高温到低温传递，这个过程中系统的无序程度增加，熵增加。如果要让它逆向进行，就需要外界对系统做功，这就破坏了系统的“孤立”条件，所以自发的宏观过程都是不可逆的，因为其熵是增加的，要逆向就违背了熵增原理。
计算题（共20分）
（总共2题，每题10分）
w9. 一定量的理想气体在等温膨胀过程中，体积从V₁膨胀到V₂，求此过程中气体的熵变。已知该理想气体的物质的量为n，温度为T。
解：对于理想气体等温膨胀过程，熵变公式为ΔS = nRln(V
5、₂/V₁)。因为是等温膨胀，温度T不变，物质的量n已知，R为普适气体常量。将已知条件代入公式，即可得到熵变的值为nRln(V₂/V₁)。
w10. 一孤立系统内有两个物体，质量分别为m₁和m₂，比热容分别为c₁和c₂，初始温度分别为T₁和T₂，求系统达到热平衡后的熵变。
解：首先根据热平衡方程m₁c₁(T - T₁) = m₂c₂(T₂ - T)，求出平衡温度T。然后分别计算两个物体的熵变，对于物体m₁，熵变ΔS₁ = m₁c₁ln(T/T₁)；对于物体m₂，熵变ΔS₂ = m₂c₂ln(T/T₂)。系统的总熵变ΔS = ΔS₁ + ΔS₂ = m₁c₁ln(T/T₁) + m₂c₂l
6、n(T/T₂)。通过热平衡方程求出T后代入此式即可算出具体熵变值。
论述题（共15分）
w11. 结合熵增原理，谈谈对宇宙演化的认识。
答：根据熵增原理，孤立系统的熵不断增加，意味着系统的无序程度越来越高。宇宙可以看作是一个极其庞大的孤立系统。随着时间的推移，宇宙中的各种有序结构逐渐向无序发展。例如，恒星会逐渐消耗能量，最终走向死亡，星系也会在引力等作用下发生变化。从微观角度看，物质的分布会越来越均匀。这表明宇宙在不断地走向更加无序的状态，熵持续增加。这一过程也反映了宇宙演化的一种趋势，即从相对有序走向无序，能量逐渐耗散，最终可能达到一种热寂状态，所有的能量都均匀分布，不再有宏观的有
7、序变化。
材料分析题（共15分）
w12. 材料：一个封闭的容器内有一定量的气体，初始时气体处于平衡态。现在对容器进行缓慢加热，气体吸收热量后体积膨胀。已知气体的摩尔数为n，比热容为C，初始温度为T₁，加热后温度变为T₂，体积从V₁变为V₂。
问题：分析此过程中气体的熵变情况，并说明熵变的原因。
答：首先计算气体的熵变。对于等压过程，熵变公式为ΔS = nC ln(T₂/T₁) + nR ln(V₂/V₁)。气体吸收热量温度升高以及体积膨胀这两个因素导致了熵变。温度升高使得分子热运动加剧，无序程度增加，熵增加；体积膨胀，气体分子占据空间增大，分布更加无序，熵也增加。所以综合这两个因素，气体的熵变由这两部分组成，通过上述公式可以计算出具体的熵变值。
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