第十章 热力学定律 测试题
时间：90分钟 满分：100分
第Ⅰ卷(选择题 48分)
一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分)
1．下列实例说明做功改变系统内能的是( )
A．热水袋取暖
B．用双手摩擦给手取暖
C．把手放在火炉旁取暖
D．用嘴对手呵气给手取暖
【解析】 双手摩擦做功，使手的内能增加，感到暖和；A、C、D都是通过热传递来改变系统的内能，选项B正确．
【答案】 B
2．与外界隔绝的、发生变化孤立体系，其总熵的变化是( )
A．不变
B．可能增大或减小
C．总是不增大
D．总是减小
【解析】 据熵增加原理知，在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小．
【答案】 C
3．在研究性学习的过程中，同学们提出了以下四个活动方案，哪些从理论上讲是可行的( )
A．改进热机的生产工艺，总有一天热机的效率可达到100%
B．发明一种制冷设备，使温度降至绝对零度以下
C．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝
D．将房屋顶盖上太阳能板，可直接用太阳能来解决照明和热水问题
【解析】 热机的效率不可能达到100%，A错；绝对零度不可达到，B错；汽车尾气中有害气体不会与空气自动分离，C错；太阳能可以发电和进行加热，D正确．
【答案】 D
4．0 ℃水结成0 ℃的冰，对此过程应用热力学第一定律，以下关系符号的说明正确的是( )
A．Q>0，W>0，ΔU>0
B．Q>0，W<0，ΔU<0
C．Q<0，W<0，ΔU<0
D．Q<0，W>0，ΔU<0
【解析】 对这一过程的判断要注意两点：(1)水结成冰，要放出熔解热．(2)水结成冰，体积要膨胀．据此，可以立即给出判断．
放出熔解热，表示Q<0.体积膨胀，表示物体对外界做功，W<0.因此，只能选择选项C.
第十章热力学定律
知识网络：
一、 功、热与内能
●绝热过程：不从外界吸热，也不向外界传热的热力学过程称为绝热过程。
●内能：内能是物体或若干物体构成的系统内部一切微观粒子的一切运动形式所具有的能量的总和，用字母U表示。
●热传递：两个温度不同的物体相互接触时温度高的物体要降温，温度低的物体要升温，这个过程称之为热传递。
●热传递的方式：热传导、对流热、热辐射。
二、 热力学第一定律、第二定律
第一定律表述：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作的功的和。表达式uWQ
第二定律的表述：一种表述：热量不能自发的从低温物体传到高温物体。另一种表述：（开尔文表述）不可能从单一热库吸收热量，将其全部用来转化成功，而不引起其他的影响。
应用热力学第一定律解题的思路与步骤：
一、明确研究对象是哪个物体或者是哪个热力学系统。
二、别列出物体或系统(吸收或放出的热量)外界对物体或系统。
三、据热力学第一定律列出方程进行求解，应用热力学第一定律计算时，要依照符号法则代入数据，对结果的正负也同样依照规则来解释其意义。
四、几种特殊情况：
若过程是绝热的，即Q=0，则：W=ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加。
若过程中不做功，即W=0，则：Q=ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加。
若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU=0，则:W+Q=0,外界对物体做的功等于物体放出的热量。 符号 W Q u
+ 外界对系统做功 系统从外界吸热 系统内能增加
- 系统对外界做功 系统向外界放热 系统内能减少 对热力学第一定律的理解：
热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种改变内能的方式是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系，此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳。
对热力学第二定律的理解:
① 在热力学第二定律的表述中,自发和不产生其他影响的涵义，自发是指热量从高温物体自发地传给低温物体的方向性，在传递过程中不会对其他物体产生影响或需要借助其他物体提供能量等的帮助。不产生其他影响的涵义是使热量从低温物体传递到高温物体或从单一热源吸收热量全部用来做功，必须通过第三者的帮助，这里的帮助是指提供能量等，否则是不可能实现的。
10. 5 把计算结果直接填空:
( 1) 某一定量气体吸热800J , 对外做功500J , 由状态Ⅰ →Ⅱ , 则其内能增量ΔΕ J
2) 1mol 单原子理想气体, 从300K 等体加热至500K, 则吸收热量为
J; 内能增量为J; 对外做功J。
( 3) 10 - 3 kg 氦气吸热1J , 并保持压强不变, 已知其初温T1 = 200K, 则终温T2 = K=。
( 4) 一定量单原子理想气体, 在等压情况下加热, 则所吸收的热量中,
有%消耗在气体对外界做功上。
[分析与解答]
1）已知Q=800J，A=500J，由热力学第一定律，得
ΔΕ=Q-A=300J
2）v=1mol，i=3（单原子），由于等体过程中A=0， 内能增量为
ΔΕ= ivR△T/2=2493J，按热力学第一定律Q=ΔΕ=2493J
3）氦气为单原子气体i=3，,PmC=5R/2，氦的摩尔质量M=4*-310kg，已知m=-310kg，T1=200K，Q=1J，则在等压过程中，Q=mM,PmC△T
得△T=0.19K
T2=T1+△T=200.19K
4）按热力学第一定律ΔΕ=Q-A得
VmAR40%QR+C，
10. 6 压强p = 105 Pa、体积V = 0 . 0082m3 的氮气, 从300K 加热至400K,如加热过程中( 1) 体积不变; ( 2) 压强不变, 问各需热量多少?
哪一个过程所需热量大? 为什么?
[分析与解答]
氮气是双原子分子，i=5
1）体积不变时，QV=v,VmC△T =5 Vr（T2-T1）
由理想气体状态方程 111pVvRT
得QV=5/2 111pVT（T2-T1）=683J
2）压强不变时
得QV=7/2 111pVT（T2-T1）=957J
两者比较，显然等压过程所需的热量较大。这是因为等压过程吸收的热量的一部分用来增加内能，一部分对外做功，而等容过程吸收的热量全部用来增加内能。在增加内能相同的条件下，等压过程还需多吸收一些热量用来对外做功，故所需热量较多。
第 1 页 共 4 页 第十章 热力学定律 测试题（3）
一、本题共15小题，每小题4分，共60分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不选的得0分.
1.下列说法中正确的是：
A．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，因此做功与热传递是没有区别的
B．虽然做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，但我们还是可以通过分析改变前后的物体的内能，来区别是做功还是热传递改变内能的
C．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，表明要使物体的内能发生变化，既可以通过做功来实现，也可以通过热传递来实现
D．做功和热传递在改变内能的效果上是等效的，说明人在出汗散热时，还可以通过对外做功来代替出汗改变内能
2.相互作用的两个物体没有发生热传递，这是因为它们具有有相同的
A．体积 B．热量 C．温度 D．比热
3.下列说法中正确的是 （ ）
A．摩擦生热的过程是不可逆过程
B．气体自由膨胀的过程是不可逆过程
C．由于总能量守恒，所以不会发生能源危机
D．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
4.下面各实例中，用做功方式改变物体内能的是
A．用电炉把冷水烧开
B．锯木头时，锯片和木头发热
C．冬天嘴对着手心吹气，是手暖和起来
D．凹镜对着太阳，放在凹镜焦点上的火柴会燃烧起来
5.下列说法正确的是
A．热量不可能从低温的物体传递给高温的物体
B．热量总是从温度较高的物体传递给温度较低的物体
C．热量不可能能从单一热源吸收热量，然后全部用来做功，而不引起其他变化
D．第二类永动机失败的原因是违反能量守恒定律
6.根据热力学定律，下列说法中不正确的是
第 2 页 共 4 页 A．可以利用高科技手段，将流散到周围环境中的内能重新收集起来加以利用
