第一章核心知识
（1）热是一种状态，是宏观物质的一种属性。本质上，热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现。大量分子的无规则运动称为热运动。它的度量叫温度。
（2）热物理学是研究有关物质的热运动以及与热运动相联系的各种规律的科学。
（3）热物理学研究对象：宏观物体或热力学系统。
（4）热物理学研究内容：与热现象有关的性质和规律。
（5）热物理学研究对象的特点：包含大量的微观粒子，这些粒子始终处于无规的热运动中。
（6）热物理学研究方法：热力学方法（特点：普遍性、可靠性），统计物理学方法（特点：可揭示本质，但受模型局限）。
（7）热学是物理理论的一个重要组成部分。
（8）热力学研究的内容与力学不同，它们分别关注物质的不同属性。力学关注的是与物质机械运动状态有关的属性，而热学关注的是与物质热状态有关的属性。
（9）热力学系统：热力学所研究的具体对象，简称系统。
（10）封闭系统：系统与外界之间，没有物质交换，只有能量交换。
（11）孤立系统：系统与外界之间，既无物质交换，又无能量交换。
（12）开放系统：系统与外界之间，既有物质交换，又有能量交换。
（13）平衡态：在没有外界影响的情况下，系统各部分的宏观性质在长时间内不发生变化的状态。
（14）热力学平衡系统：同时满足力学平衡条件，热学平衡条件，化学平衡条件的系统（热力学平衡三条件：力学平衡，热学平衡，化学平衡）。
（15）一个确定的平衡态对应于一组唯一的热力学参量。
（16）处于平衡态的某种物质的热力学参量（压强，体积，温度）之间所满足的函数关系称为该物质的物态方程：
（17）理想气体物态方程：
（18）理论上：严格满足理想气体物态方程的气体称为理想气体。
（19）实践中：压强接近零的气体视为理想气体。
（20）混合理想气体分压定律：混合理想气体压强等于各成分气体单独存在时的压强之和。
（21）推导混合理想气体分压定律:
（22）温度是处于热平衡系统的微观粒子热运动平均动能强弱程度的量度。
（23）热力学第零定律：在不受外界影响时，任两个物体若同时与第三个物体处于热平衡，则此二物体必处于热平衡状态，与它们是否有热接触无关。
（24）热力学第零定律的物理意义：存在一个物理量，它是处于热平衡的物体共同拥有的，这就是温度。即，处于热平衡的物体温度相同。这就是温度计使用的物理依据。
（25）温标：温度的数值表示。
（26）建立温标的三要素：（1）选择测温物质确定它的测温属性，（2）定义固定标准点的温度，（3）利用测温属性分度。
（27）摄氏温标：（1）测温物质为水银，测温属性为热膨胀；（2）固定标准点为水的冰点0度和沸点100度；（3）利用水银的热膨胀性质分度，从0到100度间等分为100小格。
（28）理想气体温标三要素：（1）测温物质为理想气体，测温属性为理想气体体积或压强随温度的变化；（2）定义水在三相点的温度为273.16K；（3）利用温度与压强的线性关系分度
（29）热力学温标：理论温标，是一种不依赖于测温物质和测温属性的温标
（30）热力学温度用 T 表示，单位为K。
（31）摄氏温度和热力学温度的关系： t = (T/K – 273.15) (单位为°C)。
（32）宏观物质由大数分子组成。
（33）阿伏伽德罗常量（1 mol 物质的分子数）：
（34）温度越高布朗运动越剧烈。
（35）理想气体的微观假设：分子当作质点，不占体积；分子之间除碰撞的瞬间外，无相互作用力；弹性碰撞；服从牛顿力学。
（36）压强：单位时间单位器壁受到的大数分子碰撞的平均总冲量。
（37）压强单位：Pa
（38）理想气体压强公式表达式：
（39）玻耳兹曼常量、普适气体常量、阿伏伽德罗常量之间的关系：
（40）重要常量：
普适气体常量：
阿伏伽德罗常量：
玻耳兹曼常量：
（41）在物理学研究中，在很多情况下用数量级来讨论问题就足够了。
（42）常见普适常量：
玻耳兹曼常量 k：与热过程有关
元电荷 e：与电磁过程有关
引力常量 G：与引力过程有关
光速 c：与相对论过程有关
普朗克常量 h：与量子物理过程有关
（43）温度的微观意义：绝对温度是分子热运动剧烈程度的度量
（44）1 mol 气体的范德瓦尔斯方程：
（45）任意质量气体的范德瓦尔斯方程：
（46）由1 mol 气体的范德瓦尔斯方程推导任意质量气体的范德瓦尔斯方程。
第二篇：大学物理 热学 复习题
大学物理热学试卷
一、选择题：
1、三个容器A、B、C中装有同种理想气体，其分子数密度n相同，而方均根速率之比为
＝1∶2∶4，则其压强之比
∶
∶
为：
(A) 1∶2∶4． (B) 1∶4∶8．
(C) 1∶4∶16． (D) 4∶2∶1． ［ ］
2、温度为T时，在方均根速率
的速率区间内，氢、氨两种气体分子数占总分子数的百分率相比较：则有（附：麦克斯韦速率分布定律：
，
符号exp(a)，即ea .）
(A) 
(B) 
(C) 
(D) 温度较低时
温度较高时 [ ]
3．气体在状态变化过程中，可以保持体积不变或保持压强不变，这两种过程
(A) 一定都是平衡过程．
(B) 不一定是平衡过程．
(C) 前者是平衡过程，后者不是平衡过程．
(D) 后者是平衡过程，前者不是平衡过程． ［ ］
4．在下列说法
(1) 可逆过程一定是平衡过程．
(2) 平衡过程一定是可逆的．
(3) 不可逆过程一定是非平衡过程．
(4) 非平衡过程一定是不可逆的．
中，哪些是正确的？
(A) (1)、(4)．
(B) (2)、(3)．
(C) (1)、(2)、(3)、(4)．
(D) (1)、(3)． ［ ］
5．一定量的理想气体，从p－V图上初态a经历(1)或(2)过程到达末态b，已知a、b两态处于同一条绝热线上(图中虚线是绝热线)，则气体在
(A) (1)过程中吸热，(2) 过程中放热．
(B) (1)过程中放热，(2) 过程中吸热．
(C) 两种过程中都吸热．
(D) 两种过程中都放热． ［ ］
6．有两个相同的容器，容积固定不变，一个盛有氨气，另一个盛有氢气（看成刚性分子的理想气体），它们的压强和温度都相等，现将5J的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氨气也升高同样的温度，则应向氨气传递热量是：
(A) 6 J. (B) 5 J.
(C) 3 J. (D) 2 J. ［ ］
7．理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(图中阴影部分)分别为S1和S2，则二者的大小关系是：
(A) S1 > S2． (B) S1 = S2．
(C) S1 < S2． (D) 无法确定． ［ ］
8、一定量理想气体经历的循环过程用V－T曲线表示如图．在此循环过程中，气体从外界吸热的过程是
(A) A→B． (B) B→C．
(C) C→A． (D) B→C和B→C．
［ ］
9、“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时，吸收的10、热量全部用来对外作功．”对此说法，有如下几种评论，哪种是正确的？
(A) 不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律．
(B) 不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律．
(C) 不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律．
(D) 违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律． ［ ］
如图，一定量的理想气体，由平衡状态A变到平衡状态B (pA= pB)，则无论经过的是什么过程，系统必然
(A) 对外作正功． (B) 内能增加．
(C) 从外界吸热． (D) 向外界放热．
［ ］
二、填空题
11、某容器内分子数密度为10 26 m-3，每个分子的质量为 3×10-27 kg，设其中 1/6分子数以速率v ＝ 200 m / s 垂直地向容器的一壁运动，而其余 5/6分子或者离开此壁、或者平行此壁方向运动，且分子与容器壁的碰撞为完全弹性的．则
(1) 每个分子作用于器壁的冲量ΔP＝_______________；
(2) 每秒碰在器壁单位面积上的分子数
＝________________；
(3) 作用在器壁上的压强p＝___________________．
12、一气体分子的质量可以根据该气体的定体比热来计算．氩气的定体比 热cV
=0.314 k J·kg-1·K-1，则氩原子的质量m=__________．(波尔兹曼常量k=1.38×10-23 J / K)
13、在无外力场作用的条件下，处于平衡态的气体分子按速度分布的规律，可用
________________分布律来描述．
如果气体处于外力场中，气体分子在空间的分布规律，可用__________分布律来描述．
14、一定质量的理想气体，先经过等体过程使其热力学温度升高一倍，再经过等
温过程使其体积膨胀为原来的两倍，则分子的平均自由程变为原来的_______倍．
15、水的定压比热为 
．有1 kg的水放在有电热丝的开口桶内，如图所示．已知在通电使水从30 ℃升高到80 ℃的过程中，电流作功为 4.2×105 J，那么过程中系统从外界
吸收的热量Q =______________．
16、常温常压下，一定量的某种理想气体(其分子可视为刚性分子，自由度为i)，在等压过程中吸热为Q，对外作功为W，内能增加为
，则
W/Q=_____________． 
_____________．
17、刚性双原子分子的理想气体在等压下膨胀所作的功为W，则传递给气体的热
量为__________．
18、有
摩尔理想气体，作如图所示的循环过程acba，其中acb为半圆弧，b-a为等压线，pc=2pa．令气体进行a-b的等压过程时吸热Qab，则在此循环过程中气体净吸热量
Q_______Qab． (填入：＞，＜或＝)
19、由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半，左边是理想气体，右边真空．如果
把隔板撤去，气体将进行自由膨胀过程，达到平衡后气体的温度__________(升
高、降低或不变)，气体的熵__________(增加、减小或不变)．
三、计算题
20．水蒸气分解为同温度T的氢气和氧气
H2O →H2＋
O2
时，1摩尔的水蒸气可分解成1摩尔氢气和摩尔氧气．当不计振动自由度时，求此过程中内能的增量．
21．当氢气和氦气的压强、体积和温度都相等时，求它们的质量比
和内能比
．（将氢气视为刚性双原子分子气体）
22．一氧气瓶的容积为V，充了气未使用时压强为p1，温度为T1；使用后瓶内氧气的质量减少为原来的一半，其压强降为p2，试求此时瓶内氧气的温度T2．及使用前后分子热运动平均速率之比
．
23．有1 mol刚性多原子分子的理想气体，原来的压强为1.0 atm，温度为27℃，若经过一绝热过程，使其压强增加到16 atm．试求：
(1) 气体内能的增量；
(2) 在该过程中气体所作的功；
(3) 终态时，气体的分子数密度．
( 1 atm= 1.013×105 Pa， 玻尔兹曼常量k=1.38×10-23 J·K-1,普适气体常量R=8.31 J·mol-1·K-1 )
氦气的温度改变多少？
24．气缸内贮有36 g水蒸汽(视为刚性分子理想气体)，经abcda循环过程如图所示．其中a－b、c－d为等体过程，b－c为等温过程，d－a为等压过程．试求：
(1) d－a 过程中水蒸气作的功Wda
(2) a－b 过程中水蒸气内能的增量DEab
(3) 循环过程水蒸汽作的净功W
(4) 循环效率h
(注：循环效率h＝W/Q1，W为循环过程水蒸汽对外作的净功，Q1为循环过程水蒸汽吸收的热量，1 atm= 1.013×105 Pa
大学物理热学答卷
一、 选择题：CCBABCBACB
二、 填空题
? 11、1.2×10-24 kg m / s
×1028 m-2ｓ-1
4×103 Pa
12、 6.59×10-26 kg
13、麦克斯韦 玻尔兹曼
14、 2
15、 －2.1×105 J
参考解： 如果加热使水经历同样的等压升温过程，应有
Q′=ΔE+W′= mc (T2－T1)
可知 ΔE = mc (T2－T1) －W′
现在通电使水经历等压升温过程，则应有
∵ Q=ΔE+W′－W电
∴ Q= mc (T2－T1)－W电 =－2.1×105 J
16． 
17．
18． <
19．不变 增加
三、计算题
20．解：当不计振动自由度时，H2O分子,H2分子,O2分子的自由度分别为6,5,5． 1分
∴ 1 mol H2O内能 E1=3RT
1 mol H2或O2的内能 
． 2分
故内能增量 
＝
RT - 3RT =(3 / 4)RT． 2分
21．解： 由 pV=
RT和pV=
RT 2分
得 =
=
= ． 2分
由 E(H2)= 
RT 和
4分
得 
=
∵ 
= 
(p、V、T均相同)，
∴ 
=
． 2分
22．解： p1V=nRT1 p2V=nRT2
∴ T2=2 T1p2 / p1 2分
3分
23．解：(1) ∵ 刚性多原子分子 i = 6，
1分
∴ 
K 2分
J 2分
(2) ∵绝热 W =－ΔE =－7.48×103 J (外界对气体作功) 2分
(3) ∵ p2 = n kT2
∴ n = p2 /(kT2 )=1.96×1026 个/m3 3分
24．解：水蒸汽的质量M＝36×10-3 kg
水蒸汽的摩尔质量Mmol＝18×10-3 kg，i = 6
(1) Wda= pa(Va－Vd)=－5.065×103 J 2分
(2) ΔEab=(M/Mmol)(i/2)R(Tb－Ta)
=(i/2)Va(pb－ pa)
=3.039×104 J 2分
(3) 
K
Wbc= (M /Mmol)RTbln(Vc /Vb) =1.05×104 J
净功 W=Wbc+Wda=5.47×103 J 3分
(4) Q1=Qab+Qbc=ΔEab+Wbc =4.09×104 J
η=W/ Q1=13％ 3分