大学热力学与统计物理上册《热力学基本概念与第零定律》练习题

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本单元考点（4 个）

热力学平衡态的定义与条件热力学第零定律与温度概念状态参量与状态函数热力学温标的建立

本单元练习题（18 题）

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1. 关于热力学第零定律与温度概念，某同学有以下四条论述：①第零定律表明热平衡具有传递性，据此才能定义温度这一态函数；②只要两个系统冷热程度'感觉'相同，就一定处于热平衡，与是否接触无关；③温度是状态量，任一处于确定平衡态的系统都有确定的温度，与是否与其他系统比较无关；④利用温度计（作为第三个系统）比较各系统是否热平衡时，温度计自身质量应足够小，以免改变被测系统的状态。其中正确的论述是：A. ①②③　B. ①③④　C. ②③④　D. ①④

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2. 在没有____影响下，系统的一切宏观性质不随时间变化的状态称为热力学平衡态；处于平衡态的单相系统内部各处温度必然____，但在重力场中系统各处压强____处处相等（后两空分别填“相等/不必”）。

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3. 用定容气体温度计测温，稀薄气体压强与热力学温度成正比。已知测温泡内气体与水三相点（T₃=273.16 K）达到热平衡时压强为 p₃，与某待测物体达到热平衡时压强为 1.50 p₃。若改用另一同种稀薄气体、同容积的测温泡，其三相点压强为原 p₃ 的 2 倍，与该物体热平衡时压强为 1.50×(2p₃)，则两次测得的热力学温度之比 T₂/T₁ 为多少？ A. 1.00　B. 1.50　C. 0.75　D. 3.00

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4. 某定质量气体处于热平衡，其压强 p、体积 V、温度 T 满足物态方程 pV=CT（C 为常数）。现有四个物理量组合：① p 与 V；② p 与 T；③ (pV)/T；④ C 与 V。下列判断正确的是 A. ①②③④ 均可作为独立状态参量组完整确定该气体状态 B. 仅①③可作为独立状态参量组，②④不能 C. 仅①②可作为独立状态参量组，③④不能 D. 仅①可作为独立状态参量组，②③④均不能

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5. 用定容气体温度计建立热力学温标：对同一待测系统，测温泡两次充气，水三相点压强分别为 p₃=1000 mmHg 和 p₃=500 mmHg，与待测系统热平衡时测得压强比 p/p₃ 分别为 1.46 和 1.48。已知压强比随 p₃ 减小而线性增大，按热力学温标定义应取 p₃→0 的外推极限，则 lim(p₃→0) p/p₃ = ____，待测系统的热力学温度 T = 273.16 × 该极限 = ____ K。

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6. 一定质量的气体处于平衡态，用压强 p、体积 V、温度 T 及密度 ρ 描述。关于状态参量与状态函数，有下列四个命题：① p、V、T、ρ 都是状态函数，其值由平衡态唯一确定，与系统如何到达该态无关；② p 与 T 是强度量，V 是广延量；③ 将系统分割为两部分后仍保持不变的量是强度量，对整个系统可加的量是广延量；④ ρ 是广延量，因为它是 p 与 T 的函数。其中正确的命题是____（填写序号，如"①②"）。

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7. 三个系统 A、B、C 分别被隔板分隔。将 A 与 B 接触后达到热平衡，再将 B 与 C 接触后也达到热平衡。若最后把 A 与 C 接触，则下列说法正确的是：A. 无法判断 A 与 C 是否处于热平衡　B. A 与 C 必定处于热平衡　C. A 与 C 必定发生热传递而偏离平衡　D. 只有 A、B、C 三者同时接触才能判定是否热平衡

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8. 某封闭系统中氮气可视为理想气体，其状态由压强 p、体积 V、温度 T 描述，满足物态方程 pV=νRT。甲、乙、丙三位同学分别给出了如下物理量组合：甲说：「压强 p 与乘积 pV 都是仅由当前状态参量唯一确定的量」；乙说：「系统从初态到末态经历的路径长短是状态参量决定的」；丙说：「νRT/V 与 p 在数值上恒相等，且它们都只依赖于当前状态」。若以『是否为状态函数（状态量）』为判据，下列判断完全正确的是（　） A. 甲正确，乙、丙错误 B. 甲、丙正确，乙错误 C. 丙正确，甲、乙错误 D. 三人都正确

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9. 热力学第零定律指出：若系统A与系统C处于热平衡，系统B与系统C也处于热平衡，则A与B也必然处于____；据此，温度是决定系统之间是否处于热平衡的____量（填"态函数"或其他），且第零定律为使用____测量温度提供了理论依据（填一种测量仪器名称）。

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10. 热力学第零定律指出：若系统 A 与系统 B 分别同处于确定状态下的系统 C 达到热平衡，则 A 与 B 也必然处于____状态。该定律的意义在于提供了____这一态函数存在的实验依据（第二空填一个物理量名称），并使比较不同系统冷热程度的____（填测量仪器名称）的制造成为可能。

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11. 用定容气体温度计测量某物体温度：测温泡内充以某种稀薄气体，当测温泡分别与水的三相点（规定 T₃=273.16 K）和待测物体达到热平衡时，测得压强之比 p/p₃=2。按热力学温标的建立方法，温度由 T=273.16×lim(p₃→0)(p/p₃) 确定。设该压强比在测量精度内已等于外推极限值，则待测物体的热力学温度为多少？ A. 819.48 K B. 546.32 K C. 273.16 K D. 136.58 K

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12. 甲、乙、丙三个系统，甲与丙接触后达到热平衡，分开后乙与丙接触也达到热平衡。现将甲与乙直接接触，并用一支标定好的温度计先后测量甲、乙的示数，则下列判断正确的是： A. 甲与乙不一定处于热平衡，温度计示数可能不同 B. 甲与乙必处于热平衡，且温度计对二者示数相同 C. 甲与乙必不处于热平衡，因为二者未直接接触过 D. 仅当温度计与甲平衡后示数高于乙时才能判定热平衡

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13. 关于热力学第零定律与温度概念，下列说法正确的是：A. 第零定律说明相互处于热平衡的系统具有相同的温度，从而使温度成为可定义、可比较的物理量　B. 第零定律说明温度高的系统一定比温度低的系统含有的热量多　C. 第零定律说明任何两个系统接触后温度必然升高　D. 第零定律说明热平衡只存在于同种物质构成的系统之间

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14. 热力学系统在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间变化的状态称为热力学平衡态。某刚性绝热容器被隔板分为两室，分别充有不同温度的气体。抽去隔板后，经过足够长时间，两部分气体达到单一的均匀状态：此时系统内部各处温度相同、压强相同，且无宏观的粒子定向流动。这种状态（填“是”或“不是”）热力学平衡态，判断依据是该系统满足热力学平衡的条件：热学平衡（各处温度____）、力学平衡（各处压强相同）以及无扩散等宏观内部过程。需注意，系统虽处于平衡态，但气体分子的热运动（填“停止”或“不停息”），平衡是____（填“宏观”或“微观”）意义上的动态平衡。

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15. 某实验中，分别处于确定状态的水浴和油浴各自与同一支温度计接触后均达到热平衡，温度计示数相同。由此可判定水浴与油浴彼此也处于____状态；这体现了热力学第零定律。该定律使我们可以用温度计的示数作为物体____的客观量度，从而定义温度这一物理量。

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16. 关于热力学温标的建立，下列说法正确的是：A. 热力学温标以水的三相点为固定参考点，并规定其温度为273.16 K，理论上不依赖于任何特定工作物质的性质 B. 热力学温标必须借助某种特定气体的膨胀系数来定义，因此与工作物质有关 C. 热力学温标的零点由实验直接测得的最低温度确定 D. 热力学温标以冰水混合物的温度273.15 K为唯一固定点

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17. 某简单可压缩系统由气体封闭在气缸中，其平衡态可用一组独立状态参量描述。请完成以下填空：(1) 对一定质量的气体，在压强 p 和体积 V 给定后，温度 T 即被唯一确定，说明 T 是状态参量 p、V 的____函数；(2) 下列物理量中属于状态函数的是____（填序号）：①温度 ②系统从初态到末态经历的过程 ③内能 ④系统与外界交换的热量；(3) 系统经历一个准静态过程从初态出发最终回到初态，则该过程中状态函数的净变化量为____。

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18. 一定质量的气体处于平衡态，其状态参量为压强 p、体积 V、温度 T。下列物理量中属于状态函数的是____（填序号）。① 压强 p；② 气体从初态到末态过程中吸收的热量 Q；③ 体积 V；④ 气体在该状态下具有的内能 U。

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