热学作业答案.ppt

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1、1,热学(一),一 选择题 1, B 2, E 3, C,二 填空题 1, 5.13, 0.71, 2, (1) O2, 600 m/s, H2, 2400m/s;(2)具有从0到无穷大所有速率氧分子的概率, 3 (1)分子当作质点，不占体积 (2)分子之间除碰撞的瞬间外，无相互作用力。（忽略重力）(3)分子之间碰撞是弹性碰撞（动能不变）.三、计算题解: 以管内上部分气体为 研究对象 管总长L=760+60=820mm 外界压强P0=780mmHg时 管内气体 压强 P1=780-760=20mmHg 体积V1=60S 外界压强为P 水银柱高h 管内气体 压强 P2=P-h 体积V2=S(82

2、0-h) T不变 P1V1=P2V2 120S=(P-h)(820-h)S P=h+1200/(820-h),2,热学（二）一 选择题 1 D 2 C 3 C二 填空题，1, 487m/s, 597m/s, 550m/s, 8.28 J 2, 1atm, 3atm 3, 1.41 , 1.6 , 1.73 , 4, 气体系统处于平衡态时:（1）系统内各部份分子数密度相同，即n与空间坐标无关。 （2）分子沿各个方向运动机会均等，即 或 vx =vy =vz =0三、计算题 1、解 P= = .( )= .,3,Vco2=VH2 , Mco2=MH2 , co2 = H2 Pco2=PH2 隔板不

3、动答: 1, 温度不变,体积压缩,分子动量不变而密度增大,大量分子撞击器壁的次数增多,所以压强增大. 2,体积不变,温度升高,分子密度不变而动量增大,大量分子每次撞击器壁的冲量增大,所以压强增大.,4,热学（三）,一 选择题 1, C 2,D,二 填空题 1, 1:1, 10:3 2,(1)温度为T的平衡态下,系统每一,三、计算题1, 解: P=nkT=(N/V)kT ; N=(PV)/kT=1.61 个, E平= NkT=1.0 J E转= NkT =6.67 J E= E平+ E转=1.67 J,分子自由度平均动能; (2)温度为T的平衡态下,自由度为i的分子的平均动能; (3)温度为T的

4、平衡态下,1mol理想气体系统的内能;(4)温度为T的平衡态下, mol单原子理想气体系统的内能; (5)温度为T的平衡态下, mol分子自由度为i的理想气体系统的内能. 3,3.35 个, 159米,2, 解: (1)dNe:dAr= Ar : Ne=1:, 2 d2P,kT,5,热学（四）,一 选择题 1,A 2,A,D,二 填空题1,表示系统的一个平衡态. 表示系统经历的一个准静态过程。 2，251J, 放热，293J. 3, 物体作宏观位移(机械功). 分子之间相互作用.,三、计算题,解: (1)a-b-c过程作功A,数值上等于过程曲线下的面积。 A=1/2 (Pa+Pc).(Vc-V

5、a)=4atm.l=405J (2)内能增量 E: E=Ec-Ea= RTc- RTa= (PcVc-PaVa)=0,(3)气体从外界吸热 Q: Q= E+A=405J,6,热学（五）,一 选择题 1,B 2,A,二 填空题 1, 20.8J/Kmol, 29.1J/Kmol. 2,等压过程A-B,等压过程A-B, B, D. 3, 3.73 , 1.12 . 69.1.,三、计算题 1 解: H2 i=5 =2mol (1) 过程a-c-b a-c 等容吸热: A1=0 Q1= E E1=Ec-Ea= Cv(T2-T1)=2493J c-b 等温膨胀: E2=0 Q2=A2 A2= = 40

6、67J,a,c,b,RT2ln,A=4067J Q=Q1+Q2=6560J E=2493J,即,7,P,V,0,V0 2V0,a,d,b,过程a-d-b: a-d等温膨胀: E1=0 Q1=A1= =3375J d-b等容吸热: A2=0 Q2= E2= Cv(T3-T4)=2493J Q=Q1+Q2=5868J E=2493J A=3375J 2 解 (1) 中绝热压缩 =1.4 P2=2.64 atm,RT1ln,即,中气体P1=P2=2.64atm T1=(P1V1/P01V01)T01=1.08 K,(2) 中气体做功A1= 中气体做负功-A2,A2=- E2=- (P2V2-P02V

7、02)=-20.8atml A1=20.8atml E1= (P1V1-P01V01)=266atml,Q1= E1+A1=295atml=2.99 J,8,热学（六）,一 选择题 1,B 2,C,二 填空题 (1)=30% Q2=491J (2) 16.6 1.0 J (3),克劳修斯叙述：热量不可能自动地从低温热源传给高温热源。,开耳芬叙述：不可能制造成功一种循环动作的机器，它只从单一热源吸热，使之全部变为功而对外界不发生任何影响。,三、计算题 (1) P-V图如图,（2）a-d 等温膨胀: E1=0,Q1=A1,PaValn,A1= =PaValn2=0.69PaVa,b-c 等容降压:

8、 A2=0 Q2= E2 Q2=i/2(PcVc-PbVb)= -0.60PaVa c-a 绝热压缩: A3= - E3 Q3=0 E3=i/2(PaVa-PcVc)=0.60PaVa,(3) =1-0.60/0.69=12.65%,=,2,1,Q,Q,1,9,热学（七）,一 选择题 1,D 2,C,二 填空题 1, 0.5P0, Ta 5.76 J/K 2概率大的状态,不可逆过程,三计算题,热机的效率,Pc=(Vb/Vc) Pb=(1/2) 3P0 =1.14P0 (2)B-C过程 A1 = -i/2(PcVc-PbVb ) = -5/2(1.14P0 2V0 -3P0V0)=1.8P0V0

9、 D-A过程 A2=Pa(Va-Vd)=P0(V0-2V0)= -P0V0 A 净=A1+A2=1.8P0V0 - P0V0=0.8P0V0,(3)A-B等容吸热 Q1= Eab= i/2(PbVb - PaVa)=5P0V0,= A 净/Q1=0.8/5=16%,(1) B-C 绝热膨胀: PbVb=PcVc,(4)A-B过程熵变,= Cvln = Cvln =22.8J/K,A-B过程是可逆过程,但不绝热,所以熵变可以不为零,与熵增加原理不矛盾.,10,热学（八）,一 选择题 1,B 2,A,二 填空题 1， 2， 3， ，,三证明题,证：使用反证法 假设如图绝热线与等温线有两个交点，则可形一个循环，只从单一热源（等温热源）吸热，使之全部变为功（循环过程包围的面积），这是违背热力学第二定律开耳芬叙述的。,