2022年高中物理热学教程.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载4；5 典型例题分析例 1 用不导热细管连接的两个相同容器里装有压强为1atn,相对湿度 B=50%,温度为 100的空气；现将其中一个容器浸在温度为0的冰中,试问系统的压强改变为多少？每一容器中的相对湿度是多少？已知0时水的饱和汽压为4.6mmHg；分析 :当一个容器浸在0的冰中,另一容器中的空气与水蒸气将流入这一容器,整个系统的压强将逐步降低；达到平稳时,空气在两容器中的分压也应相等；解:设平稳时空气在两容器中的分压p空2,p o1 atm,V0为每一容器体积, 由空气的总摩尔数不变的条件得名师归纳总结 p 空2V0p

2、空2V02pV0第 1 页,共 4 页RT 100RT0RT0解得p空2321 m m H g由于水蒸气分压不行能比同一温度下饱和蒸气7 PB压大,即p水2p 饱4 .6 mmHg,如没有水蒸气凝聚,4 A就按抱负气体方程,在末态的水汽分压应等于0 4 8 V321mmHg,由于在初态时空气和水汽的分压是相等图 4-5-1的；但p空2比 4.6mmHg 大得多,说明在 0的容器中已有水凝聚,因而p水2=4.6mmHg所以在末态的压强p2p空2p水2326mmHg故在 0容器中的相对湿度B0100%,而在 100容器中的相对湿度为B 1004.6100%0 6.%；760例 1 把质量为m 11

3、00 g的N 与未知质量的O 混合,在温度 T=77.4K 的条件下,让单位体积的混合气体作等温压缩； 混合后气体压强和体积关系如图4-5-1 所示；1 确定O 质量m ；2 运算 T=77.4K 时饱和O 的压强p ；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载解:说明 T=77.4K 是在标准大气压下液态氮的沸点,液态氧的沸点更高；由于液态氧的沸点更高, 所以在等温压缩中, 氧气先达到饱和气压； 从图中可知,从 A 点起,氧气的压强达到饱和气压,设为 p 由 AB 氧气保持 p 不变而质量削减到达 B 点后,氮气压强达到饱和气压,设为

4、p ,AB 氮气质量 m 不变,利用状态方程和分压定律得：在 A 点：p2 VAm 2RT,p0 VAm 1RT,p2p04M2M1在 B 点：p 1p27在 AB 中,氮气质量不变,有解得p 0VAp 1 VB,VA2 VB,p 122p0238.1 g,p21a t mp03 a t m p 16a t m p1 a t m m6例 2 两个相同的轻金属容器里装有同样质量的水；一个重球挂在不导热的细线上；放入其中一个容器内,使球位于容器内水的体积中心；球的质量等于水的质量,球的密度比水的密度大得多；两个容器加热到水的沸点,再冷却；已经知道：放有球的容器冷却到室温所需时间为未放球的容器冷却到

5、室温所需时间的 k 倍；试求制作球的物质的比热与水的比热之比 c 球 : c 水解:在单位时间内通过本系统容器水,容器水球 与四周媒质的接触面所散Qq失的热量 t 与温度差有关；Q / t aF T 容 T 式中 t 是时间,T 容 是容器的温度, T 是四周媒质的温度, F 是温度的某个函数,系数 由本系统与四周媒质的接触条件打算； 在本情形中对于两容器来说接触条件相名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载同,所以对于两容器 系数相同；一个容器散失热量T 容；对于装有水的容器有Q 1M水c 水m 容

6、c容T 容Q 致使容器的温度降低了式中M水和C水分别是水的质量和比热,m容和c容是容器的质量和比热；对于装有水和球的容器有式中m容和C球Q2M水c水m 容c 容m 球c球T容M水,m 球M水,c容c ；m 容分别是球的质量和比热,根据题意所以可以列出Q1M水c水T 容2t是不同的,并且Q 2M水c水c 球T 容不难看出,在两个容器里发生温度变化T 的时间1t和F TT 容TMa水t1容水c同理可得FT 容TM水cac 球t2T 容水即t1/t2c 水/c水c球所以对于两个容器总冷却时间1t和2t将满意关系式t2c球c 水c水kt1由此可得名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共

7、4 页精选学习资料 - - - - - - - - - c球k1优秀学习资料欢迎下载水c说明 讨论物理问题时, 常需建立相关物理量间的关系； 而假如这些物理量对于所讨论的过程或者状态的整体来说,各个局部的值不相同, 因此建立有关物理量的关系时,这个量值便不好确定,这时我们一般可实行将此过程或者状态分为许多微元,先分析单个微元的情形, 找出同一物理量之间产生的数量关系,2进而再建立相关物理量间的关系,此题就是先找到t 1 /t2的关系,然后再找到t1 / t间关系的；例 4 两个黑体的平面相互平行,一个处于恒定的高温,另一个处于恒定的低温lT,平面之间为真空； 为减小由热辐射形成的热流,在两个平面之间放置一组由两块相互绝热的黑体薄板组成的热障,这两块薄板平行于黑体平面,如所示；求：放置热 障后稳固的热辐射能流与放置热障前稳固的热辐射能流间的比值 略去因表面有限 线度造成的边缘效应 ；解: 放置热障后达热平稳时的温度和热流分布,应有T hJlTJ T4T 14T 1T 2hJ4 T 14 T 2J T4lT4图 4-5-2 2其中 J 为热辐射能流密度,为比例常量,三式相加得式中3J4 T hTl4J0J 为放置热障前达到热平稳时的热辐射能流密度；最终,可得所求比值为名师归纳总结 J/J01/3第 4 页,共 4 页- - - - - - -