大学物理复习 [热学部分习题解答].ppt

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1、例1 在一密闭容器内，储有A、B、C三种理想气体，A气体的分子数密度为n1，它产生的压强为P1，B气体的分子数密度为2n1，C气体的分子数密度为3n1，则混合气体的压强为 （A）3P1 （B）4P1 （C）5P1 （D）6P1,解,= n1kT + 2n1kT + 3n1kT,P = P1 + P2 + P3,= 6 n1kT = 6P1,例2 一瓶氦气和一瓶氮气密度相同, 分子平均平动动能相同, 而且它们都处于平衡状态, 则它们：,（A）温度相同、压强相同. （B）温度、压强都不同. （C）温度相同, 但氦气的压强大于氮气的压强. （D）温度相同, 但氦气的压强小于氮气的压强.,例3 根据能

2、量按自由度均分原理,设气体分子为刚性分子,分子自由度数为 i,则当温度为 T 时,（1）一个分子的平均动能为 .,（2）一摩尔氧气分子的转动动能总和为 .,例4 有两个相同的容器，容积不变. 一个盛有氦气 , 另一个盛有氢气（看成刚性分子）, 它们的压强和温度都相等, 现将 5J 的热量传给氢气, 使氢气的温度升高, 如果使氦气也升高同样的温度, 则应向氦气传递的热量是,（A） 6J ； （B） 6J； （C） 3J ； （D） 2J .,例5 两种气体自由度数目不同,温度相同, 摩尔数相同,下面哪种叙述正确:,（A）它们的平均平动动能、平均动能、内能都相同； （B）它们的平均平动动能、平均动

3、能、内能都不同. （C）它们的平均平动动能相同，平均动能、内能都不同； （D）它们的内能都相同，平均平动动能、平均动能都不同；,解,例6 室内生起炉子后，温度从 150C 上升到 270C，设升温过程中，室内的气压保持不变，问升温后室内分子数减少了百分之几?,解,例7 一容器内储有氧气， 温度为 27oC, 其压强为 ，求: (1)气体分子数密度 ; (2)氧气的密度; (3)分子的平均平动动能; (4)分子间的平均距离,例8 设有一恒温容器，其内储有某种理想气体，若容器发生缓慢漏气，问 (1)气体的压强是否变化？为什么？ (2)容器内气体分子的平均平动动能是否变化？ 为什么？ (3)气体的内

4、能是否变化？为什么？,解:,(1),(2),(3),例9：在一个以匀速率 v 运动的容器中,盛有分子质量为 m 的某种单原子理想气体,若使容器突然停止运动,则气体状态达到平衡后,其温度的增量 T = ?,解：容器突然停止运动后，气体宏观定向运动的动能转化为分子无规则热运动能量，因而温度升高.,由能量守恒得,1）,2）,例10 已知分子数 ，分子质量 ，分布函数 求 1） 速率在 间的分子数； 2）速率 在 间所有分子动能之和 .,速率在 间的分子数,例11 如图示两条 曲线分别表示氢气和 氧气在同一温度下的麦克斯韦速率分布曲线， 从图 上数据求出氢气和氧气的最可几速率。,例12 计算在 时，氢

5、气和氧气分子的方均根速率 .,氢气分子,氧气分子,解 .,.,.,解：,已知: p = 10atm， t = 27C，,M = 28 g/mol,d = 310-10m. 求 .三种速率；,.平均碰撞频率,.,. 平均自由程,答：（ B ）,功和热量都是过程量, 始末状态确定后，不同过程，功和热量是不同的; 而内能是状态量只决定于始末状态, 与过程无关 .,例15 ： 过程,两过程 和 关系,过程,过程,例16 一定量理想气体的循环过程如 PV 图所示，请填写表格中的空格.,50,50,0,-100,150,0,150,25%,问17：一条等温线与一条绝热线能否有两个交点？,答：不可能.,因为

6、, 若一条等温线与一条绝热线有两个交点，则两条曲线构成了一个循环过程，它仅从单一的热源吸热，且全部转换为功，热机效率达100%，违背了热力学第二定律的开尔文说法，所以不成立.,例18 下列四个假想的循环过程，哪个可行？,例19 图中两卡诺循环 吗 ？,例20 设高温热源的热力学温度是低温热源热力学温度的n倍，则理想气体在一次卡诺循环中，传给低温热源的热量是从高温热源吸收热量的 （A）n倍 （B） 1/n倍 （C） n-1倍 （D）(n+1)/n倍,解：,例21 一定量的理想气体从体积 膨胀到体积 分别经过如下的过程，其中吸热最多的过程是什么过程？（A-B等压过程；A-C 等温过程；A-D 绝热

7、过程）,解,例22：一定量的理想气体经历 acb 过程时吸热 200 J，则经历acbda 过程时，做功多少？,解,例23 讨论理想气体下图过程中，各过程 的正负。,A B,A 2 B,A 1 B,例24 已知 2 mol 氦气 先等压膨胀体积倍增，后绝热膨胀至原温度。,1）画 PV 图,2）在这过程中氦气吸热,3） A-B-C 过程氦气的内能 变化,4） A-B-C 过程气体做的总功,1）画 PV 图,2）在这过程中氦气吸热,3） A-B-C 过程氦气的内能 变化,4） A-B-C 过程气体做的总功,例25 一摩尔的理想气体,Cvm=3R/2，从初态A出发，经历如图过程到B，求过程中吸收的热

8、量:,解 1): 1 2,例26 1mol 双原子分子理想气体经过如图的过程，其中1 2 为直线过程 、2 3 为绝热过程、3 1 为等温过程.已知 T1, T2 = 2T1 , V3 = 8V1 .求：1）各过程的功、热量和内能变化；2）此循环热机效率.,2 3,3 1,例27 一定量的理想气体，在 P T 图上经历如图所示的循环过程 abcda ，其中 ab、cd 为两个绝热过程，求：该循环过程的效率。,例28 设有一以理想气体为工作物质的热 机循环，如图所示，试证明其效率为：,例29：把质量为5kg、比热容（单位质量物质的热容）为544J/kg的铁棒加热到300然后浸入一大桶27的水中。

9、求在这冷却过程中铁的熵变。,解：设冷却过程中降温是可逆过程，则其熵变,例：热力学系统从初平衡态A经历过程P到末平衡态B如果P,，如果P为不可逆过程，,，你说对吗？哪一个表述要修改，如,答：不对熵是状态函数，熵变只与初末状态有关，如果过程,，如果过程P为不可逆过,这是否说明可逆过程的,例：根据,及,为可逆过程，其熵变为 ：,其熵变为：,何修改？,P为可逆过程其熵变为：,程，其熵变为：,熵变大于不可逆过程熵变?为什么?说明理由,答：这不能说明可逆过程的熵变大于不可逆过程熵变，熵是状态函数，熵变只与初末状态有关，如果可逆过程和不可逆过程初末状态相同，具有相同的熵变只能说在不可逆过程中，系统的热温比之和小于熵变,