大學(xué)物理答案-熱學(xué)

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1、第七章熱學(xué)基礎(chǔ)-1-97.1如設(shè)單位摩爾氣體的尺度約為10m量級，一個氣體分子約為10m量級。試估算宏觀氣體系統(tǒng)是由多大數(shù)量級的微觀粒子組成的。7.2較重的原子核可視為由質(zhì)子、中子等組成的熱學(xué)系統(tǒng)。試說明這里的“宏觀系統(tǒng)”和“微觀粒子”分別是誰？答：在此情況下，“熱學(xué)”系統(tǒng)指是原子核。這里，系統(tǒng)“宏觀”說明它具有熱力學(xué)屬性，而非一般意義上的宏觀分類。7.3無規(guī)則熱運動首先由生物學(xué)家布朗在觀察懸浮在水中的細小花粉顆粒運動時發(fā)現(xiàn)。有人說，熱運動就是指花粉顆粒的無規(guī)則運動，這種說法正確嗎？進一步的，若將水加熱，花粉顆

2、粒運動更加劇烈，這又說明了什么道理。答：不正確，熱運動指的是水分子的無規(guī)則運動。當溫度上升，水分子熱運動加劇，從而導(dǎo)致花粉運動加劇。7.4討論熱力學(xué)第零定律在溫度概念引進中的必要性。答：略7.5若一個物體的某種狀態(tài)量與其物質(zhì)的量成正比，該狀態(tài)量屬于廣延量；若狀態(tài)量與物質(zhì)的量沒有關(guān)系，則屬于強度量。試分析理想氣體的三個狀態(tài)量誰屬于廣延量，誰又屬于強度量。答：體積（面積）質(zhì)量、內(nèi)能等物理量與物質(zhì)的量有關(guān)，因此是廣延量；壓強溫度等物理量與物質(zhì)的量無關(guān)，因此是強度量。7.6有一氧氣瓶，其容積為32升，壓力為130大氣壓

3、。當壓力降到10大氣壓時，就應(yīng)重新充氣。某工廠若平均每天用1大氣壓下的氧氣400升，試問，在溫度不變的情況下，一瓶氧氣能用多少天？解:設(shè)溫度為T，出廠氧氣質(zhì)量為M1，最后質(zhì)量為M2，每天用氧氣質(zhì)量M’，故有：Mpvμ11pv=RT∴M=11μRTMpvμ22pv=RT∴M=22μRTM'p'v'μp'v'=RT∴M'=μRTΔMM1?M2(p1?p2)v(130?10)×32t=====9.6天M'M'p'v'1×4007.7測定氣體摩爾質(zhì)量的一種方法是：容積為V的容器內(nèi)裝滿被測的氣體，測出其壓力為P1，溫度為

4、T，并稱出容器連同氣體的質(zhì)量M1；然后放出一部分氣體，使壓力降到P2，溫度仍不變，再稱出容器連同氣體的質(zhì)量M2，試由此求出該氣體的摩爾質(zhì)量。解：設(shè)容器本身的質(zhì)量為M’，則二狀態(tài)分別滿足(M?M′)1PV=RT1μ(M?M′)2PV=RT2μ()M?MRT12聯(lián)立求解，得μ=()P?PV127.8水銀氣壓計混進了一個氣泡，因此它的讀數(shù)比實際的氣壓小些。當精確的氣壓計的水銀柱高為768毫米時，它的水銀柱高只有748毫米，此時管中水銀面到管頂?shù)木嚯x為80毫米。試問，此氣壓計的水銀柱高為734毫米時，實際氣壓應(yīng)是多少？

5、(把氣泡中氣體當作理想氣體，并設(shè)溫度不變。)解：設(shè)管的截面積為S，混進管內(nèi)氣體的質(zhì)量為M，“0”下標對應(yīng)精確氣壓計值。又因是等溫過程M80mmQplS=plS=RT1122μ768mmHg748mmHgp=768?748=20mmHg1題7.8圖l=80mm1Qp=768mmHg01l=748+80?734=94mm220×80p==17mmHg2945p=734+17=751mmHg=1.001×10Pa027.9兩個空氣容器A和B經(jīng)裝有閥門的細管相聯(lián)，容器A浸入溫度保持為t1=100℃的水槽中，而容器B浸入

6、溫度保持在t1=－20℃的冷卻劑中。開始時，兩容器的空氣彼此被閥44門分開，容器A中的壓力等于P1=5.33×10帕，容器B中的壓力P2=2.00×10帕。如33果A的容積V1=250厘米，而B的容積V2=400厘米，求閥門打開后的穩(wěn)定壓力。MM12解：開始時，PV=RTPV=RT111222μμM′M′12打開活塞混合后PV=RTPV=RT1122μμ又M+M=M′+M′1212PVPV1122(+)TT12聯(lián)立可解得：P==224(mmHg)VV12(+)TT122π227.10若太陽中心壓強由P=GρR給

7、出（其中ρ和R分別是太陽的平均密度和半徑，G3為引力常數(shù)）。試估算太陽中心的溫度（假設(shè)其中心主要由氫原子核組成）。第八章熱力學(xué)第一和第二定律8.1P1=120大氣壓、體積V1=1.0升、溫度t1=27℃的狀態(tài)，經(jīng)（1）絕熱膨脹、（2）等溫膨脹、（3）自由膨脹，體積增至V2=5.0升。求這三個過程中氣體對外所作的功及末狀態(tài)的壓力值。解：γγ（1）絕熱膨脹PV=PV1122V1γ6P=()P=1.28×10P21aV2γ=1.414A=[PV?PV]=1.44×10J1122γ?1（2）PV=PV1122V16∴P

8、=()P=2.43×10P21aV2V24A=PVln=1.95×10J11V1（3）自由膨脹，T不變，氣體對外不作功，所以有A=0P1V16P==2.45×10P2aV238.2將416.8焦耳的熱量傳給標準狀態(tài)下的5.00×10千克的氫氣(CV，m=20.331焦耳/摩爾），（1）若體積不變，這熱量變?yōu)槭裁?？氫的溫度為多少？?）若溫度不變，這熱量變?yōu)槭裁矗繗涞膲毫绑w積變?yōu)槎嗌伲?/p>