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(jí)，一個(gè)氣體分子約為10m量級(jí)。試估算宏觀(guān)氣體系統(tǒng)是由多大數(shù)量級(jí)的微觀(guān)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(shuō)明這里的“宏觀(guān)系統(tǒng)”和“微觀(guān)粒子”分別是誰(shuí)？答：在此情況下，“熱學(xué)”系統(tǒng)指是原子核。這里，系統(tǒng)“宏觀(guān)”說(shuō)明它具有熱力學(xué)屬性，而非一般意義上的宏觀(guān)分類(lèi)。7.3無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)首先由生物學(xué)家布朗在觀(guān)察懸浮在水中的細(xì)小花粉顆粒運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)現(xiàn)。有人說(shuō)，熱運(yùn)動(dòng)就是指花粉顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這種說(shuō)法正確嗎？進(jìn)一步的，若將水加熱，花粉顆

2、粒運(yùn)動(dòng)更加劇烈，這又說(shuō)明了什么道理。答：不正確，熱運(yùn)動(dòng)指的是水分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。當(dāng)溫度上升，水分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，從而導(dǎo)致花粉運(yùn)動(dòng)加劇。7.4討論熱力學(xué)第零定律在溫度概念引進(jìn)中的必要性。答：略7.5若一個(gè)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(méi)有關(guān)系，則屬于強(qiáng)度量。試分析理想氣體的三個(gè)狀態(tài)量誰(shuí)屬于廣延量，誰(shuí)又屬于強(qiáng)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(qiáng)溫度等物理量與物質(zhì)的量無(wú)關(guān)，因此是強(qiáng)度量。7.6有一氧氣瓶，其容積為32升，壓力為130大氣壓

3、。當(dāng)壓力降到10大氣壓時(shí)，就應(yīng)重新充氣。某工廠(chǎng)若平均每天用1大氣壓下的氧氣400升，試問(wèn)，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(mén)，出廠(chǎng)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(cè)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(mǎn)被測(cè)的氣體，測(cè)出其壓力為P1，溫度為

4、T，并稱(chēng)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(chēng)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(mǎn)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(jì)混進(jìn)了一個(gè)氣泡，因此它的讀數(shù)比實(shí)際的氣壓小些。當(dāng)精確的氣壓計(jì)的水銀柱高為768毫米時(shí)，它的水銀柱高只有748毫米，此時(shí)管中水銀面到管頂?shù)木嚯x為80毫米。試問(wèn)，此氣壓計(jì)的水銀柱高為734毫米時(shí)，實(shí)際氣壓應(yīng)是多少？

5、(把氣泡中氣體當(dāng)作理想氣體，并設(shè)溫度不變。)解：設(shè)管的截面積為S，混進(jìn)管內(nèi)氣體的質(zhì)量為M，“0”下標(biāo)對(duì)應(yīng)精確氣壓計(jì)值。又因是等溫過(guò)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(gè)空氣容器A和B經(jīng)裝有閥門(mén)的細(xì)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(kāi)始時(shí)，兩容器的空氣彼此被閥44門(mén)分開(kāi)，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(niǎo)的容積V2=400厘米，求閥門(mén)打開(kāi)后的穩(wěn)定壓力。MM12解：開(kāi)始時(shí)，PV=RTPV=RT111222μμM′M′12打開(kāi)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(yáng)中心壓強(qiáng)由P=GρR給

7、出（其中ρ和R分別是太陽(yáng)的平均密度和半徑，G3為引力常數(shù)）。試估算太陽(yáng)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(gè)過(guò)程中氣體對(duì)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(duì)外不作功，所以有A=0P1V16P==2.45×10P2aV238.2將416.8焦耳的熱量傳給標(biāo)準(zhǔn)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>