大学物理答案-热学
(完整版)大学物理热学习题附答案
一、选择题1.一定量的理想气体贮于某一容器中,温度为T ,气体分子的质量为m 。
根据理想气体的分子模型和统计假设,分子速度在x 方向的分量平方的平均值 (A) m kT x 32=v (B) m kT x 3312=v (C) m kT x /32=v (D) m kT x /2=v2.一定量的理想气体贮于某一容器中,温度为T ,气体分子的质量为m 。
根据理想气体分子模型和统计假设,分子速度在x 方向的分量的平均值 (A) m kT π8=x v (B) m kT π831=x v (C) m kT π38=x v (D) =x v 03.温度、压强相同的氦气和氧气,它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系:(A) ε和w都相等 (B) ε相等,w 不相等 (C) w 相等,ε不相等 (D) ε和w 都不相等4.在标准状态下,若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积比V 1 / V 2=1 / 2 ,则其内能之比E 1 / E 2为:(A) 3 / 10 (B) 1 / 2 (C) 5 / 6 (D) 5 / 35.水蒸气分解成同温度的氢气和氧气,内能增加了百分之几(不计振动自由度和化学能)?(A) 66.7% (B) 50% (C) 25% (D) 06.两瓶不同种类的理想气体,它们的温度和压强都相同,但体积不同,则单位体积内的气体分子数n ,单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V ),单位体积内的气体质量ρ,分别有如下关系:(A) n 不同,(E K /V )不同,ρ不同 (B) n 不同,(E K /V )不同,ρ相同(C) n 相同,(E K /V )相同,ρ不同 (D) n 相同,(E K /V )相同,ρ相同7.一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、压强都不相同(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8.关于温度的意义,有下列几种说法:(1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度;(2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现,具有统计意义;(3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同;(4) 从微观上看,气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。
大学物理-热学习题课和答案解析
2V
D)n 相同,(EK / V )相同,ρ相同。 nm 不同
8、给定理想气体,从标准状态( P0 V0 T0 )开始作绝热膨胀,
体积增大到3倍,膨胀后温度T, 压强P与标准状态时T0 、
P0的关系为:
√ A)T
(1) 3
T0
P
(1) 3
1
P0
B)T
(
1 3
)
1T0
P
(1) 3
P0
C)T
( 1 ) 3
了。则 根据热力学定律可以断定:
① 理想气体系统在此过程中吸了热。
② 在此过程中外界对理想气体系统作了功。 ③ 理想气体系统的内能增加了。 ④ 理想气体系统既从外界吸了热,又对外作了功。
√ A) ① ③ B) ② ③ C) ③ D) ③ ④ E) ④
7、两瓶不同种类的理想气体,它们的温度和压强都相同,但
i RT
2 ( E )
(Q) p Cp,mRT
(Q )T
RT
ln
V2 V1
( A)
Q0
E CV ,mT
pV
RT
CV ,m
iR 2
CP,m
CV ,m
R
i2 2
R
循环过程:
热机效率
卡诺热机效率
A Q吸 Q放 1 Q放
Q吸
Q吸
Q吸
卡 诺
A Q吸
1 Q放 Q吸
1 T2 T1
卡诺致冷系数
2kT m
2RT M mol
平均速率:
v 8kT 8RT
m
M mol
4、能量均分原理: 每一个自由度的平均动能为: 一个分子的总平均动能为: mol 理想气体的内能:
大学物理(第四版)答案热学
题6.1:如果将1.0⨯103kg 的水均匀地分布在地球表面上,则单位面积上将约有多少个水分子?题6.1分析:l mol 的任何物质均含有相同的分子个数,即阿伏伽德罗常数 N A 。
由此,可以求出kg 100.13-⨯水的水分子数。
而地球表面积可视为球面作近似计算,通常取地球半径R =6.37⨯106 m 。
解:水的摩尔质量1m ol kg 018.0-⋅=M ,则kg 100.13-⨯=m 水中所含分子数M mN N A /=,则单位面积上的水分子数为272A m 1056.64//-⨯===MR mN S N n π题6.2:设想太阳是由氢原子组成的理想气体,其密度可当作是均匀的。
若此理想气体的压强为Pa 1035.114⨯。
试估计太阳的温度。
(已知氢原子的质量kg 1067.127H -⨯=m ,太阳半径m 1096.68S ⨯=R ,太阳质量kg 1099.130S ⨯=m )题6.2分析:本题可直接运用物态方程nkT p =进行计算。
解:氢原子的数密度可表示为()⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅==3S H S S H S 34R m m V m m n π根据题给条件,由nkT p =可得太阳的温度为)K 1016.1347S 3SH ⨯===k m R pm nk p T π 说明:实际上太阳结构并非本题中所设想的理想化模型。
因此,计算所得的太阳温度与实际的温度相差较大。
题6.3:一容器内储有氧气,其压强为1.01⨯105 Pa ,温度为27 ℃,求:(l )气体分子的数密度;(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。
(设分子间均匀等距排列)题6.3分析:在题中压强和温度的条件下,氧气可视为理想气体。
因此,可由理想气体的物态方程、密度的定义以及分子的平均平动动能与温度的关系等求解。
又因可将分子看成是均匀等距排列的,故每个分子占有的体积为30d V =,由数密度的含意可知d n V ,10=即可求出。
大学物理热学练习题及答案
大学物理热学练习题及答案第一题:一个物体的质量是1 kg,温度从20°C升高到30°C,如果物体的比热容是4200 J/(kg·°C),求物体吸收的热量。
解答:根据热量公式Q = mcΔθ,其中 Q 表示吸收的热量,m 表示物体的质量,c 表示比热容,Δθ 表示温度变化。
代入数据得:Q = 1 kg × 4200 J/(kg·°C) × (30°C - 20°C)= 1 kg × 4200 J/(kg·°C) × 10°C= 42,000 J所以物体吸收的热量为42,000 J。
第二题:一块金属材料的质量是0.5 kg,它的比热容是400 J/(kg·°C),经过加热后,材料的温度升高了60°C。
求该金属材料所吸收的热量。
解答:根据热量公式Q = mcΔθ,其中 Q 表示吸收的热量,m 表示物体的质量,c 表示比热容,Δθ 表示温度变化。
代入数据得:Q = 0.5 kg × 400 J/(kg·°C) × 60°C= 12,000 J所以金属材料吸收的热量为12,000 J。
第三题:一个热容为300 J/(kg·°C)的物体,吸收了500 J的热量后,温度升高了多少摄氏度?解答:根据热量公式Q = mcΔθ,其中 Q 表示吸收的热量,m 表示物体的质量,c 表示比热容,Δθ 表示温度变化。
将已知数据代入公式:500 J = m × 300 J/(kg·°C) × Δθ解方程得:Δθ = 500 J / (m × 300 J/(kg·°C))= 500 J / (m/(kg·°C)) × (kg·°C/300 J)= (500/300) °C≈ 1.67°C所以温度升高了约1.67°C。
大学物理C-04热学练习题答案
练 习 四 热 学一、填空题1.质量为M ,摩尔质量为mol M ,分子数密度为n 的理想气体,处于平衡态时,状态方程为___RT M MpV mol=___,状态方程的另一形式为___nkT p =___,其中k 称为____玻尔兹曼___常数。
2.两种不同种类的理想气体,其分子的平均平动动能相等,但分子数密度不同,则它们的温度 相同 ,压强 不同 ;如果它们的温度、压强相同,但体积不同,则它们的分子数密度 相同 ,单位体积的气体质量 不同 ,单位体积的分子平动动能 相同 。
(填“相同”或“不同”)。
3. 宏观量温度T 与气体分子的平均平动动能ω的关系为ω=___kT 23_,因此,气体的温度是__气体分子的平均平动动能__的量度。
4.设氮气为刚性分子组成的理想气体,其分子的平动自由度数为__3___,转动自由度为___2___。
5.2mol 氢气,在温度为27℃时,它的分子平动动能为 7479J ,分子转动动能为 4986J 。
6.1mol 氧气和2mol 氮气组成混合气体,在标准状态下,氧分子的平均能量为__211042.9-⨯__,氮分子的平均能量为_211042.9-⨯__;氧气与氮气的内能之比为__1:2__。
7.)(v f 为麦克斯韦速率分布函数,⎰∞pv dv v f )(的物理意义是__速率在p υ以上的分子数占总分子数的百分比__,⎰∞02)(2dv v f mv 的物理意义是____分子平均平动动能___,速率分布函数归一化条件的数学表达式为____1d )(0=⎰∞υυf ____,其物理意义是__速率在∞~0内的分子数占总分子数的百分之百____。
8.同一温度下的氢气和氧气的速率分布曲线如右图所示,其中曲线1为__氧气_的速率分布曲线,___氢气___的最概然速率较大(填“氢气”或“氧气”)。
若图中曲线表示同一种气体不同温度时的速率分布曲线,温度分别为T 1和T 2且T 1<T 2;则曲线1代表温度为__ T 1__的分布曲线(填T 1或T 2)。
2020年大学物理 规范作业解答29单元测试热学
M mol1 m1 M mol2 m2
气体分子平均速率 v 8RT
M mol
v 1 M mol
v1 : v2 m2 : m1
6. 一定量的理想气体经历acb过程时吸热500J,则 经历acbda过程时,吸热为_______ 。
根据热二定律 Q E A
由图可知
Eacb
于是得氦气的温度为
P RT M mol
T PM mol 105 4 10 3 401K
R 0.12 8.31
(2)该气体单位体积的内能
E i RT 3 p 3 105 1.5105 J / m3
V 2V 2 2
(3)气体分子的方均根速率
v2
解:(1)在气体体积膨胀过程中,压强随体积变化, 则气体作功
A V2 PdV V2 a2 dV a2 V2 a2 a2
V1
V V1
2
V V1
V1 V2
(2)由理想气体状态方程得
P1V1 P2V2
T1
T2
T1 T2
P1V1 P2V2
a2V1V22 V12a2V2
3 8.31 (600 300) 2
3739.5J
(2)2-3为绝热过程,则
内能增量为 Q23 0
E23
i RT
2
3 2
8.31 (455 600)
1807.425J
根据热力学第一定律有
A23 E23 1807 .425 J
(3)3-1为等压过程,则系统对外做功
3RT M mol
38.31 401 4 103
《大学物理》热力学基础练习题及答案解析
《大学物理》热力学基础练习题及答案解析一、简答题:1、什么是准静态过程?答案:一热力学系统开始时处于某一平衡态,经过一系列状态变化后到达另一平衡态,若中间过程进行是无限缓慢的,每一个中间态都可近似看作是平衡态,那么系统的这个状态变化的过程称为准静态过程。
2、从增加内能来说,做功和热传递是等效的。
但又如何理解它们在本质上的差别呢?答:做功是机械能转换为热能,热传递是热能的传递而不是不同能量的转换。
3、一系统能否吸收热量,仅使其内能变化? 一系统能否吸收热量,而不使其内能变化?答:可以吸热仅使其内能变化,只要不对外做功。
比如加热固体,吸收的热量全部转换为内能升高温度;不能吸热使内能不变,否则违反了热力学第二定律。
4、有人认为:“在任意的绝热过程中,只要系统与外界之间没有热量传递,系统的温度就不会改变。
”此说法对吗? 为什么?答:不对。
对外做功,则内能减少,温度降低。
5、分别在Vp-图、Tp-图上,画出等体、等压、等温和绝热过程的曲线。
V-图和T6、 比较摩尔定体热容和摩尔定压热容的异同。
答案:相同点:都表示1摩尔气体温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量。
不同点:摩尔定体热容是1摩尔气体,在体积不变的过程中,温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量。
摩尔定压热容是1摩尔气体,在压强不变的过程中,温度升高1摄氏度时气体所吸收的热量。
两者之间的关系为R C C v p +=7、什么是可逆过程与不可逆过程答案:可逆过程:在系统状态变化过程中,如果逆过程能重复正过程的每一状态,而且不引起其它变化;不可逆过程:在系统状态变化过程中,如果逆过程能不重复正过程的每一状态,或者重复正过程时必然引起其它变化。
8、简述热力学第二定律的两种表述。
答案:开尔文表述:不可能制成一种循环工作的热机,它只从单一热源吸收热量,并使其全部变为有用功而不引起其他变化。
克劳修斯表述:热量不可能自动地由低温物体传向高温物体而不引起其他变化。
9、什么是第一类永动机与第二类永动机?答案:违背热力学第一定律(即能量转化与守恒定律)的叫第一类永动机,不违背热力学第一定律但违背热力学第二定律的叫第二类永动机。
大学物理习题及解答(热学)
1.如图所示,开始在状态A ,其压强为Pa100.25⨯,体积为33m 100.2-⨯,沿直线AB 变化到状态B 后,压强变为5100.1⨯Pa ,体积变为33m 100.3-⨯,求此过程中气体所作的功。
(150J )2.一定量的空气,吸收了1.71⨯103J 的热量,并保持在 1.0⨯105Pa 下膨胀,体积从1.0⨯10-2 m 3 增加到1.5⨯10-2 m 3,问空气对外作了多少功?它的内能改变了多少?(5.0×102J, 1.21×103J )3.一压强为1.0⨯105 Pa ,体积为1.0⨯10-3m 3的氧气自0 ℃加热到100 ℃。
问:(1)当压强不变时,需要多少热量?当体积不变时,需要多少热量?(2)在等压或等体过程中各作了多少功?解:根据题给初态条件得氧气的物质的量为mol1041.42111-⨯===RT V p M mn已知氧气的定压摩尔热容R C Pm 27=,定体摩尔热容R C Vm 25=(1)求Q p 、Q V等压过程氧气(系统)吸热()J8.129d 12m p,p =-=∆+=⎰T T nC E V p Q等体过程氧气(系统)吸热()J1.9312m V,V =-=∆=T T nC E Q(2)按分析中的两种方法求作功值①利用公式⎰=VV p W d )(求解。
在等压过程中,T R M mV p W d d d ==,则得⎰⎰===21J 6.36d d p T T T R M mW W而在等体过程中,因气体的体积不变,故作功为d )(p ==⎰V V p W②利用热力学第一定律WE Q +∆=求解。
氧气的内能变化为 ()J 1.9312m V,=-=∆T T C M mE由于在(1)中已求出Q p 与Q V ,则由热力学第一定律可得在等压、等体过程中所作的功分别为J7.36p p =∆-=E Q WV V =∆-=E Q W4.如图所示,系统从状态A 沿ABC 变化到状态C 的过程中,外界有326 J 的热量传递给系统,同时系统对外作功126 J 。
大学物理题库-热力学
大学物理题库-热力学热力学选择题1、在气缸中装有一定质量的理想气体,下面说法正确的是:()(A)传给它热量,其内能一定改变。
(B)对它做功,其内能一定改变。
(C)它与外界交换热量又交换功,其内能一定改变。
(D)以上说法都不对。
(3分)答案:D2、理想气体在下述过程中吸收热量的是()(A)等容降压过程(B)等压压缩过程(C)绝热膨胀过程(D)等温膨胀过程(3分)答案:D3、理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小分别为S1和S2,二者的关系是()(A)S1S2(B)S1S2(C)S1=S2(D)不能确定(3分)答案:CPS1S2V4、有两个可逆的卡诺循环,ABCDA和A二者循环线包围的面积相等,如图所示。
1B1C1D1A1,设循环ABCDA的热效率为η,每次循环从高温热源吸收热量Q,循环A1B1C1D1A1的热效率为,每次循环从高温热源吸收热量Q1,则()(A)1,QQ1(B)1,QQ1(C)1,QQ1(D)1,QQ1(3分)PAA1B1BDD1C1C答案:BV5、一定量的理想气体,分别经历如图所示的abc过程(图中虚线ac为等温线)和def过程(图中虚线df为绝热线)。
试判断这两种过程是吸热还是放热()(A)abc过程吸热,def过程放热。
(C)abc过程和def过程都吸热。
(B)abc过程放热def过程吸热(D)abc过程和def过程都放热。
PaPdbcVefV(3分)答案:A6、对于理想气体系统来说,在下列过程中,哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外做得功三者均为负值?()(A)等容降压过程。
(B)等温膨胀过程。
(C)绝热膨胀过程。
(D)等压压缩过程。
(3分)答案:D7、关于可逆过程,下列说法正确的是()(A)可逆过程就是可以反向进行的过程。
(B)凡是可以反向进行的过程均为可逆过程。
(C)可逆过程一定是准静态过程。
(D)准静态过程一定是可逆过程。
(3分)答案:C8、下面正确的表述是()(A)功可以全部转化为热,但热不能全部转化为功。
大学物理 第6章 练习答案
第六章 热力学基础练 习 一一. 选择题1. 一绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体,若把隔板抽出,气体将进行自由膨胀,达到平衡后( A ) (A) 温度不变,熵增加; (B) 温度升高,熵增加;(C) 温度降低,熵增加; (D) 温度不变,熵不变。
2. 对于理想气体系统来说,在下列过程中,哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作做的功三者均为负值。
( C ) (A) 等容降压过程; (B) 等温膨胀过程; (C) 等压压缩过程; (D) 绝热膨胀过程。
3. 一定量的理想气体,分别经历如图1(1)所示的abc 过程(图中虚线ac 为等温线)和图1(2)所示的def 过程(图中虚线df 为绝热线) 。
判断这两过程是吸热还是放热:( A ) (A) abc 过程吸热,def 过程放热; (B) abc 过程放热,def 过程吸热; (C) abc 过程def 过程都吸热; (D) abc 过程def 过程都放热。
4. 如图2,一定量的理想气体,由平衡状态A 变到平衡状态B(A p =B p ),则无论经过的是什么过程,系统必然( B ) (A) 对外做正功; (B) 内能增加; (C) 从外界吸热; (D) 向外界放热。
二.填空题1. 一定量的理想气体处于热动平衡状态时,此热力学系统不随时间变化的三个宏观量是P V T ,而随时间变化的微观量是每个分子的状态量。
2. 一定量的单原子分子理想气体在等温过程中,外界对它做功为200J ,则该过程中需吸热__-200__ ___J 。
3. 一定量的某种理想气体在某个热力学过程中,外界对系统做功240J ,气体向外界放热620J ,则气体的内能 减少,(填增加或减少),21E E = -380 J 。
4. 处于平衡态A 的热力学系统,若经准静态等容过程变到平衡态B ,将从外界吸热416 J ,若经准静态等压过程变到与平衡态B 有相同温度的平衡态C ,将从外界吸热582 J ,所以,从平衡态A 变到平衡态C 的准静态等压过程中系统对外界所做的功为 582-416=166J 。
大学物理通用教程热学(刘玉鑫著)课后答案
大学物理通用教程热学(刘玉鑫著)课后答案大学物理通用教程热学(刘玉鑫著)课后答案刘玉鑫的《大学物理通用教程热学》适合于理、工、农、医和师范院系使用。
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《力学》一书包括质点运动学、牛顿力学基本定律、动量定理、机械能定理、角动量定理、质心力学定理、刚体力学、振动、波动、流体力学和哈密顿原理,共计十一章,并配有181道习题。
《大学物理通用教程普通高等教育十一五国家级规划教材·大学物理通用教程:力学(第2版)》以力学基本规律和概念、典型现象和应用为主体内容,同时注重知识的扩展和适度的深化,包括学科发展前沿评介、某些历史背景和注记,以及对学生在学习上的指导。
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力学引言第1章质点运动学1.1时间与空间1.2物体的点模型1.3位置矢量与轨道方程1.4速度矢量1.5加速度矢量1.6运动学中的逆问题1.7角速度1.8极坐标系与自然坐标系习题第2章牛顿力学的基本定律2.1牛顿以前的力学2.2牛顿运动定律2.3几种常见的力2.4万有引力定律2.5力学相对性原理与伽利略变换 2.6惯性系与非惯性系惯性力习题第3章动量变化定理与动量守恒 3.0概述3.1质点动量变化定理3.2质点组动量变化定理3.3动量守恒律3.4火箭推进速度习题第4章动能与势能——机械能变化定理与机械能守恒4.1质点动能变化定理4.2保守力的功4.3保守力场中的势能4.4机械能变化定理与机械能守恒4.5三种宇宙速度4.6两体碰撞习题第5章角动量变化定理与角动量守恒5.1角动量与力矩5.2质点组角动量变化定理5.3有心运动习题第6章质心力学定理6.0概述6.1质心动量定理6.2质心动能定理6.3质心角动量定理6.4有心运动方程与约化质量习题第7章刚体力学7.1刚体运动学7.2定轴转动惯量7.3定轴转动定理与动能定理 7.4一组刚体力学的典型题目 7.5快速重陀螺的旋进习题第8章振动8.1振动的描述8.2弹性系统的自由振动8.3多自由度弹性系统8.4弹性系统的阻尼运动8.5简谐量的保守性与对应表示8.6弹性系统的受迫振动与共振8.7自激振动8.8非线性振动与混沌8.9振动的合成习题第9章波动9.1波与波函数9.2波动方程9.3弹性体的应变与应力9.4介质中的波速9.5波场中的能量与能流9.6波的叠加和驻波9.7多普勒效应与激波9.8介质色散波包群速与波包展宽9.9孤立波与非线性波动习题第10章流体力学10.1流体的宏观物性10.2理想流体的定常流动伯努利方程 10.3黏性流体的运动10.4物体在黏性流体中的运动10.5湍流与雷诺数习题第11章哈密顿原理11.0概述11.1力学系统的约束与广义坐标11.2哈密顿原理11.3哈密顿原理与拉格朗日方程11.4哈密顿原理与哈密顿正则方程习题附录物理常量保留单位习题答案1.大学物理学第二版上册(黄祝明著)课后答案2.大学物理简明教程吕金钟著课后答案3.大学物理课后答案。
大学物理习题解答第三章热力学
第三章热力学本章提要1.准静态过程系统连续经过得每个中间态都无限接近平衡态得一种理想过程。
准静态过程可以用状态图上得曲线表示。
2.内能系统内所有分子热运动动能与分子之间相互作用势能得与,其数学关系式为内能就是态函数。
3.功功就是过程量。
微分形式:积分形式:4.热量两个物体之间或物体内各部分之间由于温度不同而交换得热运动能量。
热量也就是过程量。
5.热力学第一定律热力学第一定律得数学表达式:热力学第一定律得微分表达式:由热力学第一定律可知,第一类永动机就是不可能造成得。
6.理想气体得热功转换(1)等体过程:热量增量为或(2)等压过程:热量增量为因则(3)等温过程:热量增量为因则(4)绝热过程:根据热力学第一定路可得则或在绝热过程中理想气体得p、V、T三个状态参量之间满足如下关系:7.热容量等体摩尔热容量:等压摩尔热容量:对于理想气体,若分子自由度为i,则迈耶公式:比热容比:8.焓在等压过程中,由热力学第一定律可得由于,上式可写为如果令焓就是一个态函数。
9.循环过程正循环得热机效率逆循环得致冷系数10.卡诺循环由两个等温过程与两个绝热过程构成得循环。
正循环得效率逆循环得效率11.热力学第二定律开尔文表述:不可能制成一种循环动作得热机,只从单一热源吸收热量,使之全部转变为有用得功,而其她物体不发生任何变化。
克劳修斯表述:热量不可能自动地从低温物体传向高温物体,而不引起其她得变化。
统计意义:一个不受外界影响得孤立系统,其内部所发生得过程总就是由热力学概率小得宏观状态向热力学概率大得宏观状态进行,即从有序向无序得状态发展。
12.克劳修斯熵克劳修斯熵表达式熵增加原理:在孤立系统内,当热力学系统从一个平衡态到达另一个平衡态时,它得熵永远不减少。
如果过程不可逆,系统得熵增加;如果过程可逆,系统得熵不变。
13.玻耳兹曼熵玻耳兹曼熵表达式熵得微观本质:熵得多少就是系统微观状态数目多寡得标志。
思考题3-1 (1)热平衡态与热平衡有何不同?(2)热平衡与力学中得平衡有何不同?答:(1)一个孤立系统得各种宏观性质(如温度、压强、密度等)在长时间内不发生任何变化,这样得状态称为热平衡态。
大学物理Ⅱ-热学(黑龙江联盟)智慧树知到答案章节测试2023年哈尔滨工业大学
第一章测试1.A:B:C:D:答案:D2.2g氢气与2g氦气分别装在两个容积相同的封闭容器内,温度也相同。
(氢气视为刚性双原子分子)。
求:(1)氢分子与氦分子的平均平动动能之比;(2)氢气与氦气压强之比。
A:B:C:D:答案:B3.以下各式哪个表示速率大于v1的分子的速率平均值A:B:C:D:答案:C4.已知一定量的某种理想气体,在温度T1与T2时的分子最概然速率分别为Vp1和Vp2,分子速率分布函数的最大值分别为f(Vp1)和f(Vp2)。
若T1>T2则A:B:C:D:答案:A5.A:B:C:D:答案:C第二章测试1.两个体积不等的容器内分别盛有氦气和氧气,若它们的压强和温度均相同,则两种气体()A:单位体积内气体的内能必相同。
B:单位体积内分子的平均动能必相同;C:单位体积内气体的质量必相同;D:单位体积内的分子数必相同;答案:D2.两个体积相同的容器中,分别贮有氮气和氢气,若它们的压强相同,以E1和E2分别表示氮气和氢气的内能,则()A:B:C:无法确定D:答案:D3.一定量的理想气体,开始时处于压强,体积,温度分别为p1,V1,T1的平衡态,后来变到压强,体积,温度分别为p2,V2,T2的终态.若已知V2 >V1,且T2 =T1,则以下各种说法中正确的是()。
A:如果不给定气体所经历的是什么过程,则气体在过程中对外净作功和从外界净吸热的正负皆无法判断B:若气体从始态变到终态经历的是等温过程,则气体吸收的热量最少C:不论经历的是什么过程,气体从外界净吸的热一定为正值D:不论经历的是什么过程,气体对外净作的功一定为正值答案:A4.对于室温下的双原子分子理想气体,在等压膨胀的情况下,系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比W / Q等于()A:2/3B:2/7C:1/2D:2/5答案:B5.一定量的理想气体分别经历了等压、等体和绝热过程后,其内能均由E1变化到E2,在上述三过程中,则气体的()A:温度变化不同吸热不同B:温度变化相同吸热相同C:温度变化相同吸热不同D:温度变化不同吸热相同答案:C第三章测试1.根据热力学第二定律可知( )A:热可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体B:不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程C:功可以全部转化成热,但热不能全部转化成功D:一切自发过程都是不可逆的过程答案:D2.根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的?A:功可以全部变为热,但热不能全部变为功B:有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量,但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量C:热量能从高温物体传递到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体D:气体能够自由膨胀,但不能自动收缩答案:D3.一绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体。
大学物理---热学部分和近代物理部分练习题及答案解析
大学物理---热学部分和近代物理部分练习题及答案解析一、选择题1. 已知氢气与氧气的温度相同,请判断下列说法哪个正确?(A) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的压强一定大于氢气的压强.(B) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的密度一定大于氢气的密度.(C) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大.(D) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大. [ D ]2. 两种不同的理想气体,若它们的最概然速率相等,则它们的(A) 平均速率相等,方均根速率相等.(B) 平均速率相等,方均根速率不相等.(C) 平均速率不相等,方均根速率相等.(D) 平均速率不相等,方均根速率不相等. [ A ]3. 若理想气体的体积为V ,压强为p ,温度为T ,一个分子的质量为m ,k 为玻尔兹曼常量,R 为普适气体常量,则该理想气体的分子数为:(A) pV / m (B) pV / (kT )(C) pV / (RT ) (D) pV / (mT ) [ B ]4. 1 mol 刚性双原子分子理想气体,当温度为T 时,其内能为(式中R 为普适气体常量,k为玻尔兹曼常量)(A) . (B).(C). (D). [ C ]5. 一物质系统从外界吸收一定的热量,则(A) 系统的内能一定增加.(B) 系统的内能一定减少.(C) 系统的内能一定保持不变.(D) 系统的内能可能增加,也可能减少或保持不变. [ D ]6.如果在一固定容器内,理想气体分子速率都提高为原来的二倍,那么(A )温度和压强都升高为原来的二倍;(B )温度升高为原来的二倍,压强升高为原来的四倍;RT 23kT23RT 25kT25(C)温度升高为原来的四倍,压强升高为原来的二倍;(D)温度与压强都升高为原来的四倍。
[ D ]7.两容器内分别盛有氢气和氦气,若它们的温度和质量分别相等,则:(A) 两种气体分子的平均平动动能相等.(B) 两种气体分子的平均动能相等.(C) 两种气体分子的平均速率相等.(D) 两种气体的内能相等.[ A ]8.麦克斯韦速率分布曲线如图所示,图中A、B两部分面积相等,则该图表示v为最概然速率.(A)v为平均速率.(B)v为方均根速率.(C)v的分子数各占一半.[ D ](D) 速率大于和小于f(v)9. 速率分布函数f(v)的物理意义为:(A) 具有速率v的分子占总分子数的百分比.(B) 速率分布在v附近的单位速率间隔中的分子数占总分子数的百分比.(C) 具有速率v的分子数.(D) 速率分布在v附近的单位速率间隔中的分子数.[ B ]10. 根据热力学第二定律可知:(A) 功可以全部转换为热,但热不能全部转换为功.(B) 热可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体(C) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程.(D) 一切自发过程都是不可逆的.[ D ]11.根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的.(A) 热量能从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体.(B) 功可以全部变为热,但热不能全部变为功.(C) 气体能够自由膨胀,但不能自动收缩.(D) 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量,但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量 [ C ]12.热力学第二定律表明:(A) 不可能从单一热源吸收热量使之全部变为有用的功.(B) 在一个可逆过程中,工作物质净吸热等于对外作的功.(C) 摩擦生热的过程是不可逆的.(D) 热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体. [ C ]一、填空题1. 质量为M ,摩尔质量为mol M ,分子数密度为n 的理想气体,处于平衡态时,系统压强P 与温度T 的关系为 P nkT =。
大学物理单元习题及答案(热学部分)
单元习题热学模块一、 判断题: 1、 只有处于平衡状态的系统才可用状态参数来表述。
( √ ) 2、温度是标志分子热运动激烈程度的物理量,所以某个分子运动越快,说明该分子温度越高。
( × ) 3、某理想气体系统内分子的自由度为i ,当该系统处于平衡态时,每个分子的能量都等于kT i2。
( × )4、单原子分子的自由度为3,刚性双原子分子的自由度为5,刚性多原子分子的自由度为6。
( √ ) 5、 理想气体物态方程nkT p =中,n 代表物质的量。
( × ) 6、处于平衡状态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同,分子的平均平动动能也相同,则它们的温度、压强都相同。
( √ ) 7、两种理想气体温度相等,则分子的平均平动动能不一定相等。
( × ) 8、 对给定理想气体,其内能只是温度的函数。
( √ ) 9、热力学第一定律是能量转换和守恒定律,所以凡是满足热力学第一定律的热力学过程都能够实现。
( × ) 10、 可逆过程一定是准静态过程,反之亦然。
( × )11、 热力循环过程中只要给出高温热源的温度和低温热源的温度,都可以用公式121T T -=η来计算热机效率。
( × )12、 循环输出净功越大,则热效率越高。
( × ) 13、 可逆循环的热效率都相等。
( × )14、 不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率。
( × ) 15、 从增加内能的角度来说,作功和热传递是等效的,在本质上无差别。
( × )16、 不可逆过程是不能回到初态的热力过程。
( × ) 17、 热机的循环效率不可能大于1。
( √ ) 18、 气体膨胀一定对外做功。
( × ) 二、 计算题1、 一容器内储有氧气,其压强为atm p 0.1=,温度为27℃。
求:(1)分子数密度; (2)氧分子质量; (3)氧气密度;(4)分子的平均平动动能; (5)分子间的平均距离。
大学物理答案第七章热力学基础-习题解答
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热力学第一定律是能量守恒定律 在热学中的具体表现,它指出系 统能量的增加等于传入系统的热 量与外界对系统所做的功的和。
功的计算:在封闭系统中,外界 对系统所做的功可以通过热力学 第一定律进行计算,这有助于理 解系统能量的转化和利用。
能量平衡:利用热力学第一定律 ,可以分析系统的能量平衡,判 断系统是否处于热平衡状态。
热力学第二定律
热力学第二定律
描述了热力过程中宏观性质的自然方向性,即不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变 化。
表达式
不可能通过有限个步骤将热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。
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热力学基础习题解答
热力学第一定律的应用
热量计算:通过热力学第一定律 ,可以计算系统吸收或放出的热 量,进而分析系统的能量变化。
热力学第二定律的应用
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热力学第二定律指出,自
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发过程总是向着熵增加的
方向进行,即不可逆过程
总是向着宏观状态更混乱
、更无序的方向发展。
03
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05
熵增加原理:根据热力学 第二定律,孤立系统的熵 永不减少,即自发过程总 是向着熵增加的方向进行 。
热机效率:利用热力学第 二定律,可以分析热机的 效率,探讨如何提高热机 的效率。
100%
制冷机效率的影响因素
制冷机效率受到多种因素的影响 ,如制冷剂的性质、蒸发温度和 冷凝温度、压缩机和冷却剂的流 量等。
大学物理课后习题答案(上下册全)武汉大学出版社 第7章 热力学基础习题解答
第7章 热力学基础7-1在下列准静态过程中,系统放热且内能减少的过程是[ D ] A .等温膨胀. B .绝热压缩. C .等容升温. D .等压压缩.7-2 如题7-2图所示,一定量的理想气体从体积V 1膨胀到体积V 2分别经历的过程是:A →B 等压过程; A →C 等温过程; A →D 绝热过程 . 其中吸热最多的过程是[ A ] A .A →B 等压过程 B .A →C 等温过程.C .A →D 绝热过程. 题7-2图 D .A →B 和A → C 两过程吸热一样多.7-3 一定量某理想气体所经历的循环过程是:从初态(V 0 ,T 0)开始,先经绝热膨胀使其体积增大1倍,再经等容升温回复到初态温度T 0, 最后经等温过程使其体积回复为V 0 , 则气体在此循环过程中[ B ]A .对外作的净功为正值.B .对外作的净功为负值.C .内能增加了.D .从外界净吸收的热量为正值. 7-4 根据热力学第二定律,判断下列说法正确的是 [ D ] A .功可以全部转化为热量,但热量不能全部转化为功.B .热量可以从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体.C .不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程.D .一切自发过程都是不可逆的.7-5 关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法,正确的是[ A ] A .可逆过程一定是准静态过程. B .准静态过程一定是可逆过程. C .无摩擦过程一定是可逆过程.D .不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程.7-6 理想气体卡诺循环过程的两条绝热线下的面积大小(题7-6图中阴影部分)分别为S 1和S 2 , 则二者的大小关系是[ B ] A .S 1 > S 2 . B .S 1 = S 2 .C .S 1 < S 2 .D .无法确定. 题7-6图 7-7 理想气体进行的下列各种过程,哪些过程可能发生[ D ] A .等容加热时,内能减少,同时压强升高 B . 等温压缩时,压强升高,同时吸热 C .等压压缩时,内能增加,同时吸热 D .绝热压缩时,压强升高,同时内能增加7-8 在题7-8图所示的三个过程中,a →c 为等温过程,则有[ B ] A .a →b 过程 ∆E <0,a →d 过程 ∆E <0. B .a →b 过程 ∆E >0,a →d 过程 ∆E <0. C .a →b 过程 ∆E <0,a →d 过程 ∆E >0.D .a →b 过程 ∆E >0,a →d 过程 ∆E >0. 题7-8图7-9 一定量的理想气体,分别进行如题7-9图所示的两个卡诺循环,若在p V -图上这两个循环过程曲线所围的面积相等,则这两个循环的[ D ] A .效率相等.B .从高温热源吸收的热量相等.C .向低温热源放出的热量相等.D .对外做的净功相等. 题7-9图7-10一定质量的某种理想气体在等压过程中对外作功为 200 J .若此种气体为单原子分子气体,则该过程中需吸热__500__ J ;若为双原子分子气体,则需吸热__700___ J 。
(完整版)大学物理热学习题附答案
一、选择题1.一定量的理想气体贮于某一容器中,温度为T ,气体分子的质量为m 。
根据理想气体的分子模型和统计假设,分子速度在x 方向的分量平方的平均值 (A) m kT x 32=v (B) m kT x 3312=v (C) m kT x /32=v (D) m kT x /2=v2.一定量的理想气体贮于某一容器中,温度为T ,气体分子的质量为m 。
根据理想气体分子模型和统计假设,分子速度在x 方向的分量的平均值 (A) m kT π8=x v (B) m kT π831=x v (C) m kT π38=x v (D) =x v 03.温度、压强相同的氦气和氧气,它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系:(A) ε和w都相等 (B) ε相等,w 不相等 (C) w 相等,ε不相等 (D) ε和w 都不相等4.在标准状态下,若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积比V 1 / V 2=1 / 2 ,则其内能之比E 1 / E 2为:(A) 3 / 10 (B) 1 / 2 (C) 5 / 6 (D) 5 / 35.水蒸气分解成同温度的氢气和氧气,内能增加了百分之几(不计振动自由度和化学能)?(A) 66.7% (B) 50% (C) 25% (D) 06.两瓶不同种类的理想气体,它们的温度和压强都相同,但体积不同,则单位体积内的气体分子数n ,单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V ),单位体积内的气体质量ρ,分别有如下关系:(A) n 不同,(E K /V )不同,ρ不同 (B) n 不同,(E K /V )不同,ρ相同(C) n 相同,(E K /V )相同,ρ不同 (D) n 相同,(E K /V )相同,ρ相同7.一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、压强都不相同(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8.关于温度的意义,有下列几种说法:(1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度;(2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现,具有统计意义;(3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同;(4) 从微观上看,气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。
大学物理热学题库及答案
一、选择题:(每题3分)1、在一密闭容器中,储有A、B、C三种理想气体,处于平衡状态.A种气体的分子数密度为n1,它产生的压强为p1,B种气体的分子数密度为2n1,C种气体的分子数密度为3n1,则混合气体的压强p为(A) 3 p1.(B) 4 p1.(C) 5 p1.(D) 6 p1.[]2、若理想气体的体积为V,压强为p,温度为T,一个分子的质量为m,k为玻尔兹曼常量,R为普适气体常量,则该理想气体的分子数为:(A) pV / m.(B) pV / (kT).(C) pV / (RT).(D) pV / (mT).[]3、有一截面均匀的封闭圆筒,中间被一光滑的活塞分隔成两边,如果其中的一边装有0.1 kg 某一温度的氢气,为了使活塞停留在圆筒的正中央,则另一边应装入同一温度的氧气的质量为:(A) (1/16) kg.(B) 0.8 kg.(C) 1.6 kg.(D) 3.2 kg.[]4、在标准状态下,任何理想气体在1 m3中含有的分子数都等于(A) 6.02×1023.(B)6.02×1021.(C) 2.69×1025(D)2.69×1023.(玻尔兹曼常量k=1.38×10-23 J·K-1 ) []5、一定量某理想气体按pV2=恒量的规律膨胀,则膨胀后理想气体的温度(A) 将升高.(B) 将降低.(C) 不变.(D)升高还是降低,不能确定.[]6、一个容器内贮有1摩尔氢气和1摩尔氦气,若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p1和p2,则两者的大小关系是:(A) p1> p2.(B) p1< p2.(C) p1=p2.(D)不确定的.[]7、已知氢气与氧气的温度相同,请判断下列说法哪个正确?(A) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的压强一定大于氢气的压强.(B) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的密度一定大于氢气的密度.(C) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大.(D) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大.[]8、已知氢气与氧气的温度相同,请判断下列说法哪个正确?(A) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的压强一定大于氢气的压强.(B) 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的密度一定大于氢气的密度.(C) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大.(D) 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大.[]9、温度、压强相同的氦气和氧气,它们分子的平均动能ε和平均平动动能w 有如下关系:(A) ε和w 都相等. (B) ε相等,而w 不相等.(C) w 相等,而ε不相等. (D) ε和w 都不相等. [ ]10、1 mol 刚性双原子分子理想气体,当温度为T 时,其内能为(A) RT 23. (B)kT 23. (C)RT 25. (D)kT 25. [ ] (式中R 为普适气体常量,k 为玻尔兹曼常量)11、两瓶不同种类的理想气体,它们的温度和压强都相同,但体积不同,则单位体积内的气体分子数n ,单位体积内的气体分子的总平动动能(E K /V ),单位体积内的气体质量ρ,分别有如下关系:(A) n 不同,(E K /V )不同,ρ 不同.(B) n 不同,(E K /V )不同,ρ 相同.(C) n 相同,(E K /V )相同,ρ 不同.(D) n 相同,(E K /V )相同,ρ 相同. [ ]12、有容积不同的A 、B 两个容器,A 中装有单原子分子理想气体,B 中装有双原子分子理想气体,若两种气体的压强相同,那么,这两种气体的单位体积的内能(E / V )A 和(E / V )B 的关系(A) 为(E / V )A <(E / V )B .(B) 为(E / V )A >(E / V )B .(C) 为(E / V )A =(E / V )B .(D) 不能确定. [ ]13、两个相同的容器,一个盛氢气,一个盛氦气(均视为刚性分子理想气体),开始时它们的压强和温度都相等,现将6 J 热量传给氦气,使之升高到一定温度.若使氢气也升高同样温度,则应向氢气传递热量(A) 12 J . (B) 10 J(C) 6 J . (D) 5 J . [ ]14、压强为p 、体积为V 的氢气(视为刚性分子理想气体)的内能为: (A)25pV . (B) 23pV . (C) pV . (D) 21pV . [ ]15、下列各式中哪一式表示气体分子的平均平动动能?(式中M 为气体的质量,m 为气体分子质量,N 为气体分子总数目,n 为气体分子数密度,N A 为阿伏加得罗常量)(A) pV M m 23. (B) pV M M mol23. (C)npV 23. (D)pV N MM A 23mol . [ ]16、两容器内分别盛有氢气和氦气,若它们的温度和质量分别相等,则:(A) 两种气体分子的平均平动动能相等.(B) 两种气体分子的平均动能相等.(C) 两种气体分子的平均速率相等.(D) 两种气体的内能相等. [ ]17、一容器内装有N 1个单原子理想气体分子和N 2个刚性双原子理想气体分子,当该系统处在温度为T 的平衡态时,其内能为(A) (N 1+N 2) (23kT +25kT ). (B) 21(N 1+N 2) (23kT +25kT ). (C) N 123kT +N 225kT . (D) N 125kT + N 223kT . [ ]18、设声波通过理想气体的速率正比于气体分子的热运动平均速率,则声波通过具有相同温度的氧气和氢气的速率之比22H O /v v 为(A) 1 . (B) 1/2 .(C) 1/3 . (D) 1/4 . [ ]19、设v 代表气体分子运动的平均速率,p v 代表气体分子运动的最概然速率,2/12)(v 代表气体分子运动的方均根速率.处于平衡状态下理想气体,三种速率关系为(A) p v v v ==2/12)( (B) 2/12)(v v v <=p (C) 2/12)(v v v <<p (D)2/12)(v v v >>p [ ]20、已知一定量的某种理想气体,在温度为T 1与T 2时的分子最概然速率分别为v p 1和v p 2,分子速率分布函数的最大值分别为f (v p 1)和f (v p 2).若T 1>T 2,则(A) v p 1 > v p 2, f (v p 1)> f (v p 2).(B) v p 1 > v p 2, f (v p 1)< f (v p 2).(C) v p 1 < v p 2, f (v p 1)> f (v p 2).(D) v p 1 < v p 2, f (v p 1)< f (v p 2). [ ]21、 两种不同的理想气体,若它们的最概然速率相等,则它们的(A) 平均速率相等,方均根速率相等.(B) 平均速率相等,方均根速率不相等.(C) 平均速率不相等,方均根速率相等.(D) 平均速率不相等,方均根速率不相等. [ ]22、假定氧气的热力学温度提高一倍,氧分子全部离解为氧原子,则这些氧原子的平均速率是原来氧分子平均速率的(A) 4倍. (B) 2倍.(C) 2倍. (D) 21倍. [ ]23、 麦克斯韦速率分布曲线如图所示,图中A 、B 两部分面积相等,则该图表示(A) 0v 为最概然速率. (B) 0v 为平均速率. (C) 0v 为方均根速率. (D) 速率大于和小于0v 的分子数各占一半. [ ]24、速率分布函数f (v )的物理意义为:(A) 具有速率v 的分子占总分子数的百分比.(B) 速率分布在v 附近的单位速率间隔中的分子数占总分子数的百分比.(C) 具有速率v 的分子数.(D) 速率分布在v 附近的单位速率间隔中的分子数. [ ]25、若N 表示分子总数,T 表示气体温度,m 表示气体分子的质量,那么当分子速率v 确定后,决定麦克斯韦速率分布函数f (v )的数值的因素是(A) m ,T . (B) N .(C) N ,m . (D) N ,T .(E) N ,m ,T . [ ]26、气缸内盛有一定量的氢气(可视作理想气体),当温度不变而压强增大一倍时,氢气分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是:(A) Z 和λ都增大一倍.(B) Z 和λ都减为原来的一半.(C) Z 增大一倍而λ减为原来的一半.(D) Z 减为原来的一半而λ增大一倍. [ ]27、一定量的理想气体,在温度不变的条件下,当体积增大时,分子的平均碰撞频率Z和平均自由程λ的变化情况是:(A) Z 减小而λ不变. (B)Z 减小而λ增大. (C) Z 增大而λ减小. (D)Z 不变而λ增大. [ ]28、一定量的理想气体,在温度不变的条件下,当压强降低时,分子的平均碰撞频率Z 和f (v )0平均自由程λ的变化情况是:(A) Z 和λ都增大. (B) Z 和λ都减小.(C) Z 增大而λ减小. (D) Z 减小而λ增大. [ ]29、一定量的理想气体,在体积不变的条件下,当温度降低时,分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是:(A) Z 减小,但λ不变. (B) Z 不变,但λ减小.(C) Z 和λ都减小. (D) Z 和λ都不变. [ ]30、 一定量的理想气体,在体积不变的条件下,当温度升高时,分子的平均碰撞频率Z 和平均自由程λ的变化情况是:(A) Z 增大,λ不变. (B) Z 不变,λ增大.(C) Z 和λ都增大. (D) Z 和λ都不变. [ ]31、 在一个体积不变的容器中,储有一定量的理想气体,温度为T 0时,气体分子的平均速率为0v ,分子平均碰撞次数为0Z ,平均自由程为0λ.当气体温度升高为4T 0时,气体分子的平均速率v ,平均碰撞频率Z 和平均自由程λ分别为:(A) v =40v ,Z =40Z ,λ=40λ.(B) v =20v ,Z =20Z ,λ=0λ.(C) v =20v ,Z =20Z ,λ=40λ.(D) v =40v ,Z =20Z ,λ=0λ. [ ]32、在一封闭容器中盛有1 mol 氦气(视作理想气体),这时分子无规则运动的平均自由程仅决定于(A) 压强p . (B) 体积V .(C) 温度T . (D) 平均碰撞频率Z . [ ]33、一定量的某种理想气体若体积保持不变,则其平均自由程λ和平均碰撞频率Z 与温度的关系是:(A) 温度升高,λ减少而Z 增大.(B) 温度升高,λ增大而Z 减少.(C) 温度升高,λ和Z 均增大.(D) 温度升高,λ保持不变而Z 增大. [ ]34、一容器贮有某种理想气体,其分子平均自由程为0λ,若气体的热力学温度降到原来的一半,但体积不变,分子作用球半径不变,则此时平均自由程为 (A)02λ. (B) 0λ. (C)2/0λ. (D) 0λ/ 2. [ ]35、图(a)、(b)、(c)各表示联接在一起的两个循环过程,其中(c)图是两个半径相等的圆构成的两个循环过程,图(a)和(b)则为半径不等的两个圆.那么: (A) 图(a)总净功为负.图(b)总净功为正.图(c)总净功为零.(B) 图(a)总净功为负.图(b)总净功为负.图(c)总净功为正.(C) 图(a)总净功为负.图(b)总净功为负.图(c)总净功为零.(D) 图(a)总净功为正.图(b)总净功为正.图(c)总净功为负.36、 关于可逆过程和不可逆过程的判断:(1) 可逆热力学过程一定是准静态过程.(2) 准静态过程一定是可逆过程.(3) 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程.(4) 凡有摩擦的过程,一定是不可逆过程.以上四种判断,其中正确的是(A) (1)、(2)、(3).(B) (1)、(2)、(4).(C) (2)、(4).(D) (1)、(4). [ ]37、如图所示,当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀时,气体所经历的过程(A) 是平衡过程,它能用p ─V 图上的一条曲线表示. (B) 不是平衡过程,但它能用p ─V 图上的一条曲线表示.(C) 不是平衡过程,它不能用p ─V 图上的一条曲线表示.(D) 是平衡过程,但它不能用p ─V 图上的一条曲线表示. [ ]38、在下列各种说法(1) 平衡过程就是无摩擦力作用的过程.(2) 平衡过程一定是可逆过程.(3) 平衡过程是无限多个连续变化的平衡态的连接.(4) 平衡过程在p -V 图上可用一连续曲线表示.中,哪些是正确的?V 图(a) V 图(b) V图(c)(A) (1)、(2).(B) (3)、(4).(C) (2)、(3)、(4).(D) (1)、(2)、(3)、(4).[]39、设有下列过程:(1) 用活塞缓慢地压缩绝热容器中的理想气体.(设活塞与器壁无摩擦)(2) 用缓慢地旋转的叶片使绝热容器中的水温上升.(3) 一滴墨水在水杯中缓慢弥散开.(4) 一个不受空气阻力及其它摩擦力作用的单摆的摆动.其中是可逆过程的为(A) (1)、(2)、(4).(B) (1)、(2)、(3).(C) (1)、(3)、(4).(D) (1)、(4).[]40、在下列说法(1) 可逆过程一定是平衡过程.(2) 平衡过程一定是可逆的.(3) 不可逆过程一定是非平衡过程.(4) 非平衡过程一定是不可逆的.中,哪些是正确的?(A) (1)、(4).(B) (2)、(3).(C) (1)、(2)、(3)、(4).(D) (1)、(3).[]41、置于容器内的气体,如果气体内各处压强相等,或气体内各处温度相同,则这两种情况下气体的状态(A) 一定都是平衡态.(B) 不一定都是平衡态.(C) 前者一定是平衡态,后者一定不是平衡态.(D) 后者一定是平衡态,前者一定不是平衡态.[]42、气体在状态变化过程中,可以保持体积不变或保持压强不变,这两种过程(A) 一定都是平衡过程.(B) 不一定是平衡过程.(C) 前者是平衡过程,后者不是平衡过程.(D) 后者是平衡过程,前者不是平衡过程.[]43、如图所示,一定量理想气体从体积V 1,膨胀到体积V 2分别经历的过程是:A →B 等压过程,A →C 等温过程;A→D 绝热过程,其中吸热量最多的过程(A) 是A →B. (B)是A →C. (C)是A →D.(D)既是A →B 也是A →C , 两过程吸热一样多。
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∴ ΔQ132 = ΔQ13 = A132
而 ΔQ13 =
V
M 7 PV 7 R(T3 − T1 ) = 1 1 R(T3 − T1 ) RT1 2 μ 2
1→ 3,
V1 V3 = , T1 T3
3 → 2 , T3V3γ −1 = T1V2γ −1
⎛V 2 T3 = ⎜ ⎜V ⎝ 1
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
7.10 若太阳中心压强由 P =
2π Gρ 2 R 2 给出(其中ρ和 R 分别是太阳的平均密度和半径,G 3
为引力常数) 。试估算太阳中心的温度(假设其中心主要由氢原子核组成) 。
8.1
第八章 热力学第一和第二定律 P1=120 大气压、体积 V1=1.0 升、温度 t1=27℃的状态,经(1)绝热膨胀、 (2)等温膨 胀、 (3)自由膨胀,体积增至 V2=5.0 升。求这三个过程中气体对外所作的功及末状态 的压力值。
(3)先绝热后等压
Q Q14 = 0, ΔU142 = 0
同(2)
1
V2 V4 = , T1 T4
γ −1 γ
V
⎛V1 ⎞ T4V4γ −1 = T1V1γ −1T4 = ⎜ ⎜V ⎟ ⎟ ⎝ 2⎠
⋅ T1 = 246( K )
p
∴ ΔQ142 = A142 = 1.575 × 103 ( J )
(4)先等压后等容
(3)P 不变, Q =
μ
C P ΔT
ΔT =
μQ
7 M R 2
= 5.85( K )
∴T2 = 273.15 + 5.7 = 279.0( K )
V2 V1 = T2 T1 V2 = V1 T2 MRT1T2 MRT2 = = = 5.72 × 10 2 m 3 T1 μP1T1 μP1
A= P 1 (V1 − V2 ) = 121.6 J
解:开始时, P 1V1 =
M1
μ
RT1 M 1′
P2V2 =
M2
μ
RT2
打开活塞混合后 PV1 =
μ
RT1
PV2 =
′ M2
μ
RT2
′ + M2 ′ 又 M1 + M 2 = M1
P PV 1V1 + 2 2) T1 T2 联立可解得: P = = 224(mmHg ) V1 V2 ( + ) T1 T2 (
解: (1)V 不变
Q Q = A + ΔU
∴ Q = 416.8 J , P1 = 1.013 × 10 5 Pa
A=0
T1 = 273.15 K
M = 5 ×10 −3 Kg
Q = ΔU = Q = 8.05 K M 5 R μ 2
M 5 RΔT μ 2
∴ ΔT =
∴ T = 273.15 + 8.05 = 281.2 K
ΔU =
M 5 RΔT = 299.0 J μ 2
计算结果 ΔQ ≠ ΔU + A 是因为 Cp 和 Cv 近似取值 若取实验值 C v = 20.331
C P = 28.646
可得: ΔT = 5.845 K , T2 = 279.0 K , ΔU = 297.1J 8.3 有 20.0 升的氢气,温度为 27℃,压强为 P=1.25×105 帕,设氢气经(1)等温过程; (2) 先等压后绝热过程; (3)先绝热后等压; (4)先等压后等容变化到体积为 40.0 升,温 度为 27℃的状态,试计算内能增量、对外作的功和外界传给氢气的热量。
测定气体摩尔质量的一种方法是:容积为 V 的容器内装满被测的气体,测出其压力为 P1,温度为 T,并称出容器连同气体的质量 M1;然后放出一部分气体,使压力降到 P2, 温度仍不变,再称出容器连同气体的质量 M2,试由此求出该气体的摩尔质量。
解:设容器本身的质量为 M’ ,则二状态分别满足
P 1V =
解: 设温度为 T,出厂氧气质量为 M1,最后质量为 M2,每天用氧气质量 M’,故有:
p1v =
M1
μ
RT
∴ M1 =
p1vμ RT p2 vμ RT
p2 v =
M2
μ
RT
∴ M2 =
p ' v' =
M'
μ
RT
∴ M' =
p ' v' μ RT
t=
7.7
ΔM M 1 − M 2 ( p1 − p 2 )v (130 − 10) × 32 = = = = 9.6天 M' M' p' v' 1 × 400
p2 =
20 × 80 = 17mmHg 94
p02 = 734 + 17 = 751mmHg = 1.001×105 Pa
7.9 两个空气容器 A 和 B 经装有阀门的细管相联,容器 A 浸入温度保持为 t1=100℃的水槽 中,而容器 B 浸入温度保持在 t1=-20℃的冷却剂中。开始时,两容器的空气彼此被阀 门分开,容器 A 中的压力等于 P1=5.33×104 帕,容器 B 中的压力 P2=2.00×104 帕。如 果 A 的容积 V1=250 厘米 3,而 B 的容积 V2=400 厘米 3,求阀门打开后的稳定压力。
(2)T 不变, ΔU = 0
μQ
Q= A=
M
μ
RT1 Ln
V2 V1
V ∴ 2 = e MRT1 = 1.077 V1
QP 1V1 =
M
μ
RT1
∴V1 =
MRT1 = 5.6 ×10 − 2 m3 P 1μ
∴V2 = 5.6 ×10 −2 ×1.077 = 6.03 ×10 −2 (m3 ) P2 = P 1V1 = 9.41×10 ( Pa) V2 M
解:设管的截面积为 S,混进管内气体的质量为 M, “0”下标对应精确气压计值。 又因是等温过程
Q p1l1S = p2l2 S =MBiblioteka 80mmμRT
768mmHg 748mmHg
p1 = 768 − 748 = 20mmHg l1 = 80mm
题 7.8 图
Q p01 = 768mmHg
l2 = 748 + 80 − 734 = 94mm
1 2
5
QW52 = 0
ΔU152=0
V
∴ ΔQ152 = A152 = A15 = p1 (V2 − V1 ) = 1.25 × 105 × (40 − 20) ×10 −3 = 2500( J )
8.4 如题 8.4 图所示,使一系统沿路径 ACB 从状态 A 变到状态 B 时,这系统吸收 335 焦 耳的热量,对外作了 126 焦耳的功。 (1)如果这系统经路径 ADB 作功 42 焦耳,系统 将吸收多少热量?(2)要使系统沿曲线从状态 B 回到状态 A,外界需对系统作功 84 焦耳,该系统是吸收还是放出热量?其数量是多少?(3)如果 UD-UA=40 焦耳,试 求沿 AD 及 DB 各吸收热量多少? 热力学第一定律 ΔU = Q − A , 已知 Q ACB = 335 J 已知系统对外界作功 AACB = 126 J
解:
P C A
B D V
题 8.4 图
∴ 系统内能改变 ΔU A→ B = U B − U A = (335 − 126) J = 209 J
(1)根据热力学第一定律 ΔU = Q − A 已知系统对外界作功 AADB = 42 J , 系统内能改变 ΔU = U B − U A = 209 J
∴ QADB = ΔU + AADB = 42 + 209 = 251J ∴ QADB = 251J > 0
5
解:QV1 = 20l , P a , T1 = 300 K , V2 = 40l , T2 = 300 K 1 = 1.25 × 10 P
∴ ΔU =
M
μ
Cv ΔT ΔQ = W = P 1V1 ln V2 = 1.73 ×103 J V1
p 1 3 绝热 等温 2
(1)等温过程
(2)先等压后绝热(如图) , 因为绝热过程中, ΔQ = 0
题 8.5 图为一理想气体的可逆循环,其中 MN 为等温线,NK 为绝热线。请在表中填写 各分过程中各增量函数的符号(+表示增加,-表示减少,0 表示不变) 。
解: (1)等压膨胀 ΔV > 0,
ΔT > 0, A > 0
p
K N
L
ΔU > 0 , Q = ΔU + A > 0
dV >0 V ∴ A=0 (2)等容过程 ΔV = 0 dS = νCv dT +νR
( M 1 − M ′)
μ
RT
P2V =
( M 2 − M ′)
μ
RT
联立求解,得 μ = 7.8
(M 1 − M 2 ) R T (P1 − P2 )V
水银气压计混进了一个气泡,因此它的读数比实际的气压小些。当精确的气压计的水 银柱高为 768 毫米时,它的水银柱高只有 748 毫米,此时管中水银面到管顶的距离为 80 毫米。试问,此气压计的水银柱高为 734 毫米时,实际气压应是多少?(把气泡中气 体当作理想气体,并设温度不变。)
是放热
∴ Q AD = ΔU AD + AAD = 40 + 42 = 82 J
Q ΔU AB = U B − U A = 209 J Q ΔU AD = U D − U A = 40 J
是吸热
∴ ΔU DB = U B − U D = 169 J
Q ADB = 0
8.5
∴ QDB = ΔU DB = 169 J 是吸热
第七章 热学基础 7.1 如设单位摩尔气体的尺度约为 10-1m 量级,一个气体分子约为 10-9m 量级。试估算宏 观气体系统是由多大数量级的微观粒子组成的。 7.2 较重的原子核可视为由质子、中子等组成的热学系统。试说明这里的“宏观系统”和 “微观粒子”分别是谁? 答:在此情况下, “热学”系统指是原子核。这里,系统“宏观”说明它具有热力学属 性,而非一般意义上的宏观分类。 7.3 无规则热运动首先由生物学家布朗在观察悬浮在水中的细小花粉颗粒运动时发现。有 人说,热运动就是指花粉颗粒的无规则运动,这种说法正确吗?进一步的,若将水加 热,花粉颗粒运动更加剧烈,这又说明了什么道理。 答:不正确,热运动指的是水分子的无规则运动。当温度上升,水分子热运动加剧,从 而导致花粉运动加剧。 7.4 讨论热力学第零定律在温度概念引进中的必要性。 答:略 7.5 若一个物体的某种状态量与其物质的量成正比,该状态量属于广延量;若状态量与物 质的量没有关系,则属于强度量。试分析理想气体的三个状态量谁属于广延量,谁又 属于强度量。 答:体积(面积)质量、内能等物理量与物质的量有关,因此是广延量;压强温度等物 理量与物质的量无关,因此是强度量。 7.6 有一氧气瓶,其容积为 32 升,压力为 130 大气压。当压力降到 10 大气压时,就应重 新充气。某工厂若平均每天用 1 大气压下的氧气 400 升,试问,在温度不变的情况下, 一瓶氧气能用多少天?