热学-第一章 习题 热力学系统的平衡态及状态方程

热学：

（10学时，29题）

第一章热力学系统的平衡态及状态方程

1.在标准状态下，容积为10m×10m×3m的房间内空气的质量为多少千克？（空气的

平均摩尔质量是29×10−3kg/mol）

2.截面积为S的粗细均匀的U形管，其中储有水银，高度如图所示。今将U形管的右

侧与大气相通，左侧上端封闭，其中空气柱的温度为300K。若要使空气柱长度变为60cm，需加热到多少K？已知大气压强保持为75cmHg。

3.在矿井入风巷道的某一截面处空气的压强p=0.9×105Pa，温度t=17℃，流速v=

5m/s，该处截面积S=8m2，问每秒钟流经该处的空气的质量为多少千克？（已知空气的平均摩尔质量是28.9×10−3kg/mol）

4.一篮球在室温为0℃时打入空气，使其达到1.5atm，试计算：

(1)赛球时，篮球温度升高到30℃，这时球内的压强有多大？

(2) 在球赛过程中，球被扎破了一个小洞，开始漏气，问当球赛结束后，篮球恢复到

室温时，球内剩下的空气是原有空气的百分之几？（篮球体积不变，室内外均为1atm）5.深海潜水员要在四周都是水的压力下呼吸空气，因为在0.2MPa的分压强下的氧气是

有毒的所以在一定的水深以下必须使用特殊的气体混合物。已知海水的密度为ρ=

1.025×103kg/m3，试问：

(1)按照含氧21%的体积百分比计算，在什么深度下空气中氧的分压强等于0.2MPa？

(2)在深水作业中使用含3%的氧和97%的氮（体积百分比）的气体混合物，在水深

200m时，这种气体混合物中氧的分压强是多少？

6.近代物理学中常用电子伏（eV）作为能量单位，试问在多高温度下分子的平均平动

动能为1eV？1K温度的热运动平均能量相当于多少电子伏？

第2题

7.质量为50.0g，温度为18.0℃的氮气装在容积为10.0L的封闭容器内，容器以v=200m/s

的速度做匀速直线运动。若容器突然停止，定向运动的动能全部转化为分子热运动的动能，则平衡后氦气的温度和压强将各增大多少？

8.用范德瓦尔斯方程计算密闭于容器内质量M=0.8kg的O2的压强。已知容器的容积为

V=20L，气体的温度t=27℃。试将计算结果与用理想气体状态方程计算的结果比较。

已知O2的范德瓦尔斯修正量a=1.369atm∙L2/mol2，b=0.0315L/mol。