大学物理《热学·气体动理论》复习题及答案ppt课件
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大学物理第十一章气体动理论习题详细答案
第十一章 气体动理论习题详细答案一、选择题1、答案：B解：根据速率分布函数()f v 的统计意义即可得出。
()f v 表示速率以v 为中心的单位速率区间内的气体分子数占总分子数的比例，而dv v Nf )(表示速率以v 为中心的dv 速率区间内的气体分子数，故本题答案为B 。
2、答案：A解：根据()f v 的统计意义和p v 的定义知，后面三个选项的说法都是对的，后面三个选项的说法都是对的，而只有而只有A 不正确，气体分子可能具有的最大速率不是p v ，而可能是趋于无穷大，所以答案A 正确。
正确。
3、答案： A 解：2rms 1.73RT v v M ==，据题意得222222221,16H O H H H O O O T T T M M M T M ===，所以答案A 正确。
正确。
4、 由理想气体分子的压强公式23k p n e =可得压强之比为：可得压强之比为：A p ∶B p ∶C p ＝n A kA e ∶n B kB e ∶n C kC e ＝1∶1∶1 5、 氧气和氦气均在标准状态下，二者温度和压强都相同，而氧气的自由度数为5，氦气的自由度数为3，将物态方程pV RT n =代入内能公式2iE RT n =可得2iE pV =，所以氧气和氦气的内能之比为5 : 6，故答案选C 。
6、 解：理想气体状态方程PV RTn =，内能2iU RT n =(0m M n =)。
由两式得2UiP V =，A 、B 两种容积两种气体的压强相同，A 中，3i =；B 中，5i =，所以答案A 正确。
正确。
7、 由理想气体物态方程'm pV RT M=可知正确答案选D 。
8、 由理想气体物态方程pV NkT =可得气体的分子总数可以表示为PV N kT =，故答案选C 。
9、理想气体温度公式21322k m kT e u ==给出了温度与分子平均平动动能的关系，表明温度是气体分子的平均平动动能的量度。
大学物理《气体动理论(5学时)》课件
特
(1)单一性(各处都有自己的P、V、T )；
p,V ,T
征 (2)状态性质稳定性(与时间无关)；
(3)热动平衡(不同与静力平衡)。 ( p ,V ,T )
p
否则为非平衡态系统。
oV
6/63
【A3.1.2】系统 平衡态 态参量
1 压强 p ： 力学描述
单位: 1 Pa 1 N m2
标准大气压: 45纬度海平面处, 0C 时的 大气压. 1atm 1.01105 Pa
掌 握 麦 克 斯 韦 速 率 分 布律及三种统计速率 了解波尔兹曼分布
氢气分子
vrms 1.93103 m s1
氧气分子
vrms 483m s1
22/63
【A3.11.1】麦克斯韦速率分布律
1 兰媚尔实验 实验装置
接抽气泵
2
l v vl
A
Hg
金属蒸汽 狭 缝
23/63
BC D
显 示
热学研究两种方法
研究对象 物理量 出发点
方法
优点 缺点 二者关系
宏观理论
(热力学)
热现象
宏观量 观察和实验
总结归纳 逻辑推理 普遍, 可靠 不深刻
微观理论
(统计物理学) 热现象
微观量 微观粒子
统计平均方法 力学规律 揭露本质
无法自我验证
热力学验证统计物理学, 统计物理学揭示热力学 本质
1/63
统计规律
(v)dv
3kT
N
N
m
v2 vrms
3kT m
3RT 1.73 kT
m
或
kt
1 2
mv2
3 2
kT ,
v2 3kT / m
2024版大学物理热学完整ppt课件
制冷技术分类
介绍根据制冷原理和应用领域划分的不同类型制冷技术，如压缩 式制冷、吸收式制冷、热电制冷等。
新型制冷技术介绍
简要介绍一些新兴的制冷技术，如磁制冷、声制冷等，并分析其 优缺点及发展前景。
25
常见制冷设备工作原理介绍
1 2
家用冰箱
详细介绍家用冰箱的结构、工作原理及性能指标， 包括压缩式制冷系统和吸收式制冷系统等。
分析制冷技术在环境保护（如 减少温室气体排放）和可持续 发展方面的应用前景，讨论其 在实现绿色低碳发展中的重要 作用。
2024/1/30
27
06
热学实验方法与技巧分享
2024/1/30
28
温度测量方法及误差分析
接触式测温法
利用热平衡原理，使测温元件与被测物体接触，达到热平衡后测量测温元件的物理量。
2024/1/30
5
热力学第一定律
2024/1/30
内容
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其 他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
数学表达式
ΔU=Q+W，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸收的 热量，W表示外界对系统做的功。
6
热力学第二定律
内容
不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源 取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微 增量总是大于零。
大学物理热学完整ppt课件
2024/1/30
1
contents
目录
2024/1/30
• 热学基本概念与原理 • 气体动理论与统计规律 • 热传导、对流与辐射传热方式 • 相变与相平衡原理及应用 • 热力学循环与制冷技术基础 • 热学实验方法与技巧分享
介绍根据制冷原理和应用领域划分的不同类型制冷技术，如压缩 式制冷、吸收式制冷、热电制冷等。
新型制冷技术介绍
简要介绍一些新兴的制冷技术，如磁制冷、声制冷等，并分析其 优缺点及发展前景。
25
常见制冷设备工作原理介绍
1 2
家用冰箱
详细介绍家用冰箱的结构、工作原理及性能指标， 包括压缩式制冷系统和吸收式制冷系统等。
分析制冷技术在环境保护（如 减少温室气体排放）和可持续 发展方面的应用前景，讨论其 在实现绿色低碳发展中的重要 作用。
2024/1/30
27
06
热学实验方法与技巧分享
2024/1/30
28
温度测量方法及误差分析
接触式测温法
利用热平衡原理，使测温元件与被测物体接触，达到热平衡后测量测温元件的物理量。
2024/1/30
5
热力学第一定律
2024/1/30
内容
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其 他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
数学表达式
ΔU=Q+W，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸收的 热量，W表示外界对系统做的功。
6
热力学第二定律
内容
不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源 取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微 增量总是大于零。
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2024/1/30
1
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目录
2024/1/30
• 热学基本概念与原理 • 气体动理论与统计规律 • 热传导、对流与辐射传热方式 • 相变与相平衡原理及应用 • 热力学循环与制冷技术基础 • 热学实验方法与技巧分享
《大学物理》第8章气体动理论练习题及答案
《大学物理》第8章气体动理论练习题及答案练习1一、选择题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. 3p1;B. 4p1;C. 5p1;D. 6p1.2. 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. pVm⁄； B. pVkT⁄； C. pV RT⁄； D. pV mT⁄。
3. 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。
二、填空题1. 解释下列分子动理论与热力学名词：(1) 状态参量：；(2) 微观量：；(3) 宏观量：。
2. 在推导理想气体压强公式中，体现统计意义的两条假设是：(1) ；(2) 。
练习2一、选择题1. 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p 1和p 2，则两者的大小关系是 ( )A. p 1>p 2；B. p 1<p 2；C. p 1=p 2；D. 不能确定。
2. 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为n ，单位体积内的气体分子的总平动动能为E k V ⁄，单位体积内的气体质量为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。
3. 有容积不同的A 、B 两个容器，A 中装有刚体单原子分子理想气体，B 中装有刚体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 A 和E B 的关系( )A. E A <E B ；B. E A >E B ；C. E A =E B ；D.不能确定。
热学课程课件(气体动理论)
x
v
x
vi
v'i vi
vixdt
推导理想气体压强公式用图
速度在
的分子一次碰撞ds后的动量变化为
dt时间内,凡是在底面积为ds, 高为vixdt 的斜柱体内,
而且速度在
的分子都能与 ds 相碰.
这些分子作用于 ds 冲量为 dt内各种速度分子对ds 的总冲量为:
这些分子作用于 ds 冲量为
7
dt内各种速度分子对ds 的总冲量为:
压强为大量气体分子在单位时间内作用在器壁
单位面积上的平均冲量.
建立理想气 体微观模型
利用牛顿运动定律处理单个粒子的运动 利用统计规律处理大量粒子的行为
得到
理想气体压强公式
推导:理想气体微观模型.
(1)气体分子看成质点 (2)除碰撞外,忽略其它力 (3)完全弹性碰撞
v'i ds
vi =2vix
6
ds
第2章 气体动理论
1
统计方法的一般概念
1. 统计规律
--- 大量偶然事件整体所遵从的规律.
加尔顿板实验:
• • • • • ••
•••••••
• • • • • ••
•••••••
• • •• • • •
•
•
• • •
•
•
•••••• •
单个粒子运动----偶然事件 (落入那个槽) 大量粒子运动-----统计规律(粒子在槽中的分布)
例：粒子的平均平动动能
设分子有 t 个平动自由度, r 个转动自由度, s 个振动自由度, 由于每个振动自由度又占有振动动能和振动势能 2 份能量,
该分子的平均能量为: 常温下 理想气体(刚性分子), S=0, 则
气体分子动理论习题解PPT课件
1 mv2 3 kT,可得
2
2
N 1 mv2 3 NkT
2
2
即
N
1 2
mv2
3 2
RTN
/(Nd m)
3 (M 2
/
M mol )RT
3 2
(RT
/
M mol )V
7.31106
E
1 2
(M
/
M mol )iRT
(V
/
M mol )
1 2
iRT
4.16104
J
(v2 )1/2
(v
2 2
)1/
2
(v21)1/2
(1) 气体分子的平动动能总和． (2) 混合气体的压强． (普适气体常量R＝8.31 J·mol-1·K-1 )
3 kT 8.281021 J
2
Ek
N
( N1
N2)
3 kT 2
4.14105 J
p nkT 2.76 105 Pa
第6页/共10页
17．一瓶氢气和一瓶氧气温度相同．若氢气分子的平均平动动能为 = 6.21×10-21
［B］
8．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 ］
9．设某种气体的分子速率分布函数为f(v)，则速率在v 1─v 2区间内的分子的平均速
4．一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．
大学物理学(第二版)课件：气体动理论
分子的自由度为i，则一个 分子平均能量为ikT/2， 1摩尔理想气体内能
E＝ i 2
kT
NA
i 2
RT
m/M摩尔理想气体内能
说明： •理想气体的内能与温度、分 子数和分子的自由度有关。 •理想气体内能仅是温度的函 数，即E=E(T)。 •理想气体从T1→T2,不论经 过什么过程，内能变化为
E＝ m i RT M2
3. 分子(或原子)之间存在相互作用力
如： 铅柱重新接合、流体很难压缩 吸引力——固、液体聚集在一起 排斥力——固、液体较难压缩
分子力f与分子间距离r的关系
分子力 f 与分子之间的距离r有关 存在一个r0——平衡位置
r= r0≈10-10m时，分子力为零 r < r0分子力表现在排斥力 r > r0分子力表现在吸引力
J z2
t = 3, r = 2, v = 0
i=t+r+v=5
（3）非刚性双原子分子气体，其分子运动比刚性双原子 分子多了一个沿x轴方向的振动
1 2
mvC2x
1 2
mvC2y
1 2
mvC2z
1 2
J
2 y
1 2
J
2 z
1 2
v
2 Rx
1 kx2 2
t = 3, r = 2, v = 2
i=t+r+v=7
t
1 2
mv
2 x
1 2
mv
2 y
1 2
mv
2 z
t = 3, r = 0, v = 0
i=t+r+v=3
（2）刚性双原子分子气体，即分子中两个原子之间的距离 固定不变，只有整体平动和转动，绕x轴的转动惯量近似为 零，没有振动
大学物理习题课件气体动理论7-1
利用扫描隧道显 微镜技术把一个个原 子排列成 IBM 字母 的照片。
对于由大量分子组成的系统从微观上加以研究 时，必须用统计的方法。
二，统计假设： 气体分子的特点： 数量多、间距大、速度快、碰撞频繁。 单个分子 ——无序、具有偶然性、遵循力学规律。 整体（大量分子）—— 服从统计规律。
例 : 常温和常压下的氧分子
涨落
上页 下页
作界无物质交换,但有能量交换; • 开放系统:系统与外界既有物质交换,又有能量交换。
• 平衡态
在不受外界影响的条件下，系统（孤立系统）的宏观性质不随
时间改变的状态，称为平衡态。
平衡态的说明：
说明：
气缸中的气体？
1）不受外界影响是指系统与外界不通过作功或传热
的方式交换能量，但可以处于均匀的外力场中。
2、理想气体压强公式推导
设 边长分别为 x、y 及 z 的长方体中有 N 个全
同的质量为 m 的气体分子，计算 A1壁面所受压强。
y
A2
o
z
- mmvvvxx
x
v y A1 y
o
z x vz
vv x
单个分子遵循力学规律
y
x方向动量变化
pix 2mvix
A2 o
z
- mmvvvxx
x
A1 y
zx
气体动理论是统计物理最简单最基本的内容。
第七章 气体动理论 (§7.1-§7.3)
本课时教学基本要求
1、理解热力学系统、平衡态、状态参量、平均平动动 能、方均根速率等基本概念。 2、理解气体动理论的基本假设。理解理想气体的微观 模型。理解压强和温度两个宏观量的微观本质。
本章重点: 理想气体处于平衡态下的性质，主要包括:
对于由大量分子组成的系统从微观上加以研究 时，必须用统计的方法。
二，统计假设： 气体分子的特点： 数量多、间距大、速度快、碰撞频繁。 单个分子 ——无序、具有偶然性、遵循力学规律。 整体（大量分子）—— 服从统计规律。
例 : 常温和常压下的氧分子
涨落
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作界无物质交换,但有能量交换; • 开放系统:系统与外界既有物质交换,又有能量交换。
• 平衡态
在不受外界影响的条件下，系统（孤立系统）的宏观性质不随
时间改变的状态，称为平衡态。
平衡态的说明：
说明：
气缸中的气体？
1）不受外界影响是指系统与外界不通过作功或传热
的方式交换能量，但可以处于均匀的外力场中。
2、理想气体压强公式推导
设 边长分别为 x、y 及 z 的长方体中有 N 个全
同的质量为 m 的气体分子，计算 A1壁面所受压强。
y
A2
o
z
- mmvvvxx
x
v y A1 y
o
z x vz
vv x
单个分子遵循力学规律
y
x方向动量变化
pix 2mvix
A2 o
z
- mmvvvxx
x
A1 y
zx
气体动理论是统计物理最简单最基本的内容。
第七章 气体动理论 (§7.1-§7.3)
本课时教学基本要求
1、理解热力学系统、平衡态、状态参量、平均平动动 能、方均根速率等基本概念。 2、理解气体动理论的基本假设。理解理想气体的微观 模型。理解压强和温度两个宏观量的微观本质。
本章重点: 理想气体处于平衡态下的性质，主要包括:
气体动理论 习题答案PPT幻灯片课件
第4章 气体动理论 习题答案
1
4-9. 质量为 2 103 kg 的氢气贮于体积 2 103 m3的容 器中，当容器内气体的压强为 4 104 Pa 时，氢气分子的
平均平动动能是多少？总平动动能是多少？
解： pV M RT T pV
MR
t
3 2
kT
3 k pV
解：
总 t
3 2
kT
M
N0
3 2
k
pV
MRBiblioteka M
N0
3 pV 2
3 2103 4104 2
3
120J
4-10. 体积为 103 m 3 的容器中含有 1.031023 个氢气分 子，如果压强为 1.013105 Pa ，求气体的温度和分子的
方均根速率。
2
2
总 转 动 动 能 为 2RT 2 8.31 300 2.49103 J
2
2
热 力 学 能 为 5RT 5 8.31 300 6.23103 J
2
2
6
方均根速率。
解：方均根速率
v2
3RT
3 8.31 71.3 2103 942.7m / s
5
4-11. 在300K时，1 mol氢气分子的总平动动能、总转动动 能和气体的热力学能各多少？
解：
总 平 动 动 能 为 3RT 3 8.31 300 3.74103 J
2 MR
3 2
1.38 1023
4104 2103 2103 2103 8.31
1.991022 J
1
4-9. 质量为 2 103 kg 的氢气贮于体积 2 103 m3的容 器中，当容器内气体的压强为 4 104 Pa 时，氢气分子的
平均平动动能是多少？总平动动能是多少？
解： pV M RT T pV
MR
t
3 2
kT
3 k pV
解：
总 t
3 2
kT
M
N0
3 2
k
pV
MRBiblioteka M
N0
3 pV 2
3 2103 4104 2
3
120J
4-10. 体积为 103 m 3 的容器中含有 1.031023 个氢气分 子，如果压强为 1.013105 Pa ，求气体的温度和分子的
方均根速率。
2
2
总 转 动 动 能 为 2RT 2 8.31 300 2.49103 J
2
2
热 力 学 能 为 5RT 5 8.31 300 6.23103 J
2
2
6
方均根速率。
解：方均根速率
v2
3RT
3 8.31 71.3 2103 942.7m / s
5
4-11. 在300K时，1 mol氢气分子的总平动动能、总转动动 能和气体的热力学能各多少？
解：
总 平 动 动 能 为 3RT 3 8.31 300 3.74103 J
2 MR
3 2
1.38 1023
4104 2103 2103 2103 8.31
1.991022 J
大学物理气体的动理论习题答案
6．1mol 刚性双原子分子理想气体，当温度为 T 时，其内能为
[C ]
(A) 3 RT 2
(B) 3 kT 2
(C) 5 RT 2
(D) 5 kT 2
7．在一容积不变的封闭容器内，理想气体分子的平均速率若提高为原来的 2 倍，则[ D ]
（A）温度和压强都提高为原来的 2 倍。 （B）温度为原来的 2 倍，压强为原来的 4 倍。
，各为单位质量的氢气与氦气的内能之比为 10:3 。
6．在相同温度下，氢分子与氧分子的平均平动动能的比值为 1
，方均根速率的比
值为 4
。
7．图示曲线为处于同一温度 T 时氦（原子量 4）、氖（原子量 20）和氩（原子量 40）三种
气体分子的速率分布曲线。其中：曲线（a）是 氩 气分 子的速率分布曲线；曲线（c）是 氦 气分子的速率 分布曲线。
解：（1）氢气的的氧气的温度 T 和自由度 i 均相同
氧气分子的平均平动动能=氢气分子的平均平动动能 w 6.211021 J
v 2 3kT 2w mm
(2) T
2w 3k
300
K
2w 483m s 1 M /NA
RT
5 RT 2
6.23103 J
EO2
iO2 2
RT
5 RT 2
6.23103 J
1g 的各种气体的内能为：
E He
1 (iHe 42
RT )
9.35 102 J
EH2
1 (iHe 22
RT ) 3.12 103 J
EO2
1 (iHe 32 2
RT ) 1.95 102 J
2.在一个具有活塞的容器中贮有一定量的气体，如果压缩气体并对它加热，使其温度从 27
大学物理 气动及热学习题课38页PPT
40、人类法律，事物有规律，这是不 容在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
大学物理 气动及热学习题课
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
大学物理 气动及热学习题课
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
气体动理论与热力学期末复习.ppt
题1 设想每秒有1023个氧分子（质量为32原子质 量单位），以500m∙s-1的速度沿着与器壁法线成 45°角的方向撞在面积为2×10-4m2的器壁上，求 这群分子作用在器壁上的压强。
解： 参看图，每个分子的 动量变化为
px 2 pcos45 2mv
全部分子给予器壁x方向的冲量为
F t Npx
在105mol的空气中，在vp附近，Δv=1m/s区间 的分子数为
N ΔN 6.02 1023 105 0.2% 1.21026 (个) N 1
在10vp附近，Δv=1m/s区间的分子数为
N ΔN 6.021023 105 2 1042% N 2
（3）求粒子的平均速率。
解：（1）速率分布曲线如图示。f v 由归一化条件
f vdv v avdv 2v adv
0
0 v
v
av 2
av
3 2
av
1
o
v
2v
v
得
a 2
3v
（2）v>v0的分子数为
ΔN1
Nf vdv
965 K
（3）
QB
ΔEB A
i 2 R(TB2
TB1
)
P dV VB1
VB1 B
B
i 2
RTB2
PB1VB1 R
VB1 VB1
4.2102 0. 04 VB
γ
dVB
i 2
RTB2
PB1VB1 R
4.2102 1γ
N
解： 参看图，每个分子的 动量变化为
px 2 pcos45 2mv
全部分子给予器壁x方向的冲量为
F t Npx
在105mol的空气中，在vp附近，Δv=1m/s区间 的分子数为
N ΔN 6.02 1023 105 0.2% 1.21026 (个) N 1
在10vp附近，Δv=1m/s区间的分子数为
N ΔN 6.021023 105 2 1042% N 2
（3）求粒子的平均速率。
解：（1）速率分布曲线如图示。f v 由归一化条件
f vdv v avdv 2v adv
0
0 v
v
av 2
av
3 2
av
1
o
v
2v
v
得
a 2
3v
（2）v>v0的分子数为
ΔN1
Nf vdv
965 K
（3）
QB
ΔEB A
i 2 R(TB2
TB1
)
P dV VB1
VB1 B
B
i 2
RTB2
PB1VB1 R
VB1 VB1
4.2102 0. 04 VB
γ
dVB
i 2
RTB2
PB1VB1 R
4.2102 1γ
N
气体动理论ppt课件
一 自由度
kt
1 mv2 2
3 kT 2
v
2 x
v
2 y
v2z
1 v2 3
z
oy
x
1 2
m
v
2 x
1 2
mv2y
1 2
mv2z
1 kT 2
28
第六章 气体动理论
单原子分子平均能量
3 1 kT
2
刚性双原子分子
分子平均平动动能
kt
1 2
mvC2 x
1 2
mvC2 y
1 2
mvC2 z
29
第六章 气体动理论
摩尔热容比
E m i RT M2
dE m i RdT M2
CV ,m
i 2
R
C p,m
i
2 2
R
Cp,m i 2
CV ,m i
36
第六章 气体动理论
7-6 麦克斯韦气体分子速率分布律
一 测定气体分子速率分布的实验
实验装置
接抽气泵
2
l v vl
Hg
金属蒸汽 狭缝
l
显 示
屏
37
第六章 气体动理论 分子速率分布图
12
第六章 气体动理论
二 分子力
现主为要当斥表力 现r； 为当 引r力0r时.，r分0时子，力分主子要力表
F
o
r 109 m, F 0
r0 ~ 1010 m
r0
r
分子力
三 分子热运动的无序性及统计规律
热运动：大量实验事实表明分子都在作永不停止的
无规运动 . 例 : 常温和常压下的氧分子
v 450m/s ~ 107 m; z ~ 1010次 / s
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曲线如图所示,图中A、
B两部分面积相等,则
该图表示:
f (v)
(A) v0为最可几速率. (B) v0为平均速率. (C) v0为方均根速率. (D)速率大于和小于 v0的分子数各一半.
AB o v0
v
[]
15
15. 有一截面均匀的封闭圆筒，中间被一 光滑的活塞分割成两边，如果其中的一 边装有0.1kg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 入同一温度的氧气质量为：
[]
6
6.容器中储有定量理想气体,温度为 T ,分 子质量为 m ,则分子速度在 x 方向的分量 的平均值为:（根据理想气体分子模型和 统计假设讨论）
（A）v x
1 3
8kT
m
（B） vx
8kT
3m
（C） vx
3kT 2m
（D） vx 0
[]
7
7.定量理想气体, vP1,vP2 分别是分子在温度 T1、T2 时的最可几速率,相应的分子速率分 布函数的最大值分别为f（vP1）和f（vP2）, 当T1> T2时,
[]
2
2.按 PV 2 = 恒量 规律膨胀的理想气体,膨胀 后的温度为:
（A）升高; （C）降低;
（B）不变 ; （D）无法确定.
[]
3
3.标准状态下,若氧气和氦气的体积比 V1/V2 = 1/2, 则其内能 E1/E2 为:
（A）1/2 ; （C）3/2 ;
（B）5/6 ; （D）1/3 .
[]
4
4.如图所示为定量理想气体内能 E 随体积V 的变化关系,则此直线表示的过程为: （A）等压过程; （B）绝热过程; （C）等温过程; （D）等容过程。
E
o
V
[]
5
5.水蒸气分解为同温度 T 的氢气和氧气,即 H2OH2+0.5O2 内能增加了多少？
（A）50% （C）66.7%
（B）25% （D）0.
[]
13
13.一定量的理想气体贮于某一容器中,温为 T ,气体分子质量为 m .跟据理想气体分子的 分子模型和统计假设,分子速度在方 x 向的 分量平方的平均值为
(A)
v
2 x
3kT m
(B)
v
2 x
1 3
3kT m
(C)
v
2 x
3kT
/m
(D)
v
2 x
kT
/m
[]
14
14.麦克斯韦速率分布
(1) v2,
(2)气体的摩尔质量m,并确定它是什么气体？
(3)气体分子的平均平动动能和平均转动动 能各为多少？
(4)容器单位体积内分子的总平均动能各为 多少？
(A) 1 /16 kg.
(B) 0.8 kg.
(C) 1.6 kg.
(D) 3.2 kg. [ ] 16
16.如图所示，两个大小不同的容器用均匀 的细管相连，管中有一水银滴作活塞，大 容器装有氧气，小容器装有氢气，当温度 相同时，水银滴静止于细管中央，试问此 时这两种气体的密度哪个大？
（A）氧气的密度大.（B）氢气的密度大． （C）密度一样大． （D）无法判断．
m v 2kT
2
v
2
v
求温度为T 时,处在 (v2)1/2 20m / s
的速率区间内氢氧两种气体分子数占总
分子数的百分率之比：
（A）(N / N )H2 (N / N )O2 （B）(N / N )H2 (N / N )O2 （C）(N / N )H2 (N / N )O2
（D）由温度高低决定.
（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。
[]
12
12.一定量的理想气体,在温度不变的条件下, 当压强降低时,分子的平均碰撞频率 和Z平
均自由程 的变化情况是: (A) Z和 都增大. (B) Z和 都减小. (C) 减小而 Z增大. (D) 增大而 Z减小.
平均平动动能？（式中 M 为气体的质
量,m 为气体分子的质量, N 为气体分子总
数目, n 为气体分子密度, N0 为阿伏加德罗 常数, Mmol为摩尔质量。）
（A）
3m 2M
PV ;
（B） 3M PV ; 2 M mol
（C） 3 nPV ; 2
（D） 3 M mol 2M
N
0
PV
.
[]
11
11.一瓶氦气 He 和一瓶氮气 N2 密度相同, 分子平均平动动能相同,而且都处于平衡 状态,则它们：
[] 9
9.汽缸内盛有一定的理想气体,当温度不变, 压强增大一倍时,该分子的平均碰撞频率 和平均自由程的变化情况是：
（A）Z 和 都增大一倍； （B）Z 和 都减为原来的一半； （C）Z增大一倍而 减为原来的一半； （D）Z 减为原来的一半而 增大一倍。
[]
10
10.下列各式中哪一种式表示气体分子的
（A）vP1 > vP2 （B）vP1 < vP2 （C）vP1 > vP2 （D）vP1 < vP2
f（vP1）< f（vP2）; f（vP1）< f（vP2）; f（vP1）> f（vP2）; f（vP1）> f（vP2）.
[]
8
8.已知麦克斯韦速率分3
/
2
exp
[ ]18
18.在恒定不变的压强下，气体分子的平均 碰撞频率Z与气体的热力学温度T的关系为 (A) Z与T 无关。 (B) Z与 T成正比。 (C) Z与 T成反比。 (D) Z与T 成正比。
[]
19
• 气体动理论选择题答案： ACBABDACCACDDDCADC
20
19.容器内盛有理想气体,其密度为 1.24 102 kg/m3 , 温度为 273K, 压强为 1.010 2atm, 试求:
H2
O2
[]
17
17.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 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。
大学物理《热学·气体动理论》 复习题及答案
1
1.处于平衡状态的 A、B、C 三种理想气体, 储存在一密闭的容器内 , A 种气体分子数 密度为n1,其压力为 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 , 则混合气体压强为:
（A） 6P1 （C） 3P1
（B）5 P1 （D）2 P1