普通物理学课后习题答案(课堂PPT)

=
500
= 0.11
2×8.31×273
V2 V1
=
e 0.11
= 1.11
V 2 =V1×1.11 = 2×22.4×1.11 = 50(升)
= 0.05m3
p 2
=
V1 V2
p 1
=
44.8 50
×1
=
0.89atm
3
(3) Qp =v CpΔ T
Q
500
ΔT
=v
p
Cp
=
2×
7 2
= ×8.31
=2.83×104 V/m
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4-5
解：根据对称性建立高为L，半径为r的同轴的圆
Q123 E123 A123 1.25103 2.03103 3.28103 J
(2)E123 1.25103 (J ), 温度同上
A123 RT0 ln 2v0 / Vo 8.31 293 ln 2 1.69 103 J
Q123 E123 A123 1.25103 1.69 103 2.94 103 J
8.6K
T =T0 +Δ T = 8.60C pΔ V =v RΔ T
V 2 = V 1+Δ V
= V1 +
v
RΔ T p
= 44.8
+
2×0.082×8.6 1
= 0.046m3
= 46.2(升)
4
3-5，有氢气1mol，在压强1atm、温度 时，
其体积为 今使其经以下两种过程达到同一 状态：
• 先保持体积不变、进行加热，使起温度升 高到 ，然后令其做等温膨胀，体积变为原 体积的二倍；
9
3-7
10
3-8
解：由PV=nRT可的各状态点的温度分别为：
Ta
2P0V0 R
Tb
4P0V0 R
Tc
2 P0V0 R
由a到b是等压过程：
Qab
nCP (T b Ta )
n(CV
R) 2P0V0 R
7P0V0
11
由b到c是等容过程：
Qbc nCV (T c Tb ) 5P0V0
由c到a是等温过程：
Qca
nRT ln Va Vc
2 ln 2P0V0
气体在一循环中所作的功为：
W Qab Qbc Qca (ห้องสมุดไป่ตู้ 2 ln 2)P0V0
循环效率为： W 8.7%
Q吸
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3-9，如图所示abcda为1mol单原子分子理想气体
进行的循环过程，求循环过程中气体从外界吸收的 热量和对外作的净功。
E2
ε 2、 E2S + E2S =ρd 1S 0
ε E2
=
ρd 1
20
1.0×10-4×0.3×10-2 = 2×8.85×10-12
=1.69×104 V/m
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E3 S
d
d
ρ
E3
3、
ρd S
ε E3S + E3S = 0
ε E3
=
ρd
20
1.0×10-4×0.5×10-2 = 2×8.85×10-12
• 解：（1）绝热过程理想气体氧的比热比 ，
由绝热方程得
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E123
1
CvT
2 5
8.31
60
1.25103
J
A123 RT ln 2v0 /V0 8.31353 ln 2 2.03103 J
Q123 E123 A123 1.25103 2.03103 3.28103 J
(2)E123 1.25103(J ),温度同上
6
3-6 ，1mol氧气，温度为300K时，体积为
2×10-3m3。试计算下列两过程中氧气所作 的功：
• (1)绝热膨胀至体积为20×10-3m3；
•
(2)等温膨胀至体积为20×10-3m3，
然后再等容冷却，直到温度等于绝热膨胀
后所达到的温度时为止；
• (3)将上述两过程在P-V图上表示出来。
• 怎样说明这两过程中功的数值的差别？
Q da C P(T aT d)5 2R (T aT d) 5 2P d(V aV d)2.5120 (J)
P（105pa）
2
b
c
1a
0 12
d
3V (升)
Q 1Q a bQ b c8 12(0 J), Q 2Q cd Q da 7 12(0 J)
此题非卡诺循环不
能用 =1－T2/T1
Q Q 1Q 210 (J)0 E0 AQ10(J0)
• 先使其等温膨胀至原体积的二倍，然后保 持体积不变，加热到 。
• 试分别计算上述两种过程中气体吸收的能 量，气体对外所做的功和气体内能的增量， 并做出P-V图。
5
E123
1 CvT
2 8.31 60 5
1.25103 J
A123 RT ln 2v0 / V0 8.31 353 ln 2 2.03103 J
η A10012.5% Q1 800
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4-4，一层厚度为d =0.5cm的无限大平
板，均匀带电，电荷体密度为ρ =1.0×10-4
C/m3 。求: （1）这薄层中央的电场强度； （2）薄层内与其表面相距0.1cm处的电
场强度； （3）薄层外的电场强度。
ρd
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解：
E2
d
S d1ρ
1、 E1=0 根据叠加原理
3-2将500J的热量传给标准状态下2mol的氢。
(1) 若体积不变，问这热量变为什么？氢的温度变 为多少？ (2) 若温度不变，问这热量变为什么？氢的压强及 体积各变为多少？ (3) 若压强不变，问这热量变为什么？氢的温度及 体积各变为多少？
解： 氢气是双原子分子， CV = 52R CP = CV + R = 72R
A123 RT0 ln 2v0 /Vo 8.31 293 ln 2 1.69103 J
Q123 E123 A123 1.25103 1.69103 2.94103 J
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(2) 由
A
A13
M
RT
ln V3 V1
5.74 103 J
(3)见图，因为两过程ΔE相同，1过程绝热，2过程吸 热，根据热力学第一定律，所以2过程作功多。
(1) Q = Δ U = 2 C V Δ T
Q
Δ T = 2 CV
=2×55200×8.31 = 12K
T =T0 +Δ T = 120C
(2)
Q T = WT =
m M mol
R
T0
ln
V2 V1
ln
V2 V
1
=
QT
v RT0
=
500
= 0.11
2×8.31×273
ln
V2 V1
=
QT
v RT0
解: i3, CV2 3R, CP5 2R Q ab C V(T bT a)2 3R (T bT a) 2 3V a(PbPa)3120 (J)
Q bc C P(T cT b)5 2R (T cT b) 5 2Pb(VcVb)5120 (J)
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Q cdC V(T dT c)2 3R (T dT c) 2 3V c(P dP c)4.5120 (J)