热学作业+答案

一、选择题

1、有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气（均可看成刚性分子）它们的压强和温度都相等，现将 5 J 的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递的热量是（ ）

（A ） 6 J （B ） 5 J （C ） 3 J （D ） 2 J

2、如图所示，一定量理想气体从体积为V 1膨胀到V 2，AB 为等压过程，AC 为等温过程AD 为绝热过程。则吸热最多的是： （ ）

（A ） AB 过程 （B ）AC 过程

（C ） AD 过程 （D ）不能确定

3、 理想气体向真空作绝热膨胀 （ ）

(A) 膨胀后，温度不变，压强减小．

(B) 膨胀后，温度降低，压强减小． (C) 膨胀后，温度升高，压强减小．

(D) 膨胀后，温度不变，压强不变．

4、1mol 的单原子分子理想气体从状态A 变为状态B ，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但A 、B 两态的压强、体积和温度都知道，则可求出： （ ）

(A) 气体所作的功. (B) 气体内能的变化.

(C) 气体传给外界的热量. (D) 气体的质量.

5、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 为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为 （ ） （A ）pV m （B ）()pV kT （C ）()pV RT （D ）()pV mT

二、填空题

1、在湖面下50.0m 深处（温度为4.0℃），有一个体积为53

1.010m -⨯的空气泡升到水面上来，若湖面的温

度为17.0℃，则气泡到达湖面的体积是 。（取大气压强为50 1.01310p pa =⨯）

2、一容器内储有氧气，其压强为50 1.0110p pa =⨯，温度为27.0℃，则气体分子的数密度为 ；

氧气的密度为 ；分子的平均平动动能为 ；分子间的平均距离为 。（设分子均匀等距排列）

3、试说明下列各量的物理物理意义：

（1）

12kT ， （2）3

2kT ， （3）2i kT ， （4）2

i

RT ，

0 V 1 V 2

（5）32RT ， （6）2

M i RT Mmol 。

4、将热量Q 传给一定质量的理想气体。（1）若体积不变，热量转化为 ；（2）若温度不变，

热量转化为 。

三、计算题

1、有 2×10-3 m 3刚性双原子分子理想气体，其内能为6.75×102 J 。(1) 试求气体的压强；(2) 设分子总数为 5.4×1022个，求分子的平均平动动能及气体的温度。

2、0.02 kg 的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为27℃。若在升温过程中，(1) 体积保持不变；(2) 压强保持不变；(3) 不与外界交换热量；试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所作的功。(普适气体常量R =8.31 11K mol J --⋅)

3、4324：3 mol 温度为T 0 =273 K 的理想气体，先经等温过程体积膨胀到原来的5倍，然后等体加热，使其末态的压强刚好等于初始压强，整个过程传给气体的热量为Q = 8×104 J 。试画出此过程的p －V 图，并求这种气体的比热容比γ值。(普适气体常量R =8.31J·mol -1·K -1)

4、一定量的理想气体，由状态a 经b 到达c 。(如图，abc 为一直线)

求此过程中 (1) 气体对外作的功； (2) 气体内能的增量； (3) 气体吸收的热量。(1 atm ＝1.013×105

Pa)

5、一气缸内盛有1 mol 温度为27 ℃，压强为1 atm 的氮

气(视作刚性双原子分子的理想气体)。先使它等压膨胀到原来体积的两倍，再等体升压使其压强变为2 atm ，最后使它等温膨胀到压强为1atm 。

求：氮气在全部过程中对外作的功，吸的热及其内能的变化。(普适气体常量R =8.31 J·mol －1·K －1)

p (atm)

4图

一、1、C 2、A 3、A 4、B 5、B

二、1、53

6.1110m -⨯

2、253

32192.4410 1.30 6.2110 3.4510m kg m J m ----⨯⋅⨯⨯

3、（1）12kT ：表示在平衡态下，分子热运动能量平均地分配在分子每一个自由度上的能量；

（2）3

2kT ：表示在平衡态下,分子的平均平动动能(或单原子分子的平均能量）；

（3）2i

kT ：表示在平衡态下,分子的平均动能（或能量）；

（4）2i

RT ：表示在平衡态下，1mol 理想气体的内能；

（5）3

2

RT ：表示在平衡态下，1mol 单原子分子气体的内能；

（6）2

M i

RT Mmol ：表示在平衡态下，质量为M ，摩尔质量为Mmol 的理想气体的内能。

4、理想气体的内能，对外作功

三、计算题

1、解：(1) 设分子数为N ，据： U = N (i / 2)kT 及 p = (N / V )kT

得： p = 2U / (iV ) = 1.35×105 Pa-----------------------------------------------4分

(2) 由： kT N kT

U

w 2523=

得： ()21

105.75/3-⨯==N U w J--------------------------------3分 又：

kT

N U 25= 得： T = 2 U / (5Nk )＝362k ------------------------------------------3分

2、解：氦气为单原子分子理想气体，3=i

(1) 等体过程，V ＝常量，W =0，据Q ＝U ∆+W 可知：

)(12T T C M M

U Q V mol

-=

∆=＝623 J ----------------------------3分

(2) 定压过程，p = 常量，

)(12T T C M M

Q p mol

-=

=1.04×103 J ；U ∆与(1) 相同

417=∆-=U Q W J------------------------------------------------4分

(3) Q =0； U ∆与(1) 相同； J 623-=∆-=U W (负号表示外界作功) --3分