习题--热学-新.docVIP

热学基础 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。 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。 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。 讨论热力学第零定律在温度概念引进中的必要性。 答：略 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。 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？ 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： 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 联立求解，得 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。) 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。 题7.8图 又因是等温过程 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。 解：开始时， 打开活塞混合后 又 联立可解得： 若太阳中心压强由给出（其中?和R分别是太阳的平均密度和半径，G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）。 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。 解： 绝热膨胀 （2） （3）自由膨胀，T不变，气体对外不作功，所以有 将416.8焦耳的热量传给标准状态下的5.00×103千克的氢气(CV，m=20.331焦耳/摩尔）， （1）若体积不变，这热量变为什么？氢的温度为多少？ （2）若温度不变，这热量变为什么？氢的压力及体积变为多少？ （3）若压力不变，这热量变为什么？氢的温度和体积变为多少？ 解：（1）V不变 （2）T不变， （3）P不变， 计算结果是因为Cp和Cv近似取值 若取实验值 可得：，， 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。 解：，，，， （1）等温过程 （2）先等压后绝热（如图）， 因为绝热过程中， 而 ，， ， （3）先绝热后等压 同（2） ， （4）先等压后等容 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？ 题8.4图 解: 热力学第一定律， 已知