气体分子运动论-华中师范大学.PDF

《基础物理学《基础物理学》习题解答》习题解答 《《基础物理学基础物理学》》习题解答习题解答 配套教材： 《基础物理学》（韩可芳主编，韩德培 熊水兵 马世豪编委），湖北教育出版社 （1999） 作者：华中师范大学物理学院 李安邦，杨利建，周爱芝 等 本文档中的习题解答可能存在不完善之处，请读者注意 自行辨别。 请注意请注意：保：保护护作作者者版版权权，，禁禁止止上上传传到到““百百度度文文库库””之之类类的的网网站站。。 请请注意注意：：保保护护作作者者版版权权，，禁禁止止上上传传到到 ““百百度度文文库库””之之类类的的网网站站。。 第四篇第四篇 热学热学 第四篇第四篇 热学热学 第十一章第十一章 气体分子运动论气体分子运动论 第十一章第十一章 气体分子运动论气体分子运动论 思考题思考题 思考题思考题 11-1 气体的平衡状态有何特征？当气体处于平衡状态时，还有分子热运动吗？气体的平衡与力学中所指 的平衡有何不同？ 答：答：平衡态的特征： 答答：： （1）系统与外界在宏观上无能量和物质的交换 （2 ）系统的宏观性质不随时间改变。 热平衡态是指：在无外界的影响下，不论系统初始状态如何，经过足够长的时间后，系统的宏观性质 不随时间改变的稳定状态。 它与稳定态或力学中的平衡不是一个概念。 1．平衡态是一种热动平衡状态。处在平衡态的大量分子并不是静止的，它们仍在作热运动，而且因为 碰撞，每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间改变。例如：粒子数问题：箱子假想分成两 相同体积的部分，达到平衡时，两侧粒子有的穿越界线，但两侧粒子数相同。 2 ．平衡态是一种理想状态。 P V P V M 11-2 理想气体状态方程可以表达为 1 1 = 2 2 或PV = RT 。在怎样的情况下，用第一种表达式较方 T1 T2 µ 便？又在怎样的情况下，用第二种表达式较方便？ 答： 11-3 制造电灯泡要在低压 （比大气压低很多）条件下把氮气充入灯泡里。为什么要在这样的条件下进行？ 答： 11-4 对一定量的气体来说，当温度不变时，气体的压强随体积的减小而增大；当体积不变时，气体的压 强随温度的升高而增大。从宏观来看，这两种变化都使气体压强增大；从微观来看，它们有什么区别？ 2 答：答：有区别。从微观上看：p = nw 答答：： 3 当温度不变时，气体的压强随体积的减小而增大是因为：当w 一定时，体积减小，n 越大，即单位时 间内碰撞到器壁的分子越多，则P 就越大； 当体积不变时，压强随温度的升高而增大是因为：当n 一定时，w 越大，即单位时间内分子对器壁的 碰撞越厉害，则P 就越大。 - 1 - 11-5 （1）在一个封闭容器中装有某种理想气体，如果保持它的压强和体积不变，问温度能否改变？（2 ） 有两个封闭的容器，装有同一种理想气体，且相同，体积个同，问它们的温度是否一定相同？ PV 答：答：（1）在封闭容器内，气体质量不变，满足气态方程 。可见，在 P 、V 不变的条件下，T 保 答答：： = 恒量 T 持不变。 （2 ）两容器内装同一种气体 （即M 相同），在压强 P 、体积V 相同时，若两容器内气体的质量 m 不同， 则他们的温度便不同。 11-6 试用分子运动论的观点说明当温度升高时，只要增大容器的容积，就可使压强保持不变。 答： 11-7 气体处于平衡态时，按统计规律有 （1）若气体处于非平衡态，上式能否成方？ （2 ）若考虑重力对气体分子的作用，上式能否成立？ 答： 11-8 试指出下列各式的物理意义： 1