華中科技大學(xué)大物(下)910篇答案

1、9-T1 氧氣瓶的容積為3.2´10-2m3,其中氧氣的壓強(qiáng)為1.30´107Pa,氧氣廠規(guī)定壓強(qiáng)降到1.0´106Pa時(shí)，就應(yīng)重新充氣，以免要經(jīng)常洗瓶。某小型吹玻璃車間平均每天用去0.40m3在1.01´105Pa壓強(qiáng)下的氧氣，問一瓶氧氣能用多少天？（設(shè)使用過(guò)程中溫度不變）解： 令設(shè)氧氣的摩爾質(zhì)量為M。在用氣前，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，瓶?jī)?nèi)氧氣質(zhì)量 當(dāng)瓶?jī)?nèi)氧氣壓強(qiáng)降為p2時(shí), 氧氣質(zhì)量為 因此，氧氣瓶重新充氣時(shí)，用去的氧氣質(zhì)量為每天用去的氧氣質(zhì)量為 一瓶氧氣能用的天數(shù)即為9-T2 某種氣體分子的方均根速率為，壓強(qiáng)為，則氣體的質(zhì)量密度=？解： 由于 所以得

2、 9-T3 一容器內(nèi)儲(chǔ)有氧氣，其壓強(qiáng)為1.01´105Pa，溫度為27.0°C，求：（1）氣體分子的數(shù)密度；（2）氧氣的質(zhì)量密度；（3）分子的平均平動(dòng)動(dòng)能.解： （1），（2） （3）9-T4 體積為1.0´10-3m3的容器中含有1.01´1023個(gè)氫氣分子，如果其中壓強(qiáng)為1.01´105Pa。求該氫氣的溫度和分子的方均根速率。解： 分子數(shù)密度為 溫度為 方均根速率為 9-T5 在容積為2.0´10-3m3的容器中有內(nèi)能為6.75´102J的剛性雙原子分子理想氣體。（1）求氣體的壓強(qiáng)；（2）若容器中分子總數(shù)為5.4

3、0;1022個(gè)，求分子的平均平動(dòng)動(dòng)能和氣體的溫度。解： （1） 帶入得 （2） 在剛性雙原子分子理想氣體的內(nèi)能中，有3/5是由分子的平動(dòng)動(dòng)能貢獻(xiàn)的。設(shè)分子總數(shù)為N，則 ， 9-T6 1mol氫氣，在溫度為27°C時(shí)，它的分子的平動(dòng)動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能各為多少？（即內(nèi)能中分別與與分子的平動(dòng)動(dòng)能相關(guān)和與分子的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能相關(guān)的那部分能量）解： 理想氣體的內(nèi)能只是分子各種運(yùn)動(dòng)能量的總和。，對(duì)1mol的氫氣其內(nèi)能平動(dòng)自由度 轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 9-T7 水蒸氣分解為同溫度的氫氣和氧氣，即H2O® H2+O2/2,也就是1mol的水蒸氣可分解成同溫度的1mol氫氣和mol氧氣，當(dāng)不計(jì)振動(dòng)自由度時(shí)，求此

4、過(guò)程中內(nèi)能的增量。解： H2O的自由度，溫度為T時(shí)1mol H2O的內(nèi)能為 H2與O2的自由度，溫度為T時(shí)1mol H2和mol O2的內(nèi)能為 所以內(nèi)能增量為 9-T8 簡(jiǎn)要說(shuō)明下列各式的物理意義（其中i=t+r+s為分子的自由度）： （1）； （2）； （3） （4）； （5）； （6）.其中m表示氣體的質(zhì)量，M表示該氣體的摩爾質(zhì)量。解： （1）分子的一個(gè)自由度上的平均動(dòng)能或平均振動(dòng)勢(shì)能（2）分子的平均平動(dòng)動(dòng)能或單原子分子的平均能量（3）分子的平均總動(dòng)能（4）1摩爾剛性分子理想氣體的內(nèi)能（5）摩爾單原子分子理想氣體的內(nèi)能（6）摩爾剛性分子理想氣體的內(nèi)能9-T9 試說(shuō)明下列各式的物理意義： （

5、1）； （2）； （3）； （4）； （5）； （6）（7） （8）解： （1）分子速率在附近單位速率范圍內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率（2）分子速率在范圍內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率 （3）分子速率在范圍內(nèi)的分子數(shù) （4）分子速率在范圍內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率 （5）分子速率在范圍內(nèi)的分子數(shù) （6）速率在范圍內(nèi)的分子的平均速率 （7）速率在范圍內(nèi)分子的平動(dòng)動(dòng)能的和 （8）速率在范圍內(nèi)分子的平均平動(dòng)動(dòng)能9-T10 圖中I，II兩條曲線是不同氣體（氫氣和氧氣）在同一溫度下的麥克斯韋分子速率分布曲線。試由圖中數(shù)據(jù)求：（1）氫氣分子和氧氣分子的最概然速率；（2）兩種氣體所處的溫度。解： （1）氣體分子的

6、最概然速率 可見在相同溫度下，vp與氣體摩爾質(zhì)量M的1/2次方成反比。由于， 所以，可判斷曲線I是氧氣分子速率分布曲線，II是氫氣分子速率分布曲線，即由圖可知?dú)浞肿拥淖罡湃凰俾?因?yàn)?所以 （2）9-T11 有N個(gè)質(zhì)量均為mf的同種氣體分子，它們的速率分布如圖所示。（1）說(shuō)明曲線與橫坐標(biāo)所包圍面積的含義；（2）由N和v0求a的值；（3）求速率在v0/2和3 v0/2間隔內(nèi)的分子數(shù)；（4）求分子的平均平動(dòng)動(dòng)能。解： （1）曲線與橫坐標(biāo)所圍面積為 它說(shuō)明氣體分子速率在0到2 v0之間的分子數(shù)。因?yàn)閳D中標(biāo)明分子最大速率為2 v0，所以S也就是分子總數(shù)N。（2）由圖可知 已經(jīng)證明，帶入上式后 （3）速

7、率在0到v0/2之間的分子數(shù) 速率在3 v0/2到2v0之間的分子數(shù) 因此速率在v0/2和3 v0/2之間的分子數(shù)（4）曲線函數(shù)形式為 分子的平均平動(dòng)動(dòng)能為 10-T1 (1) 如圖所示，bca為理想氣體絕熱過(guò)程，b1a和b2a是任意過(guò)程，則上述兩過(guò)程中氣體做功與吸收熱量的情況是（ B ）（A）b1a過(guò)程放熱，做負(fù)功；b2a過(guò)程放熱，做負(fù)功（B）b1a過(guò)程吸熱，做負(fù)功；b2a過(guò)程放熱，做負(fù)功（C）b1a過(guò)程吸熱，做正功；b2a過(guò)程吸熱，做負(fù)功（D）b1a過(guò)程吸熱，做正功；b2a過(guò)程吸熱，做正功（2） 如圖所示。一定量的理想氣體，由平衡態(tài)A變化到平衡態(tài)B，且它們的壓強(qiáng)相等，即，則在狀態(tài)A和狀態(tài)B

8、之間，氣體無(wú)論經(jīng)過(guò)的是什么過(guò)程，氣體必然（ B ）（A）對(duì)外做正功 （B）內(nèi)能增加 （C）從外界吸熱 （D）向外界放熱 10-T2 系統(tǒng)從狀態(tài)A沿ABC變化到狀態(tài)C的過(guò)程中，外界有326J的熱量傳遞給系統(tǒng)，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)外做功126J。如果系統(tǒng)從狀態(tài)C沿另一曲線CA回到狀態(tài)A，外界對(duì)系統(tǒng)做功52J，則此過(guò)程中系統(tǒng)是吸熱還是放熱？傳遞熱量是多少？解： 在過(guò)程ABC中，系統(tǒng)內(nèi)能增量為 在系統(tǒng)沿另一曲線CA回到初態(tài)的過(guò)程中，系統(tǒng)吸收的熱量 負(fù)號(hào)表示在從C到A的過(guò)程中，系統(tǒng)是放熱的。10-T3 一系統(tǒng)由狀態(tài)a經(jīng)b到達(dá)c，從外界吸收熱量200J，對(duì)外作功80J。（1）問a,c兩狀態(tài)的內(nèi)能之差是多少？哪點(diǎn)大?

9、(2)若系統(tǒng)從外界吸收熱量144J，從a改經(jīng)d到達(dá)c，問系統(tǒng)對(duì)外界作功多少？（3）若系統(tǒng)從c經(jīng)曲線回到a的過(guò)程中，外界對(duì)系統(tǒng)作功52J，在此過(guò)程中系統(tǒng)是吸熱還是放熱？熱量為多少？解： （1）對(duì)于abc過(guò)程有 （2）對(duì)于adc過(guò)程仍有 （3）對(duì)于ca過(guò)程有 負(fù)號(hào)表示放熱10-T4 一壓強(qiáng)1.0´105Pa,體積為1.0´10-3m3的氧氣自0°C加熱到100°C，問：（1）當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，需要多少熱量？當(dāng)體積不變時(shí)，需要多少熱量？（2）在等壓或等容過(guò)程中各做了多少功？解： （1）氧氣摩爾數(shù)和定壓、定容摩爾熱容量分別為 在等壓條件下，氧氣在溫度由升至的過(guò)程中所

10、吸收的熱量為 在等容條件下，所吸收的熱量為 （2）在等壓過(guò)程中，氧氣初態(tài)和末態(tài)的體積、溫度之間的關(guān)系是 在等壓過(guò)程中，氧氣所做的功 在等容過(guò)程中不做功。10-T5 1mol氫氣，在壓強(qiáng)為1.0´105Pa,溫度為20°C時(shí)，其體積為V0。今使它經(jīng)以下兩種過(guò)程達(dá)同一狀態(tài)：（1）先保持體積不變，加熱使其溫度升高到80°C，然后令它作等溫膨脹，體積變?yōu)樵w積的2倍。（2）先使它作等溫膨脹至原體積的2倍，然后保持體積不變，加熱到80°C。試分別計(jì)算以上兩種過(guò)程中吸收的熱量，氣體對(duì)外作的功和內(nèi)能的增量，并作出p-V圖。解： （1）設(shè)等容為過(guò)程1，等溫為過(guò)程2，則

11、（2）設(shè)等溫為過(guò)程1，等容為過(guò)程2，則 10-T6一定量的理想氣體經(jīng)歷如圖所示循環(huán)過(guò)程，請(qǐng)?zhí)顚懕砀裰械目崭瘢⒔o出計(jì)算過(guò)程。過(guò)程內(nèi)能增量E/J作功A/J吸熱Q/Ja®b 050 50b®c -50 500c®d -100-50-150d®a 150 0 150abcda 效率=25%解： 循環(huán)abcda 的效率 10-T7 摩爾數(shù)為的理想氣體經(jīng)歷下列準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)，求循環(huán)的效率。 （1）絕熱壓縮，由到； （2）等壓吸熱，由到； （3）絕熱膨脹，由到； （4）等容放熱，由到。解： 2到3過(guò)程吸熱 4到1過(guò)程放熱 10-T8 一熱機(jī)在1000K和300K的兩熱源

12、之間工作。如果（1）高溫?zé)嵩礈囟忍岣叩?100K，（2）低溫?zé)嵩礈囟冉档?00K，求理論上的熱機(jī)效率各增加多少？解： （1） （2） 10-T9 一制冷機(jī)的馬達(dá)具有200W的輸出功率，如果冷凝室的溫度為270.0K，而冷凝室外的氣溫為300.0K，假設(shè)它的效率為理想效率，問在10.0min內(nèi)從冷凝室中取出的熱量為多少？提示：制冷系數(shù)w=解： 制冷系數(shù) 又由10-T10 2mol的理想氣體在溫度為300K時(shí)經(jīng)歷一可逆的等溫過(guò)程，其體積從膨脹到，試求氣體在此過(guò)程中的熵變。解： 10-T11 使4.00mol的理想氣體由體積V1膨脹到體積V2（V2=2 V1）。（1）如果膨脹是在400K的溫度下等溫

13、進(jìn)行的，求膨脹過(guò)程中氣體所作的功。（2）求上述等溫膨脹過(guò)程的熵變。（3）如果氣體的膨脹不是等溫膨脹而是可逆的絕熱膨脹，則熵變值是多少？解： （1）等溫過(guò)程 （2） 對(duì)等溫過(guò)程有，所以得 （3）10-T12 一卡諾熱機(jī)做正循環(huán)，工作在溫度分別為T1=300K和T2=100K的熱源之間，每次循環(huán)中對(duì)外做功6000J，（1）在T-S圖中將此循環(huán)畫出；在每次循環(huán)過(guò)程中（2）從高溫?zé)嵩次斩嗌贌崃?？?）向低溫?zé)嵩捶懦龆嗌贌崃?？?）此循環(huán)的效率為多少？解： （2）閉合曲線中的面積為一次循環(huán)過(guò)程系統(tǒng)對(duì) 外所做的功 =6000J 從a到b過(guò)程中的熵增加為 ，所吸收的熱量為直線下的面積（3） 或放熱值為直線下的面積 （4）此卡諾循環(huán)的效率為10-T13-14 把0.5kg、的冰放在質(zhì)量非常大的20的熱源中，使冰全部融化成20的水，計(jì)算（1）冰剛剛?cè)炕伤畷r(shí)的熵變。 (2)冰從融化到與熱源達(dá)到熱平衡時(shí)的熵變。冰與熱源達(dá)到熱平衡以后（3）熱源的熵變以及（4）系統(tǒng)的總熵變。（冰在時(shí)的融化熱=335&