大物作業(yè)紙12,13章分解

1、大學(xué)物理（ 2）標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) -12-1班級姓名學(xué)號第十二章 氣體動理論（ 1）一、填空題1. 理想氣體的物態(tài)方程為 pV NkT ，也可寫成其他三種形式： pV RT ，mpV RT ， p nkT 。M2. 理想氣體的壓強(qiáng)公式為 p 2n k 。33. 理想氣體的分子平均平動動能與溫度的關(guān)系式為：kt 3kT 。23 3 5 54.一體積為 1.0 10 3 m 3的容器中，含有 4.0 10 5 kg的氦氣和 4.0 10 5kg 的氫氣，它們的溫度為 30 C ，容器中混合氣體的壓強(qiáng)為： 7.56 104 Pa 。5.在 300K 溫度下，氫、氧蒸汽分子的方均根速率和平均平動動能分別為：

2、1934m s 1 ，1 21 21484m s1，6.21 10 21J ，6.21 10 21J。、選擇題1.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 ,若氧氣和氦氣的體積比V1V21 , 則其內(nèi)能2E1 為( BE21A)25B)63C)25D)42.一瓶氦氣和一瓶氮?dú)饷芏认嗤?分子平均平動動能相同,而且都處于平衡狀態(tài) ,則它們A）溫度相同、壓強(qiáng)相同B）溫度、壓強(qiáng)都不同C）溫度相同 ,但氦氣的壓強(qiáng)大于氮?dú)獾膲簭?qiáng)D）溫度相同 ,但氦氣的壓強(qiáng)小于氮?dú)獾膲簭?qiáng)3.處于平衡狀態(tài)的 A、 B、 C 三種理想氣體 ,儲存在一密閉的容器內(nèi)， A 種氣體分子數(shù) 密度為 n1 ,其壓強(qiáng)為 p1 , B 種氣體的分子數(shù)密度為 2n1 ,

3、C 種氣體的分子數(shù)密度為 3n1,則混合氣體壓強(qiáng)為： （ A ）（A）6p1（B）4p1（C） 7p1（D）3p1大學(xué)物理（ 2）標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) -12-1班級姓名學(xué)號4. 阿佛伽德羅常數(shù)為 NA，某理想氣體摩爾質(zhì)量為 M ，則該氣體壓強(qiáng)為 p ，氣體質(zhì)量為 m ，體積為 V 時的平均動能為（A ）A） 3pVM（B）5pVM（C）3pVM（D）4pVM2N Am2NAm4NAm5NAm三、計(jì)算題2 3 2 51.質(zhì)量為 2.0 10 2 kg氫氣裝在 4.0 10 3m2 容器中，當(dāng)容器中的壓強(qiáng)為 3.90 105Pa 時，氫氣分子的平均平動動能為多大？解：由 pV mM RT 可得T 表達(dá)式，

4、代入分子平均平動動能關(guān)系式可得kt 3kT 3pVMkkt 2 2mR223.89 10 22 J2. 溫度為 0 C 和 100 C 時，理想氣體分子平均平動動能各為多少？欲使分子平均平動 動能等于 1eV ，氣體溫度需多高？3 解 ：由 kt kT 可得，溫度為 0 C 和 100 C 時，2 理想氣體分子平均平動動能各為 5.65 10 21 J ， 7.72 10 21 J ； 欲使分子平均平動動能等于 1eV ，2氣體溫度為 T kt 7.73 103 K3k大學(xué)物理（ 2）標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) -12-2班級姓名學(xué)號第十二章 氣體動理論（ 2）一、填空題1. 能量均分定理為：氣體處于平衡態(tài)時

5、，分子任何一個自由度的平均能量都相等，均1 為： 1 kT 。22. 單原子分子的自由度為3 ，剛性雙原子分子的自由度為 5 ，剛性多原子分子自由度為 6 。3.1mol 理想氣體的內(nèi)能為 i RT 。24.最概然速率、平均速率、方均根速率的表達(dá)式分別為5. 三個容器內(nèi)分別裝有 1mol氫氣， 1mol氦氣， 1mol氨氣，若它們的溫度都升高 1K ， 則三種氣體的內(nèi)能的增加值分別為 20.775J ， 12.465J ， 24.93J 。、選擇題1. 已知 n為分子數(shù)密度， f （v）為麥克斯韋速率分布函數(shù)，則 nf （v）dv表示（ B ）（A）速率 v附近， dv 區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)（ B）

6、單位體積內(nèi)，速率在 v v dv 區(qū)間內(nèi)分子數(shù)（C）速率 v附近， dv 區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分字?jǐn)?shù)的比率 （D）單位時間內(nèi)碰到單位器壁上，速率在v v dv 區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)2一定量氣體， 體積不變而溫度升高時， 分子碰撞頻率和平均自由程變化為 （ A ） （ A ）碰撞頻率增大，平均自由程不變（ B）碰撞頻率不變，平均自由程增大（ C）碰撞頻率增大，平均自由程減?。―）碰撞頻率減小，平均自由程不變 3兩容器內(nèi)分別盛有兩種不同的雙原子理想氣體，若它們的壓強(qiáng)和體積相同，則兩氣大學(xué)物理（ 2）標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) -12-2班級姓名學(xué)號A ）內(nèi)能一定相同B）內(nèi)能不等，因?yàn)樗鼈兊臏囟瓤赡懿煌珻）內(nèi)能不等，因?yàn)樗?/p>

7、們的質(zhì)量可能不同D）內(nèi)能不等，因?yàn)樗鼈兊姆肿訑?shù)可能不同三、計(jì)算題1.在容積為 2.0 10 3 m3的容器中，有內(nèi)能為 6.75 102J 的剛性雙原子分子的理想氣 22體。求（ 1）氣體的壓強(qiáng)； （ 2）若容器中分子總數(shù)為 5.4 1022 個，求分子平均平動動 能及氣體的溫度。mi m2E5解：（1）由 pVRT，E RT 可得， p 1.35 105PaM2 MiVpV 3 21（2） T362K ， kt kT 7.49 10 21 JNk kt 222. 容器內(nèi)儲有 1mol 的某種氣體，今從外界輸入 2.09 102J 的熱量，測得其溫度升高 10K ，求該氣體分子的自由度。解：由

8、 E i RT得， i 2E 52 R T大學(xué)物理（ 2） - 標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) 12-自測班級姓名學(xué)號第十二章 氣體動理論（自測題）一、填空題1兩種不同種類的理想氣體，其分子的平均平動動能相等，但分子數(shù)密度不同，則它們的溫度 相同 ，壓強(qiáng) 不同 。如果它們的溫度、壓強(qiáng)相同，但體積不同，則它 們的分子數(shù)密度 相同 ，單位體積的氣體質(zhì)量 不同 ，單位體積的分子平動動能 相同 。（填“相同”或“不相同 ”）。2.若某種理想氣體分子的方均根速率v2 450m s ，氣體壓強(qiáng)為 p 7 104Pa ，則該氣體的密度為 1.04kg m 3 。3. 已知一容器內(nèi)的理想氣體在溫度為 273K 、壓強(qiáng)為 1.0

9、10 2atm 時，其密度為2 3 3 11.24 10 2kg m 3 ，則該氣體的摩爾質(zhì)量 M mol 28 10 3kg mol 1；容器單位體積內(nèi) 分子的總平動動能 1.5 103 J 。（普適氣體常量 R 8.31J mol 1 K 1）、選擇題1.根據(jù)氣體動理論，單原子理想氣體的溫度正比于（D ）（A）氣體的體積（ B）氣體分子的平均轉(zhuǎn)動能量（ C）氣體分子的平均動量 （D ）氣體分子的平均平動動能2.如果在一固定容器內(nèi)，理想氣體分子速率都提高為原來的二倍，則（ D ）（A）溫度和壓強(qiáng)都升高為原來的二倍（B）溫度升高為原來的二倍，壓強(qiáng)升高為原來的四倍（C）溫度升高為原來的四倍，壓強(qiáng)

10、升高為原來的二倍（D）溫度和壓強(qiáng)都升高為原來的四倍3. 一容器內(nèi)裝有 N1個單原子理想氣體分子和 N2 個剛性雙原子理想氣體分子， 當(dāng)該系統(tǒng) 處在溫度為 T 的平衡態(tài)時，其內(nèi)能為（ C ）(A) (N1 N2)(3kT 5kT) 221 35(B) (N1 N2 )( kT kT)2 223 5 5 3(C) N1 3kT N2 5kT(D) N1 5kT N23kT12 2 2 1222大學(xué)物理（ 2） - 標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) 12-自測班級姓名學(xué)號三、計(jì)算題1一密封房間的體積為 5 3 3m3 ，室溫為 20 C ，室內(nèi)空氣分子熱運(yùn)動的平均平動動能的總和是多少？如果氣體的溫度升高 1.0K ，而體

11、積不變， 則氣體的內(nèi)能變化多 少？氣體分子的方均根速率增加多少？已知空氣的密度 1.29kg m3 ，摩爾質(zhì)量 M mol 29 10 3kg mol 1 ，且空氣分子可認(rèn)為是剛性雙原子分子。V 解：（1）密封房間內(nèi)空氣分子個數(shù)： NN AMA3 單個空氣分子的平均平動動能： kt 3kT kt 2分子的平均平動動能的總和：NA3kT 7.31 106 J22）氣體的內(nèi)能： E i RT2i 5 4 溫度升高 1.0K，氣體的內(nèi)能增量E R T R 4.16 104 J223）氣體的方均根速率：V2 1.7 RT 0.856m / s2. 水蒸氣分解為溫度為1T的氫氣和氧氣，既 H2O H2O

12、2 ；也就是 1mol 的水蒸2 2 2 2氣可分解為同溫度的11mol 的氫氣和 mol 氧氣，當(dāng)不計(jì)振動自由度時，求此過程2中內(nèi)能的增量。i56解：由 E vRT 可得， E (1 0.5)RT RT 0.75RT222大學(xué)物理( 2) - 標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) 13-1班級姓名學(xué)號第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ)( 1)一、填空題1.當(dāng)一熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間改變時，系統(tǒng)就經(jīng)歷了一個熱力學(xué)過程。 由于中間狀態(tài)的不同，熱力學(xué)過程分為： 非靜態(tài)過程 和 準(zhǔn)靜態(tài)過程 。2.準(zhǔn)靜態(tài)過程的特點(diǎn)：每個中間態(tài)都近似看作平衡態(tài) 。3. 內(nèi)能是狀態(tài)量，熱量與功是過程量 。4. 熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式： Q WE 。其物理意

13、義是： 系統(tǒng)從外界吸收的熱量，一部分用于對外作功，另一部分用來增加系統(tǒng)的內(nèi)能 。5.摩爾等體熱容的理論值： CV i R ；摩爾等壓熱容的理論值： CP 2 i R。22二、選擇題1.氣體的定壓熱容量大于同種氣體的定體熱容量，這是由于在定壓膨脹過程中( B )(A) 氣體的膨脹系數(shù)不同(B) 氣體膨脹對外做功(C) 分子引力增大(D) 分子體積膨脹2.把一容器用隔板分成相等的兩部分 ,左邊裝 CO2 ,右邊裝 H2,兩邊氣體質(zhì)量相同 ,溫度 相同 ,如果隔板與器壁無摩擦 ,則隔板應(yīng)( B )(A) 向右移動(B) 向左移動(C) 不動(D) 無法判斷是否移動為氣體摩爾數(shù) )計(jì)算理想氣體內(nèi)能增3

14、.用公式 E=CV T(式中 CV 為定容摩爾熱容量， 量時，此式( D )(A)只適用于準(zhǔn)靜態(tài)的等容過程(B) 只適用于一切等容過程(C) 只適用于一切準(zhǔn)靜態(tài)過程(D) 適用于一切始末態(tài)為平衡態(tài)的過程大學(xué)物理（ 2） - 標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) 13-1班級姓名學(xué)號三、計(jì)算題1.一定量的空氣，吸收了 1.71 103 J的熱量，并保持在 1.0 105Pa 下膨脹，體積從2 3 2 31.0 10 2m3增加到1.5 10 2 m3 ，問空氣對外作了多少功？它的內(nèi)能改變了多少？ 解：該氣體等壓膨脹作的功為：2W p（V2 V1） 5.0 102 J3其內(nèi)能的改變?yōu)椋?E Q W 1.21 103J2.一

15、壓強(qiáng)為 1.0 105 Pa ，體積為 1.0 10 3 m3的氧氣自 0 C加熱到 100 C ，問：（ 1） 當(dāng)壓強(qiáng)不變時，需要多少熱量？當(dāng)體積不變時，需要多少熱量？（2）在等壓或等體過程中各作了多少功？解：物質(zhì)的量p1V1 4.41 10 2m o lRT1(1) Qp Cp,m(T2 T1) 128.1J QVE CV ,m(T2 T1) 91.5JWp QpE 36.1J(2)WV 0大學(xué)物理( 2) - 標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) 13-2班級姓名學(xué)號第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ)( 2)一、填空題過程過程特點(diǎn)過程方程熱一律內(nèi)能增量功W熱量摩爾熱容單雙多等體dV 0PC TQVEE CV ,m T0CV ,

16、m Ti CRV M 232R52R3R等壓dP 0VC TQPEPVECV ,m TPVCP ,m Ti2CR225R7R24R等溫dT 0PV CQT W0RT ln V2RTln PP1VRTlnVRTln PP22絕熱dQ 0PVC1V 1T C2P 1TC3WaEE CV ,m TCV ,m T0537543摩爾熱容比 i 22、選擇題1. 對一定量的理想氣體 ,下列所述過程中不可能發(fā)生的是(D )(A) 從外界吸熱 ,但溫度降低(B) 對外做功且同時吸熱(C) 吸熱且同時體積被壓縮(D) 等溫下的絕熱膨脹(圖中陰影部分 )分別為 S1和 S2 , 則2. 理想氣體卡諾循環(huán)過程的兩條

17、絕熱線下的面積大小 二者的大小關(guān)系是( B )(A) S1 >S2(B) S1 = S2(C) S1 < S2(D) 無法確定大學(xué)物理（ 2） - 標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) 13-2班級姓名學(xué)號三、計(jì)算題1. 1mol 的理想氣體經(jīng)歷如圖所示循環(huán)過程， AB和 CD 是等壓過程， BC和 DA 是絕熱過程。己知： TC = 300K ， TB = 400K ，試求此循環(huán)的效率。pApBpCpDQABcp,m (TB TA ) 吸熱QCDcp,m(TD TC ) 放熱DA： pA 1TApD 1TDTCTDTC TDTBTATB TATC TDTC25%1 C D 1 C 1 3002.奧托機(jī)是德

18、國物理學(xué)家奧托發(fā)明的一種熱機(jī)，以其原理制造的發(fā)動機(jī)現(xiàn)仍在使用。奧托機(jī)的循環(huán)是由兩條絕熱線和兩條等體線構(gòu)成。證明：熱機(jī)效率為 1TB TA TB 400（式中的 為摩爾熱容比 ）證明 ：由絕熱方程TAV1 1由上兩式得：TBV2 1TDV1 1 TCV2 1TDTATDTA(V2)1TCTBTCTB(V1)B C 等體增壓過程，吸收的熱量：Q1vCV,m (TcTB )D A 等體減壓過程，放出的熱量：Q2 vCV,m(TD TA)TD TA熱機(jī)的效率：Q1Q2 1Q1TCTB1 TTAB 110大學(xué)物理（ 2） - 標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) 13-3班級姓名學(xué)號第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ)（ 3）一、填空題1.熱力

19、學(xué)第二定律的開爾文表述：不可能制造出這樣一種循環(huán)工作的熱機(jī)，它只使單一熱源冷卻來做功，而不放出熱量給其他物體 。不可能把熱量從低溫物體自動傳到高溫物體而2.熱力學(xué)第二定律的克勞休斯表述： 不引起外界的變化 。、選擇題1.關(guān)于熱力學(xué)第二定律正確的表述是（A ）A）自然界中的一切自發(fā)過程都是不可逆的B）不可逆過程就是不能向相反方向進(jìn)行的過程C）熱量可以從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫傳到高溫D）功可以全部轉(zhuǎn)化為熱量，但熱量不能完全轉(zhuǎn)化為功2. “理想氣體和單一熱源接觸作等溫膨脹時，吸收的熱量全部用來對外作功。 ”對此說 法，有以下幾種評論，正確的是（C）（A） 不違反熱力學(xué)第一定律 ,但違反熱

20、力學(xué)第二定律（B）不違反熱力學(xué)第二定律 ,但違反熱力學(xué)第一定律（C）不違反熱力學(xué)第一定律 ,也不違反熱力學(xué)第二定律（D）違反熱力學(xué)第一定律 ,也違反熱力學(xué)第二定律 .112.熱力學(xué)第一定律的物理意義：系統(tǒng)從外界吸收的熱量， 一部分用于對外作功， 另一部分用來增加系統(tǒng)的內(nèi)能。3.提高卡諾熱機(jī)效率的方法：提高高溫?zé)嵩礈囟?、降低低溫?zé)嵩吹臏囟?。34.1mol 剛性雙原子理想氣體分子在溫度為T 時，其內(nèi)能：大學(xué)物理（ 2） - 標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè) 模擬題班級姓名學(xué)號一、填空題第十三章 熱力學(xué)基礎(chǔ) （自測題 ）1.氫氣摩爾等體熱容的理論值：5cvR ；氦氣摩爾等壓熱容的理論值：2cp 52 R；氧化碳摩爾熱容

21、比的理論值：5RT25.在 600K 的高溫?zé)嵩春?300K 的低溫?zé)嵩撮g工作的卡諾熱機(jī)，理論上最大效率可達(dá) 到： 50% 。、選擇題1.在絕熱容器中，氣體分子向真空中自由膨脹，在這過程中（A ）（A） 氣體膨脹對外作功，系統(tǒng)內(nèi)能減?。˙） 氣體膨脹對外作功，系統(tǒng)內(nèi)能不變（C）系統(tǒng)不吸收熱量，氣體溫度不變（D） 系統(tǒng)不吸收熱量，氣體溫度降低2.氦、氮、水蒸汽（均視為理想氣體） ，它們的摩爾數(shù)相同，初始狀態(tài)相同，若使它們在 體積不變情況下吸收相等的熱量，則（C ）（）它們的溫度升高相同，壓強(qiáng)增加相同 （）它們的溫度升高相同，壓強(qiáng)增加不相同 （）它們的溫度升高不相同，壓強(qiáng)增加不相同 （）它們的溫度升高不相同，壓強(qiáng)增加相同3. 根據(jù)熱力學(xué)第二定律可知 （ D ）（）功可以全部轉(zhuǎn)換為熱，但熱不能全部轉(zhuǎn)換為功 （）熱可以從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫物體傳到高溫物體（）不可