第七章 氣體動理論答案

1、第七章 氣體動理論一 選擇題1、（基礎訓練1） C 溫度、壓強相同的氦氣和氧氣，它們分子的平均動能和平均平動動能有如下關(guān)系： (A) 和都相等 (B) 相等，而不相等 (C) 相等，而不相等 (D) 和都不相等【解】：分子的平均動能，與分子的自由度及理想氣體的溫度有關(guān)，由于氦氣為單原子分子，自由度為3；氧氣為雙原子分子，其自由度為5，所以溫度、壓強相同的氦氣和氧氣，它們分子的平均動能不相等；分子的平均平動動能，僅與溫度有關(guān)，所以溫度、壓強相同的氦氣和氧氣，它們分子的平均平動動能相等。2、（基礎訓練3） C 三個容器A、B、C中裝有同種理想氣體，其分子數(shù)密度n相同，而方均根速率之比為124，則其

2、壓強之比為： (A) 124 (B) 148 (C) 1416 (D) 421 【解】：氣體分子的方均根速率：，同種理想氣體，摩爾質(zhì)量相同，因方均根速率之比為124，則溫度之比應為：1：4：16，又因為理想氣體壓強，分子數(shù)密度n相同，則其壓強之比等于溫度之比，即：1：4：16。3、（基礎訓練8） C 設某種氣體的分子速率分布函數(shù)為f(v)，則速率分布在v 1v 2區(qū)間內(nèi)的分子的平均速率為 (A) (B) (C) / (D) / 【解】：因為速率分布函數(shù)f(v)表示速率分布在附近單位速率間隔內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分率，所以表示速率分布在v 1v 2區(qū)間內(nèi)的分子的速率總和，而表示速率分布在v 1

3、v 2區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)總和，因此/表示速率分布在v 1v 2區(qū)間內(nèi)的分子的平均速率。4、（基礎訓練10） B 一固定容器內(nèi)，儲有一定量的理想氣體，溫度為T，分子的平均碰撞次數(shù)為 ，若溫度升高為2T，則分子的平均碰撞次數(shù)為 (A) 2 (B) (C) (D) 【解】：分子平均碰撞頻率，因是固定容器內(nèi)一定量的理想氣體，分子數(shù)密度n不變，而平均速率： ，溫度升高為2T，則平均速率變?yōu)?，所?5、（自測提高3） B 若室內(nèi)生起爐子后溫度從15升高到27，而室內(nèi)氣壓不變，則此時室內(nèi)的分子數(shù)減少了：(A)0.5 (B) 4 (C) 9 (D) 21【解】：根據(jù)=，=6、（自測提高 7） C 一容器內(nèi)盛有1

4、mol氫氣和1 mol氦氣，經(jīng)混合后，溫度為 127，該混合氣體分子的平均速率為 (A) (B) (C) (D) 【解】：根據(jù)算術(shù)平均速率：，其中，再根據(jù)平均速率的定義，混合氣體分子的平均速率為：二 填空題1、（基礎訓練11） A、B、C三個容器中皆裝有理想氣體，它們的分子數(shù)密度之比為nAnBnC421，而分子的平均平動動能之比為124，則它們的壓強之比_1：1：1_【解】：根據(jù)理想氣體的壓強公式：，得1：1：1。2、（基礎訓練15）用總分子數(shù)N、氣體分子速率v和速率分布函數(shù)f(v)表示下列各量：(1) 速率大于v 0的分子數(shù) ；(2) 速率大于v 0的那些分子的平均速率 ；(3) 多次觀察某

5、一分子的速率，發(fā)現(xiàn)其速率大于v 0的概率 【解】：（1）根據(jù)速率分布函數(shù)，表示區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)，則速率大于的分子數(shù)，即區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)為: （2）速率大于的分子的平均速率：（3）某一分子的速率大于的概率，即分子速率處于區(qū)間內(nèi)的概率，應為區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分數(shù)，即：3、（自測提高11）一氧氣瓶的容積為V，充入氧氣的壓強為p1，用了一段時間后壓強降為p2，則瓶中剩下的氧氣的熱力學能與未使用前氧氣的熱力學能之比為 【解】：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：，及理想氣體內(nèi)能公式：，可得：，由于氧氣瓶容積不變，因此，4、（自測提高12）儲有氫氣的容器以某速度v作定向運動，假設該容器突然停止，氣體的全部定向運動

6、動能都變?yōu)闅怏w分子熱運動的動能，此時容器中氣體的溫度上升 0.7 K，則容器作定向運動的速度v =_120.59_m/s，容器中氣體分子的平均動能增加了_J 【解】：根據(jù)氣體的全部定向運動動能都變?yōu)闅怏w分子熱運動的動能，則有下式成立：，可得容器作定向運動的速度：，其中，代入上式，解得，分子的平均動能增加了。圖7-45、（自測提高14）圖7-4所示曲線為處于同一溫度T時氦（原子量4）、氖（原子量20）和氬（原子量40）三種氣體分子的速率分布曲線。其中曲線（a）是 氬 氣分子的速率分布曲線；曲線（c）是 氦 氣分子的速率分布曲線?！窘狻浚焊鶕?jù)最概然速率：，溫度相同時，摩爾質(zhì)量越大的氣體分子最概然速

7、率越小。6、（自測提高16）一容器內(nèi)盛有密度為r的單原子理想氣體，其壓強為p，此氣體分子的方均根速率為 ；單位體積內(nèi)氣體的內(nèi)能是 【解】：根據(jù)，玻爾茲曼常數(shù) 則，即因此氣體分子的方均根速率：單原子分子的平均動能：，單位體積內(nèi)氣體的內(nèi)能三 計算題1、（基礎訓練21）水蒸氣分解為同溫度T的氫氣和氧氣H2O H2O2時，1摩爾的水蒸氣可分解成1摩爾氫氣和摩爾氧氣當不計振動自由度時，求此過程中內(nèi)能的增量【解】：水分子為多原子分子，自由度為6，而分解成1摩爾氫氣和摩爾氧氣后，即內(nèi)能增加了25。2、（基礎訓練24）有N個粒子，其速率分布函數(shù)為 試求其速率分布函數(shù)中的常數(shù)C和粒子的平均速率（均通過表示）【解

8、】：由歸一化條件：， 根據(jù)平均速率：3、（自測提高21）試由理想氣體狀態(tài)方程及壓強公式，推導出氣體溫度與氣體分子熱運動的平均平動動能之間的關(guān)系式【解】： 由理想氣體狀態(tài)方程，(式中、分別為理想氣體的質(zhì)量和摩爾質(zhì)量，為氣體普適常數(shù)),可得：，即：，（式中表示單位體積內(nèi)的分子數(shù)，為玻爾茲曼常數(shù)，為阿伏枷德羅常數(shù)）。再由理想氣體的壓強公式：，得氣體分子的平均平動動能與溫度的關(guān)系：4、（自測提高22）許多星球的溫度達到108 K在這溫度下原子已經(jīng)不存在了，而氫核(質(zhì)子)是存在的若把氫核視為理想氣體，求：(1) 氫核的方均根速率是多少？(2) 氫核的平均平動動能是多少電子伏特？【解】：（1）氣體分子的方均根速率：，對于氫核(質(zhì)子)，溫度T=108 K，代入上式： （2）氫核的平均平動動能：5、（自測提高23）已知氧分子的有效直徑d =