大学物理热学部分习题

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1、热学习题课(2006.3.10)5Ⅰ教学基本要求气体动理论及热力学　　1.了解气体分子热运动的图象。理解理想气体的压强公式和温度公式。通过推导气体压强公式，了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系到阐明宏观量的微观本质的思想和方法。能从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能等概念。了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。　　2.了解气体分子平均碰撞频率及平均自由程。　　3.了解麦克斯韦速率分布率及速率分布函数和速率分布曲线的物理意义。了解气体分子热运动的算术平均速率、方均根速率。了解波耳兹曼能量分布律。　　4.通过理想气体的刚性分子模型

2、，理解气体分子平均能量按自由度均分定理，并会应用该定理计算理想气体的定压热容、定体热容和内能。　　5.掌握功和热量的概念。理解准静态过程。掌握热力学过程中的功、热量、内能改变量及卡诺循环等简单循环的效率。　　6.了解可逆过程和不可逆过程。了解热力学第二定律及其统计意义。了解熵的玻耳兹曼表达式。Ⅱ内容提要5一、气体动理论(主要讨论理想气体)1.状态方程pV=(M/Mmol)RTpV/T=常量p=nkT2.压强公式3.平均平动动能与温度的关系4.常温下分子的自由度单原子i=t=3双原子i=t+r=3+2=5多原子i=t+r=3+3=65.能均分定理每个

3、分子每个自由度平均分得能量kT/2每个分子的平均动能理想气体的内能：E=(M/Mmol)(i/2)RT；6.麦克斯韦速率分律：7.平均碰撞次数8.平均自由程二、热力学基础1.准静态过程(略)2.热力学第一定律Q=(E2－E1)+AdQ=dE+dA准静态过程的情况下dQ=dE+pdV3.热容C=dQ/dT定体摩尔热容CV,=(dQ/dT)V/ν定压摩尔热容Cp,=(dQ/dT)p/ν5比热容比g=Cp,/CV,对于理想气体：CV,=(i/2)RCp,=[(i/2)+1]RCp,-CV,=Rg=(i+2)/i4.几个等值过程的DE、A、Q等体过程DE=

4、(M/Mmol)CV,DTA=0Q=(M/Mmol)CV,DT等压过程DE=(M/Mmol)CV,DTA=p(V2-V1)Q=(M/Mmol)Cp,DT等温过程DE=0A=(M/Mmol)RTln(V2/V1)Q=(M/Mmol)RTln(V2/V1)绝热过程pVg=常量Q=0DE=(M/Mmol)CV,DTA=-(M/Mmol)CV,DT=(p1V1-p2V2)/(g-1)5.循环过程的效率及致冷系数：h=A/Q1=1-Q2/Q1w=Q2/A=Q2/(Q1-Q2)卡诺循环:hc=1-T2/T1wc=T2/(T1-T2)6.可逆过程与不可逆过程(略

5、)7.热力学第二定律两种表述及其等价性(略)8.熵S=klnW熵增原理孤立系统中DS＞0555Ⅳ课堂例题5一.选择题1.两瓶不同种类的理想气体，它们的温度和压强都相同，但体积不同，则单位体积内的气体分子数n，单位体积内的气体分子的总平动动能(EK/V)，单位体积内的气体质量r，分别有如下关系：(A)n不同，(EK/V)不同，r不同．(B)n不同，(EK/V)不同，r相同．(C)n相同，(EK/V)相同，r不同．(D)n相同，(EK/V)相同，r相同．2.下列各图所示的速率分布曲线，哪一图中的两条曲线能是同一温度下氮气和氦气的分子速率分布曲线？3.容

6、积恒定的容器内盛有一定量某种理想气体，其分子热运动的平均自由程为，平均碰撞频率为，若气体的热力学温度降低为原来的1/4倍，则此时分子平均自由程和平均碰撞频率分别为(A)＝，＝．5(B)＝，＝．(C)＝2，＝2．(D)＝，＝．4.如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为p0，右边为真空．今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是(注：Cp/CV)(A)p0．(B)p0/2．(C)2γp0．(D)p0/2γ．5.1mol理想气体从p－V图上初态a分别经历如图所示的(1)或(2)过程到达末态b．

7、已知TaQ2>0．(B)Q2>Q1>0．(C)Q2

8、1)两种气体各自的内能分别为EA＝________；EB＝________；(2)抽去绝热板，两种气体混合后处于平衡时的温