第5-6章习题解答

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1、第五章气体动理论5.1简要说明下列各式所代表的物理意义（1）；（2）；（3）；（4）；（5）；（6）其中，表示气体的质量，表示该气体的摩尔质量，表示自由度。5.2简要说明下列各式所代表的物理意义（1）；（2）；（3）；（4）；（5）；（6）；（7）；5.3判断下列说法是否正确，并给出理由。（1）N个理想气体分子组成的分子束，都以垂直于器壁的速度与器壁作弹性碰撞。当分子数N很小时，不能使用理想气体压强公式，当N很大就可以使用；（2）代表温度为的平衡状态下，分子在一个自由度上运动的动能；（3）代表温度为的平衡状态下，一摩尔双原子气体分子的内能；（4）因

2、为氢分子质量小于氧分子质量，所以在相同温度下，它们的速率满足。5.4关于温度的微观意义，下列几种说法中不正确的是（）A、气体的温度是分子平均平动动能的量度；B、气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义；C、温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同；D、从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度。答案：D5.5在常温下，压强为p、体积为V的氧气的内能大约为（）A、5pV/2B、3pV/2C、pVD、以上都不对。答案：A5.6两容器内分别盛有氢气和氦气，若它们的温度和质量分别相等，则（）A、两种气体分子的平均平动动能相等；B、两

3、种气体分子的平均动能相等；C、两种气体分子的平均速率相等；D、以上都不对。答案：A5.6下列各式中表示气体分子的平均平动动能是（式中是气体分子的质量，是气体的质量，为气体分子数密度，为阿弗加德罗常数）（）A、B、C、D、答案：A5.7两个体积相同的容器中，分别装有氦气和氢气，以、分别表示氦气和氢气的内能，若它们的压强相同，则（）A、B、C、D、无法确定答案：D5.8两个容器中分别装有氮气和水蒸气，它们的温度相同，则下列各量中相同的是（）A、分子平均动能B、分子平均速度C、分子平均平动动能D、最概然速率答案：B5.9在恒定不变的压强下，气体分子的平均

4、碰撞频率与气体的温度的关系为（）A、与无关B、与成正比C、与成反比D、与成正比答案：D5.10一容积不变的封闭容器内理想气体分子的平均速率若提高为原来的2倍，则（）A、温度和压强都提高为原来的2倍；B、温度为原来的2倍，压强为原来的4倍；C、温度为原来的4倍，压强为原来的2倍；D、以上都不对。答案：D5.11两种不同的理想气体，若它们的最概然速率相等，则它们的（）A、平均速率相等，方均根速率相等；B、平均速率相等，方均根速率不相等；C、平均速率不相等，方均根速率相等；D、以上都不对。答案：A5.12速率分布函数的物理意义为（）A、具有速率的分子占总

5、分子数的百分比。B、速率分布在附近的单位速率间隔中的分子数占总分子数的百分比。C、具有速率的分子数。D、速率分布在附近的单位速率间隔中的分子数。答案：B5.13当温度为273K时，求氧分子的平均平动能。解：5.14一足球充气后，其中氮气8.5g，温度，在空气中以65km/h的高速飞行。求：（1）一个氮分子（设为刚性分子）的热运动平均平动动能、平均转动动能和平均总动能；（2）球内氮气的内能；（3）球内氮气的运动动能。解：（1）；；（2）（3）5.15容器内装有1.5mol的氮气，其分子热运动动能的总和为，求容器内氮气的温度。解：设系统内气体的温度为，

6、分子热运动动能总和为所以。5.16已知地面附近大气中分子数密度随高度的变化规律为，设大气温度不随高度变化，，求升高对大高度时，大气压强减为地面处的一半。解：由按题意代入上式，可得，所以5.17在容积为的容器中，装有的气体，其压强为。求该气体分子的最概然速率、平均速率以及方均根速率。解：由状态方程，得5.18氮分子的有效直径为。求它在标准状态下，的平均自由程和连续两次碰撞之间的平均时间间隔。解：，连续两次碰撞之间的平均时间间隔为5.19日冕的温度为，求其中电子的方均根速率；星际空间的温度为，其中气体主要是氢原子，求这些氢原子的方均根速率；1994年曾

7、用激光冷却技术使一群钠原子几乎停止运动，相应的温度为，求这些钠原子的方均根速率。（，，）解：根据方均根速率的计算公式，可得电子氢原子钠原子第六章热力学基础6.1下列说法是否正确，为什么？（1）由热力学第一定律可以证明热机的效率不可能等于1；（2）由热力学第一定律可以证明任何卡诺循环的效率都等于；（3）有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量，但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量，解：（1）不对。热力学第一定律只能说明热机效率不大于1，而效率等于1符合热力学第一定律，不违背能量守恒定律，但违背热力学第二定律。（2）不对。用热力学第一定律及理想气

8、体状态方程可以证明理想气体为工作物质的卡诺循环的效率等于。但要证明与工作物质无关，还要依据热力学第二定律。（3）热机可以将