大学物理学(下册)习题答案详解

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1、第十二章　热力学基础一、选择题12－1　C12－2　C12－3　C12－4　B12－5　C12－6　A二、填空题12－7　12－8　，12－9-0-----+00---+--++12－10　，，12－11　，三、计算题12－12　分析：理想气体的内能是温度的单值函数，内能的增量由始末状态的温度的增量决定，与经历的准静态过程无关．根据热力学第一定律可知，在等温过程中，系统从外界吸收的热量全部转变为内能的增量，在等压过程中，系统从外界吸收的热量部分用来转变为内能的增量，同时对外做功．解：单原子理想气体的定体摩尔热容47(1)等体升温过程(2)等压膨胀

2、过程或者12－13　分析：根据热力学第一定律和理想气体物态方程求解．解：氢气的定体摩尔热容(1)氢气先作等体升压过程，再作等温膨胀过程．在等体过程中，内能的增量为等温过程中，对外界做功为吸收的热量为(2)氢气先作等温膨胀过程，然后作等体升压过程．在等温膨胀过程中，对外界做功为在等体升压过程中，内能的增量为吸收的热量为47　　虽然氢气所经历的过程不同，但由于始末状态的温差相同，因而内能的增量相同，而和则与过程有关．12－14　分析：卡诺循环的效率仅与高、低温热源的温度和有关．本题中，求出等温膨胀过程吸收热量后，利用卡诺循环效率及其定义，便可求出循环

3、的功和在等温压缩过程中，系统向低温热源放出的热量．解：从高温热源吸收的热量由卡诺循环的效率可得循环中所作的功传给低温热源的热量12－15　分析：在等体过程中，系统从外界吸收的热量全部转换为内能的增量，温度升高．在绝热过程中，系统减少内能，降低温度对外作功，与外界无热量交换．在等压压缩过程中，系统放出热量，温度降低，对外作负功．计算得出各个过程的热量和功，根据热机循环效率的定义即可得证．证明：在等体过程中，系统从外界吸收的热量为在等压压缩过程中，系统放出热量的大小为47所以，该热机的循环效率为12－16　分析：根据卡诺定理，在相同的高温热源()，与

4、相同的低温热源()之间工作的一切可逆热机的效率都相等，有．非可逆热机的效率．解：(1)　该热机的效率为如果是卡诺热机，则效率应该是可见它不是可逆热机．(2)　“尽可能地提高效率”是指热机的循环尽可能地接近理想的可逆循环工作方式．根据热机效率的定义，可得理想热机每秒吸热时所作的功为第十三章　气体动理论一、选择题13－1　D13－2　B13－3　D13－4　D13－5　C13－6　C13－7　A47二、填空题13－8　相同，不同；相同，不同，相同.13－9　(1)分子体积忽略不计；(2)分子间的碰撞是完全弹性的；(3)只有在碰撞时分子间才有相互作用．

5、13－10　速率大于的分子数占总分子数的百分比，分子的平均平动动能，，速率在内的分子数占总分子数的百分之百．13－11　氧气，氢气，13－12　3，2，013－13　J，J，13－14　概率，概率大的状态．三、计算题13－15　分析：根据道尔顿分压定律可知，内部无化学反应的平衡状态下的混合气体的总压强，等于混合气体中各成分理想气体的压强之和．解：设氦、氢气压强分别为和，则．由理想气体物态方程，得，　　　所以，总压强为　13－16　解：(1)由方均根速率公式可得氢的方均根速率氧的方均根速率47水银的方均根速率(2)温度相同，三种气体的平均平动动能相

6、同13－17　分析：在某一速率区间，分布函数曲线下的面积，表示分子速率在该速率区间内的分子数占总分子数的百分比．速率区间很小时，这个百分比可近似为矩形面积，函数值为矩形面积的高，本题中可取为．利用改写麦克斯韦速率分布律，可进一步简化计算．解：　　　　　　　　　　　　　　　当时，氢气的最概然速率为根据麦克斯韦速率分布率，在区间内的分子数占分子总数的百分比为用改写有由题意可知，，．而，所以可取，代入可得13－18　解：(1)　由归一化条件47可得　　　　　　　　　　　　　(2)　平均动能13－19　分析：气体分子处于平衡态时，其平均碰撞次数于分子数密

7、度和分子的平均速率有关．温度一定时，平均碰撞次数和压强成正比．解：(1)标准状态为，，氮气的摩尔质量由公式　　　　　　　　　可得(2)，13－20　分析：把加热的铁棒侵入处于室温的水中后，铁棒将向水传热而降低温度，但“一大桶水”吸热后的水温并不会发生明显变化，因而可以把“一大桶水”近似为恒温热源．把铁棒和“一大桶水”47一起视为与外界没有热和功作用的孤立系统，根据热力学第二定律可知，在铁棒冷却至最终与水同温度的不可逆过程中，系统的熵将增加．熵是态函数，系统的熵变仅与系统的始末状态有关而与过程无关．因此，求不可逆过程的熵变，可在始末状态之间设计任一

8、可逆过程进行求解．解：根据题意有　　　，．设铁棒的比热容为，当铁棒的质量为，温度变化时，吸收(或放出)的热量为设铁棒经历一可逆的降温过程