大学物理第五版热力学习题.ppt

热 力 学 习 题 课 第12章 提要 掌握两方面内容： 一、理想气体状态方程；二、理想气体的压强、能量计算 1、气态方程； 2、气体的压强 3、能量按自由度均分原理 在平衡态下，分子每个自由度平均分得能量 一个分子的平均平动动能 一个分子的平均动能 一个系统的内能 4、麦克斯韦速率分布率 在平衡态下，速率在vv + dv区间内的分子数占分 子总数的百分比 一个系统内能的改变量 麦克斯韦速率分布函数 速率在vv+dv区间内的分子数 速率在v1v2区间内的分子数占分子 总数的百分比 4、三种速率 （1）最概然速率（对应速率分布曲线中f(v)的最大值） 物理意义：表示分布在VP附近小区 间内的分子数最多。 （2）算术平均速率：分子速率的算术平均值。 用于计算分子间的距离 （3）方均根速率：分子速率平方平均值的平方根。 用于计算分子的平均平动动能 5、平均自由程、平均碰撞频率： 练习 1理想气体绝热地向真空自由膨胀，体积增大为原 来的两倍，则始、末两态的温度T1与T2和始、末两态 气体分子的平均自由程 与 的关系为 B 2同温度、同物质的量的H2和He两种气体，它们的 （ ） A、分子的平均动能相等； B、分子的平均平动动能相等； C、总动能相等； D、内能相等。 B 3 理想气体的温度（ ） (A)与分子的平均动能成正比； (B)与气体的内能成正比； (C)与分子的平均平动动能成正比； (D)与分子的平均速度成正比。 C 4下面各图所示的速率分布曲线，哪一图中的两条曲线能 是同一温度下氨气和氦气的分子速率分布曲线? B 5理想气体的定压摩尔热容大于定容摩尔热容，是因为在等压 过程中（ ） A、膨胀系数不同； B、膨胀时气体对外作功； C、分子间吸引力大； D、分子本身膨胀。 6对于室温下的双原子分子理想气体，在等压膨胀的情况下， 系统对外界作的功与从外界吸收的热量之比等于 （A）1/3 （B）1/4 （C）2/5 （D）2/7 B D 7理想气体的压强仅与下列哪项有关（ ） A、气体的分子数密度； B、气体的温度； C、气体分子的平均速率； D、气体的分子数密度与温度的乘积. 8单原子分子的理想气体，其自由度i= ，定 容摩尔热容Cv,m= ，定压摩尔热容Cp,m= 。 9、一定量的理想气体，从相同状态开始分别经过等压 、等体及等温过程，若气体在上述各过程中吸收的热 量相同，则气体对外界作功最多的过程为 _。 等温 D f(v) v T1 T2 10. 下图为同一种气体，处于不同温度状态下的速率 分布曲线，试问（1）哪一条曲线对应的温度高？（2 ）如果这两条曲线分别对应的是同一温度下氧气和氢 气的分布曲线，问哪条曲线对应的是氧气，哪条对应 的是氢气？ 解： (1) T1 T2 (2) 绿：氧 黑：氢 11. 求氢在标准状态下一秒内分子的平均碰撞次数。（ 已知分子直径d = 210-10m ) 解： （约80亿次） 第13章 提要 1、热力学第一定律及其应用 (1)准静态过程的功 (2)热力学第一定律 微变过程 迈耶公式 2、循环过程和卡诺循环 (1) 循环过程的特点 热机效率 致冷系数 热机效率总是小于1的，而致冷系数e可以大于1。 (2)由两条等温线和两条绝热线组成的循环叫做 卡诺循环。 提醒： 卡诺热机的效率 3、热力学第二定律 (1)热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述 是等价的，它揭示了一切与热现象有关的实际宏 观过程都是不可逆的。 请看例题 练习. 一定质量的理想气体，进行如图所示的循环过程 已知气体在状态A的温度为 300K，求： （1）气体在状态B、C的温度 （2）各过程气体对外作的功 （3）经过整个循环过程，气体 从外界吸收的总热量 解 ： 由图知 （1）CA为等容过程： CB为等压过程： （2）各过程中气体作的功： AB ： BC ： CA ： （3）整个过程中气体作的总功 ： 对整个循环过程 ： (1) 在过程I中气体吸的热量; (2) 整个过程气体吸的热量 解：(1) 在过程中气体对外做 功为: 2. 1mol刚性双原子分子的理想气体，开始时处于 3. 的状态，然后经如图所示 的直线过程I变到 状态 后又经过方程为 （常量）的过程II变到 压