第一章 温度.doc

第一章 温度一、填空题1、不受外界影响的条件下，系统宏观性质不随时间变化的状态叫 ， 气体处于该状态时分子无规则运动平均速度为 平均动量为 。1、平衡态，0，02、从宏观的角度看温度是决定 物理量，它的基本特征在于 ，从微观的角度看温度是构成系统的大量分子 的表现，是分子 量度。2、 一系统是否与其他系统处于热平衡的，一切互为热平衡的系统都具有相同的温度值，无规则运动强弱，平均平动动能。3、 为建立温度概念提供了实验基础，因此温度是决定 宏观性质，它的基本特征在于 。3、热力学第零定律 ，一个热力学系统是否与其它的热力学系统处于热平衡 ，一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。4、一般情况下需用 、 、 、 等四类参量描述热力学系统的平衡态。4、力学参量 ，几何参量，电磁参量，化学参量。5、判断系统是否处于平衡态的简单办法就是看系统中是否存在 与 。5、热流 粒子流6、理想气体物态方程是根据 定律、 定义、 定律求得的。6、玻意耳定律、理想气体温标的定义、阿伏伽德罗定律7、玻意耳定律是指： 。7、当一定质量气体的温度保持不变时，它的压强和体积的乘积是一个常量。8、建立一种温标需要包含： ； ； 。 8、选择某种物质的某一随温度变化属性来标志温度；选定固定点；对测温属性随温度的变化关系作出规定。二、选择题1、 用Ptr表示定容气体温度计的测温泡在水的三相点时其中气体压强值，有三个定容气体温度计，第一个用氧作为测温物质，Ptr=20cmHg，第二个也用氧但Ptr=40cmHg，第三个用氢，Ptr=30cmHg。用三个温度计测同一对象的温度，下列说法正确的是（B ）A.三个温度计确定的温度值都相同。B.三个温度计确定的温度值都不相同。C.两个氧作为测温物质的温度计确定的温度值相同，氢作为测温物质的不同。D.无法判断。2、一辆高速运动的卡车突然刹车停下，当卡车上的氧气瓶静止下来，瓶中氧气的压强P和温度T的变化情况是（ A ）A 压强P和温度T均增大。B 压强P和温度T均减小。C 压强P增大，温度T减小。D 压强P减小，温度T增大。3、有三个定容气体温度计，第一个用氧作测温物质，第二个也用氧作测温物质，第三个用氢作测温物质，用这三个温度计测同一对象的温度，则以下说法正确的是（B ）A 三个温度计所测温度均相同 。B 三个温度计所测温度均不相同。C 用氧作测温物质的两个温度计所测温度相同，但与用氢作测温物质的温度计所测温度不相同。D 无法确定。4、两瓶不同种类的气体，它们的温度和压强相同，但体积不同,则以下说法正确的是（B ）A、单位体积内的分子数相同 B、单位体积内的气体质量相同C、单位体积内的分子总动能相同 D、单位体积内的分子总平动动能不相同5、当一定质量的理想气体的压强保持不变时，它的体积与温度的变化关系是（ B ）A、保持不变 B、成正比例关系变化 C、成反比例关系变化 D、无法判断6、人坐在橡皮艇里，艇侵入水中一定深度，到夜晚温度降低了，但大气压强不变，则艇入水深度将如何变化（ B ）A、不变 B、变深 C、变浅 D、无法判断三、判断题1、在建立温标时不需要规定热的物体具有较高的温度，冷的物体具有较低的温度。（ ）2、冰的熔点是273.16K，水的三相点是273.15K。（）3、平衡态是指系统的宏观性质不随时间变化的状态。（）4、水的三相点温度是。 （）5、冰的正常熔点是273.15K，纯水的三相点温度是273.16K。 （ ）6、水的冰点温度是。 （ ）7、当一定质量理想气体的压强保持不变时，其体积与温度成正比例关系。（ ）8、当一定质量理想气体的体积保持不变时，其压强与温度成正比例关系。（ ）9、当一定质量理想气体的温度保持不变时，其压强与体积成正比例关系。（ ）10、理想气体温标不依赖于气体的性质。（ ）四、简答题1、气体的平衡状态有何特征？答：系统处于平衡状态时，系统和外界没有能量交换，内部也没有化学变化等任何形式的能量转换，系统的宏观性质不随时间变化。对气体来说，系统状态的宏观参量有确定数值，系统内部不再有扩散、导热、电离或化学反应等宏观物理过程发生。2、当气体处于平衡状态时还有分子热运动吗？答：气体处于平衡态时，组成系统的分子仍在不停地运动着，只不过分子运动的平均效果不随时间变化，表现为宏观上的密度均匀，温度均匀和压强均匀。3、热力学中的平衡态与力学中所指的平衡有何不同？答：与力学中的平衡相比较，这是两个不同的理想概念。力学中的平衡是指系统所受合外力为零的单纯静止或匀速运动问题。而热力学中的平衡态是指系统的宏观性质不随时间变化。但组成系统的分子却不断地处于运动之中，只是与运动有关的统计平均量不随时间改变，所以这是一种热动平衡。4、热力学中的平衡态在实际上能不能达到？答：平衡态是对一定条件下的实际情况的概括和抽象。实际上，绝对的完全不受外界条件变化影响的平衡状态并不存在。5、温度的实质是什么？对于单个分子能说它的温度有多高吗？为什么？答：温度是反映分子无规则运动激烈程度的物理量，是分子平均平动动能大小的量度，具有统计意义，对单个分子无温度而言。6、建立温标时是否必须规定热的物体有较高的温度，冷的物体有较低的温度？为什么？答：建立温标时必须规定热的物体有较高的温度，冷的物体有较低的温度，因为热量是从高温物体传向低温物体。7、在建立温标时，是否须规定测温属性一定随温度作线形变化？答：在建立温标时，不需要规定测温属性一定随温度作线形变化，这完全可由分度公式来规定。8、一金属杆一端置于沸水中，另一端和冰接触，当沸水和冰的温度维持不变时，则金属杆上各点的温度将不随时间而变化。试问金属杆这时是否处于平衡态？为什么？答：金属杆就是一个热力学系统。根据平衡态的定义，虽然杆上各点的温度将不随时间而改变，但是杆与外界（冰、沸水）仍有能量的交换。一个与外界不断地有能量交换的热力学系统所处的状态，显然不是平衡态。9、水银气压计中上面空着的部分为什么要保持真空？如果混进了空气，将产生什么影响？答：只有气压计上面空着的部分是真空，才能用气压计水银柱高度直接指示所测气体的压强。如果气压计内混进了一些空气，则这种气体也具有一定的压强。这时，水银柱高度所指示的压强将小于所测气体的真实压强，而成了待测气体与气压计内气体的压强之差。五、计算题1、定容气体温度计的测温泡浸在水的三相点槽内时，其中气体的压强为50mmHg。 （1）用温度计测量300K的温度时，气体的压强是多少？ （2）当气体的压强为68mmHg时，待测温度是多少？解：对于定容气体温度计可知： (1) (2) 2、 用定容气体温度计测量某种物质的沸点。 原来测温泡在水的三相点时，其中气体的压强 ；当测温泡浸入待测物质中时，测得的压强值为 ,当从测温泡中抽出一些气体,使 减为200mmHg时,重新测得 ,当再抽出一些气体使 减为100mmHg时,测得 .试确定待测沸点的理想气体温度.解：根据 从理想气体温标的定义： 依以上两次所测数据,作T-P图看趋势得出 时,T约为400.5K亦即沸点为400.5K. 题1-4图3、在历史上，对摄氏温标是这样规定的：假设测温属性X随温度t做线性变化 ，即，并规定冰点为 ，汽化点为 。设 和 分别表示在冰点和汽化点时X的值，试求上式中的常数a和b。解： 由题给条件可知 由（2）-（1）得 将（3）代入（1）式得4、 水银温度计浸在冰水中时，水银柱的长度为4.0cm；温度计浸在沸水中时，水银柱的长度为24.0cm。（1） 在室温 时，水银柱的长度为多少？（2） 温度计浸在某种沸腾的化学溶液中时，水银柱的长度为25.4cm，试求溶液的温度。解：设水银柱长 与温度 成线性关系： 当 时， 代入上式 当 ， （1） （2） 5、 设一定容气体温度计是按摄氏温标刻度的，它在冰点和汽化点时，其中气体的压强分别为 和 。（1）当气体的压强为 时，待测温度是多少？（2）当温度计在沸腾的硫中时（硫的沸点为 ），气体的压强是多少？解： 设P与t为线性关系： 由题给条件可知：当 时有当 时得： 由此而得（1） （2） 时6、 用L表示液体温度计中液柱的长度。定义温标 与L之间的关系为 。式中的a、b为常数，规定冰点为 ，汽化点为 。设在冰点时液柱的长度为 ，在汽化点时液柱的长度，试求 到 之间液柱长度差以及 到 之间液柱的长度差。解：由题给条件可得： （1） （2）解联立方程（1）（2）得： 则 7、一定质量的气体在压强保持不变的情况下，温度由 升到 时，其体积将改变百分之几？解：根据方程 则体积改变的百分比为 8、水银气压计中混进了一个空气泡，因此它的读数比实际的气压小，当精确的气压计的读数为768mmHg时，它的读数只有748mmHg，此时管内水银面到管顶的距离为80mm，问当此气压计的读数为734mmHg时，实际气压应是多少？设空气的温度保持不变。题8图解：设管子横截面为S，在气压计读数为 和 时，管内空气压强分别为 和 ，根据静力平衡条件可知，由于T、M不变根据方程 有 ，而 9、 截面为 的粗细均匀的U形管，其中贮有水银，高度如图1-16所示。今将左侧的上端封闭年，将其右侧与真空泵相接，问左侧的水银将下降多少？设空气的温度保持不变，压强 题9图解：根据静力平均条件，右端与大气相接时，左端的空气压强为大气压；当右端与真空泵相接时，左端空气压强为 （两管水银柱高度差）设左端水银柱下降 常数 即 整理得 ： （舍去）10、 图1-17所示为一粗细均匀的J形管，其左端是封闭的，右侧和大气相通，已知大气压强为 ，今从J形管右侧灌入水银，问当右侧灌满水银时，左侧水银柱有多高，设温度保持不变，空气可看作理想气体。题10图解：设从J形管右侧灌满水银时，左侧水银柱高为h。假设管子的直径与 相比很小，可忽略不计，因温度不变，则对封闭在左侧的气体有： 而 （S为管的截面积）解得： （舍去） 11、 一端封闭的玻璃管长 ，贮有空气，气体上面有一段长为 的水银柱，将气柱封住，水银面与管口对齐，今将玻璃管的开口端用玻璃片盖住，轻轻倒转后再除去玻璃片，因而使一部分水银漏出。当大气压为 时，六在管内的水银柱有多长？解： 题1-19图设在正立情况下管内气体的压强为 ，以水银柱高度表示压强，倒立时，管内气体的压强变为 ，水银柱高度为 由于在倒立过程温度 不变， 解之并取 的值得 12、 一打气筒，每打一次可将原来压强为 ，温度为 ，体积 的空气压缩到容器内。设容器的容积为 ，问需要打几次气，才能使容器内的空气温度为 ，压强为 。解：打气后压强为： ，题上未说原来容器中的气体情况，可设原来容器中没有空气，设所需打气次数为 ，则得： 次13、 一气缸内贮有理想气体，气体的压强、摩尔体积和温度分别为 、 和 ，现将气缸加热，使气体的压强和体积同时增大。设在这过程中，气体的压强 和摩尔体积 满足下列关系式： 其中