大学物理I 2B答案.doc

06年第一学期 大学物理2(热学) 试卷B 答案一. 判断题(每小题2分,共20分,请在方括号内打”或”)(1)摩尔数相同,比热容比g值不同的两种理想气体从同一初态出发,经历等温膨胀为原来体积的两倍,两种气体从外界吸热相同; (2)摩尔数相同,比热容比g值不同的两种理想气体从同一初态出发,经历等压膨胀为原来体积的两倍,两种气体从外界吸热相同; (3)摩尔数相同,比热容比g值不同的两种理想气体从同一初态出发,经历绝热膨胀为原来体积的两倍,两种气体对外做功相同; (4)对可逆循环过程,热温比沿过程曲线的积分等于0,即 (5)气体经节流膨胀后温度总是降低; (6)不可逆过程一定是自发的而自发过程一定是不可逆的； (7)自发过程的熵总是增加的； (8)理想气体向真空绝热自由膨胀过程中dQ = 0，所以dS = 0; (9)为了计算从初态出发经绝热不可逆过程达到终态的熵变，可设计一个联接初末态的某一绝热可逆过程进行计算; (10)温度一定的稀薄气体的热传导系数与气体的压强成正比 二 选择题(每题3分,共30分)1. 将压强为p1, 温度为T1, 体积为V的理想气体与压强为p2, 温度为T2, 体积为V的理想气体混合, 结果混合物的体积为2V. 假定混合时不发生外界与混合物之间的能量交换,则混合物的温度为:(A) (T1+T2)/2; (B) (T1/p1+T2/p2)(p1+p2)/2; (C) (T2/p1+T1/p2)(p1+p2)/2; (D) (P1+p2)/(p1/T1+p2/T2),(E) (p1+p2)/(p2/T2+p1/T2) D2. 如图示, 把两个热机串连使用, 热机从温度为T1的热源中获得热量Q1, 向温度为T2的热源排出热量为Q2, 热机2从温度为T2的热源获取热量为Q2, 向温度为T3的热源排出热量为Q3. 如果热机1对外做功为W1, 热机2对外做功为W2, 这两个热机一起工作的最大可能效率为热源T1Q1热机1W1Q2热源T2Q2热机2W2热源T3(A) 1-T3/T1; (B) 1-T2/T1(C) 1- (T2-T3)/(T1-T2);(D) 1-T3/T2 A3. 在压强恒定不变下, 理想气体的分子平均碰撞频率与气体的绝对温度T的关系为(A) 与T成正比;(B) 与成正比;(C) 与T成反比;(D) 与成反比 D4. 体积恒定的容器内装有一定量的理想气体,气体分子平均自由程与气体的绝对温度的关系为(A) 与T成正比; (B) 与成正比; (C) 与成反比;(D) 与T无关 D5. 常温常压下,气体的三个输运系数那个与气体压强有关(A) 粘度系数h;(B) 热传导系数k;(C) 扩散系数D; C6. 液体表面张力系数随液体温度升高而(A) 升高;(B) 降低; (C) 不变 B7 汽缸内盛有饱和蒸汽, 现推动活塞作等温压缩,则蒸汽压强将(A) 增大; (B) 减小; (C) 不变 C8 设大气压强为p0, 肥皂液的表面张力系数为a, 则半径为R的球形薄膜肥皂泡的泡内空气压强为(A) p0; (B) p0+a/R; (C) p0+2a/R; (D) p0+4a/R D9.肥皂泡在恒温吹泡涨大的过程中,其表面能将(A) 增大;(B) 减小;(C) 不变 A10. 温熵图上正向循环曲线所包围的面积表示(A) 系统从外界吸收的热量;(B) 系统对外放出的热量;( C)系统对外界所作的功;(D) 没有任何意义 C三 计算证明题(共50分)1.（1）试估计水的分子数密度和水分子直径的数量级.（2）试估计100的饱和水蒸汽（压强为1atm）的平均自由程（共10分）.解:183的水中有6.021023个水分子, 所以水的分子数密度为 3分水的分子数密度的倒数就是在水中每个分子所分摊到的体积.可以认为它近似等于水分子直径的3次方. 3分（2）100的饱和水蒸汽的压强为1atm, 由于p=nkT 1分 3分2 若麦克斯韦速率分布为f(v)dv,试求出从v1v2范围内分子的速率之和以及分子的平均速率.（2）气体分子速率与最概然速率之差不超过1的分子占全部分子的百分之几?（共10分）解:（1）从v1v2范围内分子的速率之和为 3分从v1v2范围内分子的平均速率为 4分（2）气体分子速率与最概然速率之差的绝对值不超过1的分子占全部分子的百分比为 3分3. 两个长圆筒共轴套在一起，两筒的长度均为L，内筒和外筒的半径分别为R1与R2，内筒和外筒分别保持恒定的温度T1和T2，且T1T2。已知两筒空气的导热系数为K，试证明：每秒由内筒通过空气的热量为 (10分)证：设在半径为r的圆柱面上通过的总热流为. 在rr+dr的圆筒形薄层气体中的温度梯度为dT/dr, 故 (3分)达到稳态时不同r处的相同, (2分)故 (1分)从R1到R2积分, 可得 (2分)故每秒由内筒通过空气的热量为 (2分)4.将质量1.00kg、压强为1个大气压、温度为100的水蒸汽准静态地冷凝成水，再降温到20时，其熵变是多少?认为水的热容与温度无关，在1个大气压下水的热容为4，18kJkg。汽化热为2250kJkg.（10分）解 (1分) (4分)(4分)所以 (1分)5 玻璃管的内直径，长为20cm，垂直插入水中，管的上端是封闭的。问插入水面下的那