热学作业+答案

一、选择题1、有两个相同的容器，容积不变，一个盛有氦气，另一个盛有氢气（均可看成刚性分子）它们的压强和温度都相等，现将5J的热量传给氢气，使氢气温度升高，如果使氦气也升高同样的温度，则应向氦气传递的热量是（）（A）6J（B）5J（C）3J（D）2J2、如图所示，一定量理想气体从体积为V1膨胀到V2，AB为等压过程，AC为等温过程AD为绝热过程。则吸热最多的是：（）（A）AB过程（B）AC过程（C）AD过程（D）不能确定3、理想气体向真空作绝热膨胀（）(A)膨胀后，温度不变，压强减小．(B)膨胀后，温度降低，压强减小．(C)膨胀后，温度升高，压强减小．(D)膨胀后，温度不变，压强不变．4、1mol的单原子分子理想气体从状态A变为状态B，如果不知是什么气体，变化过程也不知道，但A、B两态的压强、体积和温度都知道，则可求出：（）(A)气体所作的功.(B)气体内能的变化.(C)气体传给外界的热量.(D)气体的质量.5、若理想气体的体积为V，压强为p，温度为T，一个分子的质量为m，k为玻尔兹曼常量，R为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为（）（A）pVm（B）()pVkT（C）()pVRT（D）()pVmT二、填空题1、在湖面下50.0m深处（温度为4.0℃），有一个体积为531.010m的空气泡升到水面上来，若湖面的温度为17.0℃，则气泡到达湖面的体积是。（取大气压强为501.01310ppa）2、一容器内储有氧气，其压强为501.0110ppa，温度为27.0℃，则气体分子的数密度为；氧气的密度为；分子的平均平动动能为；分子间的平均距离为。（设分子均匀等距排列）3、试说明下列各量的物理物理意义：（1）12kT，（2）32kT，（3）2ikT，（4）2iRT，PBCDA0V1V2V（5）32RT，（6）2MiRTMmol。4、将热量Q传给一定质量的理想气体。（1）若体积不变，热量转化为；（2）若温度不变，热量转化为。三、计算题1、有2×103m3刚性双原子分子理想气体，其内能为6.75×102J。(1)试求气体的压强；(2)设分子总数为5.4×1022个，求分子的平均平动动能及气体的温度。2、0.02kg的氦气(视为理想气体)，温度由17℃升为27℃。若在升温过程中，(1)体积保持不变；(2)压强保持不变；(3)不与外界交换热量；试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体所作的功。(普适气体常量R=8.3111KmolJ)3、4324：3mol温度为T0=273K的理想气体，先经等温过程体积膨胀到原来的5倍，然后等体加热，使其末态的压强刚好等于初始压强，整个过程传给气体的热量为Q=8×104J。试画出此过程的p－V图，并求这种气体的比热容比值。(普适气体常量R=8.31J·mol-1·K-1)4、一定量的理想气体，由状态a经b到达c。(如图，abc为一直线)求此过程中(1)气体对外作的功；(2)气体内能的增量；(3)气体吸收的热量。(1atm＝1.013×105Pa)5、一气缸内盛有1mol温度为27℃，压强为1atm的氮气(视作刚性双原子分子的理想气体)。先使它等压膨胀到原来体积的两倍，再等体升压使其压强变为2atm，最后使它等温膨胀到压强为1atm。求：氮气在全部过程中对外作的功，吸的热及其内能的变化。(普适气体常量R=8.31J·mol－1·K－1)0123123abcV(L)p(atm)4图一、1、C2、A3、A4、B5、B二、1、536.1110m2、25332192.44101.306.21103.4510mkgmJm3、（1）12kT：表示在平衡态下，分子热运动能量平均地分配在分子每一个自由度上的能量；（2）32kT：表示在平衡态下,分子的平均平动动能(或单原子分子的平均能量）；（3）2ikT：表示在平衡态下,分子的平均动能（或能量）；（4）2iRT：表示在平衡态下，1mol理想气体的内能；（5）32RT：表示在平衡态下，1mol单原子分子气体的内能；（6）2MiRTMmol：表示在平衡态下，质量为M，摩尔质量为Mmol的理想气体的内能。4、理想气体的内能，对外作功三、计算题1、解：(1)设分子数为N，据：U=N(i/2)kT及p=(N/V)kT得：p=2U/(iV)=1.35×105Pa-----------------------------------------------4分(2)由：kTNkTUw2523得：21105.75/3NUwJ--------------------------------3分又：kTNU25得：T=2U/(5Nk)＝362k------------------------------------------3分2、解：氦气为单原子分子理想气体，3i(1)等体过程，V＝常量，W=0，据Q＝U+W可知：)(12TTCMMUQVmol＝623J----------------------------3分(2)定压过程，p=常量，)(12TTCMMQpmol=1.04×103J；U与(1)相同417UQWJ------------------------------------------------4分(3)Q=0；U与(1)相同；J623UW(负号表示外界作功)--3分3、解：初态参量p0、V0、T0。末态参量p0、5V0、T。由p0V0/T0=p0(5V0)/T得：T=5T0----------------------1分p－V图如图所示-------------------2分等温过程：ΔU=0QT=WT=(M/Mmol)RTln(V2/V1)=3RT0ln5=1.09×104J--------------2分等体过程：WV=0QV=ΔUV=(M/Mmol)CVΔT=(M/Mmol)CV(4T0)=3.28×103CV---------2分由：Q=QT+QV得：CV=(Q－QT)/(3.28×103)=21.0J·mol-1·K-140.1VVVpCRCCC------------------------------3分4、解：(1)气体对外作的功等于线段ca下所围的面积W＝(1/2)×(1+3)×1.013×105×2×103J＝405.2J-------------3分(2)由图看出PaVa=PcVc∴Ta=Tc--------------------------------2分内能增量0U----------------------------------------------------------------2分(3)由热力学第一定律得：J2.405WUQ------------------3分5、解：该氮气系统经历的全部过程如图设初态的压强为p0、体积为V0、温度为T0，而终态压强为p0、体积为V、温度为T。在全部过程中氮气对外所作的功W=W(等压)+W(等温)W(等压)=p0(2V0－V0)=RT0-------------------------1分W(等温)=4p0V0ln(2p0/p0)=4p0V0ln2=4RT0ln2----------2分∴W=RT0+4RT0ln2=RT0(1+4ln2)=9.41×103J-----------------2分氮气内能改变：)4(25)(000TTRTTCUV=15RT0/2=1.87×104--------------------------3分氮气在全部过程中吸收的热量：Q=△U+W=2.81×104J---------2分Opp0V05V0VT05T0p(atm)VV2V0V0O12