ch10+气体动理论+习题及答案.pdf

《ch10+气体动理论+习题及答案.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第10章气体动理论习题及答案1、什么是热力学系统的平衡态？气体在平衡态时有何特征？当气体处于平衡态时还有分子热运动吗？答：一个系统在不受外界影响的条件下，其宏观性质不随时间变化，则称该系统处于平衡态。平衡态的特征：（1）系统与外界在宏观上无能量和物质的交换。（2）系统的宏观性质不随时间改变。气体处于平衡态时，气体分子仍然处于无规则的热运动。2、何谓理想气体的内能?为什么理想气体的内能是温度的单值函数?解：在不涉及化学反应、核反应、电磁变化的情况下，内能是指分子的热运动能量和分子间相互作用势能之总和。由于理想气体不考虑分子间相互作用能量，质量为m的理想气体的所有分子的热运动能量称为理想气体

2、的内能．由于理想气体不计分子间相互作用力，内能仅为热运动能量之总和．即miERT是温度的单值函数．M23、温度概念的适用条件是什么?温度微观本质是什么?答：温度是大量分子无规则热运动的集体表现，是一个统计概念，对个别分子无意义．温度的微观本质是分子平均平动动能的量度．4、试说明下列各量的物理意义．13i（1）kT（2）kT（3）kT222mii3（4）RT（5）RT（6）RTM2221解：(1)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均为kT．23(2)在平衡态下，分子平均平动动能为kT.2i(3)在平衡态下，自由度为i的分子平均总能量为kT.2mi(4)由质量为

3、m，摩尔质量为M，自由度为i的分子组成的系统的内能为RT.M2i(5)1摩尔自由度为i的分子组成的系统内能为RT.23(6)1摩尔自由度为3的分子组成的系统的内能RT，或者说热力学体系内，1摩尔分子的平均平23动动能之总和为RT.25、最概然速率的物理意义是什么?方均根速率、最概然速率和平均速率各有何用处?答：气体分子速率分布曲线有个极大值，与这个极大值对应的速率叫做气体分子的最概然速率．1物理意义是：对所有的相等速率区间而言，在含有v的那个速率区间内的分子数占总分子数的百分P比最大．分布函数的特征用最概然速率v表示；讨论分子的平均平动动能用方均根速率，讨论平均自由P程用平均速率．6、速

4、率分布函数f(v)的物理意义是什么?试说明下列各量的物理意义(n为分子数密度，N为系统总分子数)．（1）f(v)dv（2）nf(v)dv（3）Nf(v)dvvv2（4）0f(v)dv（5）0f(v)dv（6）vNf(v)dv1解：f(v)：表示一定质量的气体，在温度为T的平衡态时，分布在速率v附近单位速率区间内的分子数占总分子数的百分比.(1)f(v)dv：表示分布在速率v附近，速率区间dv内的分子数占总分子数的百分比.(2)nf(v)dv：表示分布在速率v附近、速率区间dv内的分子数密度．(3)Nf(v)dv：表示分布在速率v附近、速率区间dv内的分子数．v(4)f(v)dv：

5、表示分布在v~v区间内的分子数占总分子数的百分比．120(5)f(v)dv：表示分布在0~的速率区间内所有分子，其与总分子数的比值是1.0v2(6)Nf(v)dv：表示分布在v~v区间内的分子数.12v17、在同一温度下，不同气体分子的平均平动动能相等。就氢分子和氧分子比较，氧分子的质量比氢分子大，所以氢分子的速率一定比氧分子大，对吗?答：不对，平均平动动能相等是统计平均的结果．分子速率由于不停地发生碰撞而发生变化，分子具有各种可能的速率，因此，一些氢分子的速率比氧分子速率大，也有一些氢分子的速率比氧分子速率小．8、如果盛有气体的容器相对某坐标系运动，容器内的分子速度相对这坐标

6、系也增大了，温度也因此而升高吗?答：宏观量温度是一个统计概念，是大量分子无规则热运动的集体表现，是分子平均平动动能的量度，分子热运动是相对质心参照系的，平动动能是系统的内动能．温度与系统的整体运动无关．只有当系统的整体运动的动能转变成无规则热运动时，系统温度才会变化．9、题图(a)是氢和氧在同一温度下的两条麦克斯韦速率分布曲线，哪一条代表氢气?题图(b)是某种气体在不同温度下的两条麦克斯韦速率分布曲线，哪一条的温度较高?答：图(a)中(1)表示氧，(2)表示氢；图(b)中(2)温度高．2题9图10、下列系统各有多少个自由度：(1)在一平面上滑动的粒子；(2)可以在一平面上滑动并可围绕垂直

7、于平面的轴转动的硬币；(3)一弯成三角形的金属棒在空间自由运动．解：(1)2，(2)3，(3)611、如果氢和氦的摩尔数和温度相同，则下列各量是否相等，为什么?(1)分子的平均平动动能；(2)分子的平均动能；(3)内能．3解：(1)相等，分子的平均平动动能都为kT．253(2)不相等，因为氢分子的平均动能kT，氦分子的平均动能kT．2253(3)不相等，因为氢分子的内能RT，氦分子的内能RT．2212、某柴油机的气缸内充满了空气