热学讲义5(2)

2019-08-31 11:35

7.解:

(ⅰ)等压过程, 由V1T=V21T2 (2分)解得VT2400V2V

2=T1 V1=300 ?2 =3 (2分),

(ⅱ)气缸内气体在活塞上升到卡圈前先等压变化(1分),

由V1T=V3T (1分) 解得TV3=3 T1=600 K(1分); 13V1

温度达到600K后,再做等容变化(1分), 由 p3T=p43T4

(1分)

解得pT4T3p8004

4= 3=600 p1=3

p1(1分)

8. 解析:

活塞平衡时,有 pASA+pBSB=p0(SA+SB) pA′SA+pB′SB=p0(SA+SB) 已知SA=2SB

B中气体初、末态温度相等,设末态体积为VB,则由玻意耳定律有 pB′VB=pBV0

设A中气体末态的体积为VA,因为两活塞移动的距离相等,故有(VA-V0)/SA=(VB-V0)/SB

由理想气体状态方程pA′VA/TA′=pAV0/TA 解得TA′=pA′TAVA/pAV0=500K

9.解析(i)在打开阀门S前,两水槽水温均为T0=273K。设玻璃泡B中气体的压强为p1,体积

为VB,玻璃泡C中气体的压强为pC,依题意有

p1?pC??p ①

式中Δp=60mmHg,打开阀门S后,两水槽水温仍为T0,设玻璃泡B中气体的压强为pB。依题意,有

pB?pC ② 玻璃泡A和B中气体的体积为

V2=VA+VB ③

根据玻意耳定律得

p1VB=pBV2 ④ 联立①②③④式,并代入题给数据得

pBC?VV?p?180mmHg ⑤ A (ii)当右侧水槽的水温加热至T?时,U形管左右水银柱高度差为Δp。玻璃泡C中气体的压强为

p?C?pB??p ⑥ 玻璃泡C的气体体积不变,根据查理定理得

pCT?p?C? ⑦ 0T 联立②⑤⑥⑦式,并代入题给数据得

T??364K ⑧

10.解析:①设在温度T=320K时,氢气和氧气的体只分别为、,压强分别为、,

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已知=4.

将氢气和氧气都看作理想气体,有

· = 1.5 RT

· = RT (2分)

的3倍,

= 3

,用

分别表示此

设在温度为T′时,氢气的体积为氧气的体积时氢气和氧气的压强, 则有

·=1.5RT′

· =RT′ (2分) +

=- +=

- (2分)

因为总体积不变,所以

因为活塞的质量不变,所以

可解得 T′=500(开) (3分)

11.最高温度T1=549K和最低温度T2=125K

12. D

11.. 一汽缸的初始体积为V0,其中盛有2mol的空气和少量的水(水的体积可以忽略).平衡时气体的总压强是3.0atm,经做等温膨胀后使其体积加倍,在膨胀结束时,其中的水刚好全部消失,此时的总压强为2.0atm.若让其继续做等温膨胀,使体积再加倍.试计算此时(有兴趣参加物理竞赛的同学做), R?8.31J/mol?K。 (1)汽缸中气体的温度; (2)汽缸中水蒸气的摩尔数; (3)汽缸中气体的总压强.

假定空气和水蒸气均可以当作理想气体处理. 参考答案:(先不要看答案啊)

(1).只要有液态水存在,平衡时汽缸中气体的总压强就等于空气压强与饱和水蒸气压强之和: p总0=p空0+p饱=3.0atm(1) 第一次膨胀后V1=2V0

p总1=p空1+p饱=2.0atm(2) 由于第一次膨胀是等温过程,所以 pV空0=p空1V1=2p空1V0(3) 解(1)、(2)、(3)三式,得 p饱=1.0atm(4) p空0=2.0atm(5) p空1=1.0atm(6)

由于p饱=1.0atm,可知汽缸中气体的温度(由克拉伯龙方程求出来的) T0=373K(7)

根据题意,经两次膨胀,气体温度未改变.

(2)设水蒸气为γ水mol.经第一次膨胀,水全部变成水蒸气,水蒸气的压强仍为p饱,这时对于水蒸气和空气由克拉珀龙方程分别有 p饱V1=γ水RT0(8)

p空1V1=γ空RT0=2RT0(9) 由此二式及(5)、(6)式可得 γ水=2mol(10)

(3)在第二次膨胀过程中,混合气体可按理想气体处理,有

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p总2V2=p总2V总1(11)

由题意知,V2=4V0,V1=2V0,再将(2)式代入,得 p总1=1.0atm

13.如图是氧气分子在0 ℃和100 ℃下的速率分布图线,由图可知A.随着温度升高,氧气分子的平均速率变小 B.随着温度升高,每一个氧气分子的速率都增大

C.随着温度升高,氧气分子中速率小的分子所占比例增大

D.同一温度下,氧气分子速率分布呈现“中间多,两头少”的规律

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