大學(xué)物理機(jī)械工業(yè)出版社下冊(cè)課后練習(xí)答案

1、第1111章熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ)11－1在水面下50.0m深的湖底處（溫度為4.0℃），有一個(gè)體積為1.0105m3的空氣泡升到湖面上來(lái)，若湖面的溫度為17.0℃，求氣泡到達(dá)湖面的體積。（大氣壓P0=1.013105Pa）分析：分析：將氣泡看成是一定量的理想氣體，它位于湖底和上升至湖面代表兩個(gè)不同的平衡狀態(tài)。利用理想氣體物態(tài)方程即可求解本題。位于湖底時(shí)，氣泡內(nèi)的壓強(qiáng)可用公式ghpp???0求出，其中?為水的密度（常取??=1.0?103

2、kgm?3）。解：解：設(shè)氣泡在湖底和湖面的狀態(tài)參量分別為（p1，V1，T1）和（p2，V2，T2）。由分析知湖底處壓強(qiáng)為ghpghpp??????021。利用理想氣體的物態(tài)方程可得空氣泡到達(dá)湖面的體積??3510120121212m1011.6??????TpVTghpTpVTpV?11－2氧氣瓶的容積為3.2102m3，其中氧氣的壓強(qiáng)為1.30107Pa，氧氣廠規(guī)定壓強(qiáng)降到1.00106Pa時(shí)，就應(yīng)重新充氣，以免經(jīng)常洗瓶。某小型吹玻璃

3、車間，平均每天用去0.40m3壓強(qiáng)為1.01105Pa的氧氣，問(wèn)一瓶氧氣能用多少天？（設(shè)使用過(guò)程中溫度不變）分析：分析：由于使用條件的限制，瓶中氧氣不可能完全被使用。從氧氣質(zhì)量的角度來(lái)分析。利用理想氣體物態(tài)方程pV=mRTM可以分別計(jì)算出每天使用氧氣的質(zhì)量m3和可供使用的氧氣總質(zhì)量（即原瓶中氧氣的總質(zhì)量m1和需充氣時(shí)瓶中剩余氧氣的質(zhì)量m2之差），從而可求得使用天數(shù)321)(mmmn??。解：解：根據(jù)分析有RTVMpmRTVMpmRTVM

4、pm333122111???△△則一瓶氧氣可用天數(shù)????5.933121321?????VpVppmmmn11－3一抽氣機(jī)轉(zhuǎn)速ω=400rmin1，抽氣機(jī)每分鐘能抽出氣體20升。設(shè)容器的容積V0=2.0升，問(wèn)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間后才能使容器內(nèi)的壓強(qiáng)由1.01105Pa降為133Pa。設(shè)抽氣過(guò)程中溫度始終不變。分析：分析：抽氣機(jī)每打開一次活門容器內(nèi)氣體的容積在等溫條件下擴(kuò)大了V，因而壓強(qiáng)有所降低。活門關(guān)上以后容器內(nèi)氣體的容積仍然為V0。下一次又

5、如此變化，從而建立遞推關(guān)系。解：解：抽氣機(jī)抽氣體時(shí)，由玻意耳定律得：活塞運(yùn)動(dòng)第一次：)(0100VVpVp??0001pVVVp??活塞運(yùn)動(dòng)第二次：)(0201VVpVp??02001002pVVVpVVVp????????????活塞運(yùn)動(dòng)第n次：)(001VVpVpnn???nnVVVpp??????????000VVVnppnn??000ln抽氣機(jī)每次抽出氣體體積l05.0l)40020(??Vl0.20?VPa1001.150??

6、pPa133?np將上述數(shù)據(jù)代入（1）式，可解得276?n。則s40s60)400276(???t11－4l.0mol的空氣從熱源吸收了熱量2.66?105J，其內(nèi)能增加了4.18?105J，在這過(guò)程中氣體作了多少功？是它對(duì)外界作功，還是外界對(duì)它作功？解：解：由熱力學(xué)第一定律得氣體所作的功為J1052.15?????EQW?負(fù)號(hào)表示外界對(duì)氣體作功。11－51mol雙原子分子的理想氣體，開始時(shí)處于P1=1.01105Pa，V1=103m3

7、的狀態(tài)。然后經(jīng)本題圖示直線過(guò)程Ⅰ變到P2=4.04105Pa，V2=2103m3的狀態(tài)。后又經(jīng)過(guò)POVII習(xí)題11－5圖123壓地變到B，試分別計(jì)算氧氣所作的功和吸收的熱量。分析：分析：從p－V圖上可以看出，氧氣在AB與ACB兩個(gè)過(guò)程中所作的功是不同的，其大小可通過(guò)????VVpWd求出。考慮到內(nèi)能是狀態(tài)的函數(shù)，其變化值與過(guò)程無(wú)關(guān)，所以這兩個(gè)不同過(guò)程的內(nèi)能變化是相同的，而且因初、末狀態(tài)溫度相同BATT?，故0?E?，利用熱力學(xué)第一定律E

8、WQ???，可求出每一過(guò)程所吸收的熱量。解：解：（1）沿AB作等溫膨脹的過(guò)程中，系統(tǒng)作功J1077.2lnln3ABAAABAB????????????????????VVVpVVRTMmW由分析可知在等溫過(guò)程中，氧氣吸收的熱量為J1077.23ABAB???WQ（2）沿A到C再到B的過(guò)程中系統(tǒng)作功和吸熱分別??J100.23CBCCBCBACACB???????VVpWWWWJ100.23ACBACB???WQ11－9一定量的某單原子

9、分子理想氣體裝在封閉的氣缸里，此氣缸有可活動(dòng)的活塞（活塞與氣缸壁之間無(wú)摩擦且無(wú)漏氣）。已知?dú)怏w的初壓強(qiáng)P1=1atm體積V1=103m3，現(xiàn)將該氣體在等壓下加熱直到體積為原來(lái)的兩倍然后在等體下加熱到壓強(qiáng)為原來(lái)的2倍最后作絕熱膨脹直到溫度下降到初溫為止試求：在整個(gè)過(guò)程中氣體內(nèi)能的改變、吸收的熱量和所作的功。解：解：因?yàn)?4TT?，所以內(nèi)能增量為零。JppVVVpQ2111111106.5)2(223)2(25??????JQA2106.5

10、???11－10有1mol剛性多原子分子的理想氣體原來(lái)的壓強(qiáng)為1.0atm溫度為27℃若經(jīng)過(guò)一絕熱過(guò)程使其壓強(qiáng)增加到16atm。試求:(1)氣體內(nèi)能的增量；(2)在該過(guò)程中氣體所作的功；(3)終態(tài)時(shí)氣體的分子數(shù)密度。解：解：（1）??KppTT60012112?????JTTRiME31210479.7)(2??????（2）JEA310479.7?????（3）326221096.1mkTpn個(gè)???11－11有一絕熱的圓柱形的容器，

11、在容器中間放置一無(wú)摩擦、絕熱的可動(dòng)活塞，活塞兩側(cè)各有?摩爾同種單原子分子理想氣體，初始時(shí)，兩側(cè)的壓強(qiáng)、體積、溫度均為（P0，V0，T0）。氣體的定容摩爾熱容量為CV＝3R2?，F(xiàn)將一通電線圈放在活塞左側(cè)氣體中，對(duì)氣體緩慢加熱。左側(cè)氣體膨脹，同時(shí)壓縮右方氣體，最后使右方氣體體積為V2＝V08。求：（1）左、右兩側(cè)氣體的終溫是多少（2）左側(cè)氣體吸收了多少熱量解：解：（1）右則氣體經(jīng)歷一絕熱過(guò)程，初態(tài)??000TVP、終態(tài)??222TVP，由方

12、程得出右側(cè)氣體末態(tài)溫度：122100?????VTVT001350120248TTTVVT??????????????由理想氣體物態(tài)方程，右側(cè)氣體終態(tài)壓強(qiáng)為002200232PTVTVPP??由于活塞是可動(dòng)的，左、右兩側(cè)的壓強(qiáng)應(yīng)相同：，02132PPP??左側(cè)末態(tài)體積：02018152VVVV???左側(cè)氣體末態(tài)溫：000001116081532TTTVPVPT????（2）000021936223)2(UUWVPTRTTTCUQV???