大學(xué)物理答案第三版

1、1習(xí)題七習(xí)題七氣體在平衡態(tài)時(shí)有何特征氣體的平衡態(tài)與力學(xué)中的平衡態(tài)有何不同答：氣體在平衡態(tài)時(shí)，系統(tǒng)與外界在宏觀上無(wú)能量和物質(zhì)的交換；系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化力學(xué)平衡態(tài)與熱力學(xué)平衡態(tài)不同當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡態(tài)時(shí)，組成系統(tǒng)的大量粒子仍在不停地、無(wú)規(guī)則地運(yùn)動(dòng)著，大量粒子運(yùn)動(dòng)的平均效果不變，這是一種動(dòng)態(tài)平衡而個(gè)別粒子所受合外力可以不為零而力學(xué)平衡態(tài)時(shí)，物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受合外力為零氣體動(dòng)理論的研究對(duì)象是什么理想氣體的宏觀模型和微觀模型各

2、如何答：氣體動(dòng)理論的研究對(duì)象是大量微觀粒子組成的系統(tǒng)是從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和分子運(yùn)動(dòng)論出發(fā)，運(yùn)用力學(xué)規(guī)律，通過(guò)統(tǒng)計(jì)平均的辦法，求出熱運(yùn)動(dòng)的宏觀結(jié)果，再由實(shí)驗(yàn)確認(rèn)的方法從宏觀看，在溫度不太低，壓強(qiáng)不大時(shí)，實(shí)際氣體都可近似地當(dāng)作理想氣體來(lái)處理，壓強(qiáng)越低，溫度越高，這種近似的準(zhǔn)確度越高理想氣體的微觀模型是把分子看成彈性的自由運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)何謂微觀量何謂宏觀量它們之間有什么聯(lián)系答：用來(lái)描述個(gè)別微觀粒子特征的物理量稱為微觀量如微觀粒子(原子、分子等)的大

3、小、質(zhì)量、速度、能量等描述大量微觀粒子(分子或原子)的集體的物理量叫宏觀量，如實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)得到的氣體體積、壓強(qiáng)、溫度、熱容量等都是宏觀量氣體宏觀量是微觀量統(tǒng)計(jì)平均的結(jié)果7.6計(jì)算下列一組粒子平均速率和方均根速率iN214682)sm(1??iV10.020.030.040.050.0解：平均速率2864215024083062041021?????????????????iiiNVNV7.2141890??1sm??方均根速率286421

4、50240810620410212232222?????????????????iiiNVNV6.25?1sm??7.7速率分布函數(shù))(vf的物理意義是什么試說(shuō)明下列各量的物理意義(n為分子數(shù)密度，N為系統(tǒng)總分子數(shù))（1）vvfd)(（2）vvnfd)(（3）vvNfd)(（4）?vvvf0d)(（5）??0d)(vvf（6）?21d)(vvvvNf解：)(vf：表示一定質(zhì)量的氣體，在溫度為T的平衡態(tài)時(shí)，分布在速率v附近單位速率區(qū)間內(nèi)的

5、分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比.37.15試說(shuō)明下列各量的物理意義（1）kT21（2）kT23（3）kTi2（4）RTiMMmol2（5）RTi2（6）RT23解：(1)在平衡態(tài)下，分子熱運(yùn)動(dòng)能量平均地分配在分子每一個(gè)自由度上的能量均為k21T(2)在平衡態(tài)下，分子平均平動(dòng)動(dòng)能均為kT23.(3)在平衡態(tài)下，自由度為i的分子平均總能量均為kTi2.(4)由質(zhì)量為M，摩爾質(zhì)量為molM，自由度為i的分子組成的系統(tǒng)的內(nèi)能為RTiMM2mol.(5

6、)1摩爾自由度為i的分子組成的系統(tǒng)內(nèi)能為RTi2.(6)1摩爾自由度為3的分子組成的系統(tǒng)的內(nèi)能RT23，或者說(shuō)熱力學(xué)體系內(nèi)，1摩爾分子的平均平動(dòng)動(dòng)能之總和為RT23.7.16有兩種不同的理想氣體，同壓、同溫而體積不等，試問(wèn)下述各量是否相同(1)分子數(shù)密度；(2)氣體質(zhì)量密度；(3)單位體積內(nèi)氣體分子總平動(dòng)動(dòng)能；(4)單位體積內(nèi)氣體分子的總動(dòng)能解：(1)由kTpnnkTp??知分子數(shù)密度相同；(2)由RTpMVMmol???知?dú)怏w質(zhì)量密

7、度不同；(3)由kTn23知單位體積內(nèi)氣體分子總平動(dòng)動(dòng)能相同；(4)由kTin2知單位體積內(nèi)氣體分子的總動(dòng)能不一定相同7.17何謂理想氣體的內(nèi)能為什么理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)解：在不涉及化學(xué)反應(yīng)，核反應(yīng)，電磁變化的情況下，內(nèi)能是指分子的熱運(yùn)動(dòng)能量和分子間相互作用勢(shì)能之總和對(duì)于理想氣體不考慮分子間相互作用能量，質(zhì)量為M的理想氣體的所有分子的熱運(yùn)動(dòng)能量稱為理想氣體的內(nèi)能由于理想氣體不計(jì)分子間相互作用力，內(nèi)能僅為熱運(yùn)動(dòng)能量之總和即RTi