试题2----热学

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1、试题2----热学1气体在平衡态时有何特征?气体的平衡态与力学中的平衡态有何不同?2气体动理论的研究对象是什么?理想气体的宏观模型和微观模型各如何?3何谓微观量?何谓宏观量?它们之间有什么联系?4计算下列一组粒子平均速率和方均根速率?Ni214682ui(m·s-1)10.020.030.040.050.05速率分布函数f(u)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(u)du（2）nf(u)du（3）Nf(u)du（4）（5）（6）6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，它们

2、各有何用处?7容器中盛有温度为T的理想气体，试问该气体分子的平均速度是多少?为什么?8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?9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系也增大了，温度也因此而升高吗?10题10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?题10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?15题10图f(u)Ouf(u)O(1)u(2)(1)(2)(a)(b)TMmol11

3、温度概念的适用条件是什么?温度微观本质是什么?12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。13试说明下列各量的物理意义．（1）（2）（3）（4）（5）（6）14有两种不同的理想气体，同压、同温而体积不等，试问下述各量是否相同?(1)分子数密度；(2)气体质量密度；(3)单位体积内气体分子总平动动能；(4)单位体积内气体分子的总动能。15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?16如果氢和氦的摩尔数和温度相同，则下列各量是否相

4、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。17有一水银气压计，当水银柱为0.76m高时，管顶离水银柱液面0.12m，管的截面积为2.0×10-4m2,当有少量氦(He)混入水银管内顶部，水银柱高下降为0.6m，此时温度为27℃，试计算有多少质量氦气在管顶(He的摩尔质量为0.004kg/mol)?1518设有N个粒子的系统，其速率分布如题7.20图所示．求(1)分布函数f(u)的表达式；(2)a与u0之间的关系；(3)速度在1.5u0到2.0u0之间的粒子数．(4)粒子的平均速率．(5)0.5u0到u0区间内粒子平均速率．题

5、7.20图Nf(u)O2u0uu019试计算理想气体分子热运动速率的大小介于up-up/100与up+up/100之间的分子数占总分子数的百分比。20容器中储有氧气，其压强为P=0.1MPa(即1atm)温度为27℃求(1)单位体积中的分子数n；(2)氧分子的质量m；(3)气体密度ρ；(4)分子间的平均距离；(5)平均速率；(6)方根速率；(7)分子的平均动能。211mol氢气，在温度为27℃时，它的平动动能、转动动能和内能各是多少?22一瓶氧气，一瓶氢气，等压、等温，氧气体积是氢气的2倍，求(1)氧气和氢气分子数密度之比；(2)氧分子和氢分子的平均速率

6、之比。23一真空管的真空度约为1.38×10-3Pa(即1.0×10-5mmHg)，试求在27℃时单位体积中的分子数及分子的平均自由程(设分子的有效直径d＝3×10-10m)．24(1)求氮气在标准状态下的平均碰撞频率；(2)若温度不变，气压降到1.33×10-4Pa,平均碰撞频率又为多少(设分子有效直径为10-10m)?15251mol氧气从初态出发，经过等容升压过程，压强增大为原来的2倍，然后又经过等温膨胀过程，体积增大为原来的2倍，求末态与初态之间(1)气体分子方均根速率之比；(2)分子平均自由程之比。26飞机起飞前机舱中的压力计指示为1.0atm

7、(1.013×105Pa),温度为27℃；起飞后压力计指示为0.8atm(0.8104×105Pa),温度仍为27℃，试计算飞机距地面的高度。27上升到什么高度处大气压强减为地面的75%(设空气的温度为0℃)。28在标准状态下，氦气的粘度h=1.89×10-5Pa·s，摩尔质量Mmol=0.004kg/mol，分子平均速率1.20×103m/s．试求在标准状态下氦分子的平均自由程．29在标准状态下氦气的导热系数k=5.79×10-2W/(m·K)，分子平均自由程2.60×10-7m，试求氦分子的平均速率．30实验测得在标准状态下，氧气的扩散系数为1.9

8、×10-5m2/s，试根据这数据计算分子的平均自由程和分子的有效直径．31下列表