大学热学习题答案

1、第一章1.解:(提示)根据tF=32+t, 当tf=t, 时,有 t=32+t 解得:t=-40=233.15K根据tf=32+t及t=T-273.15,当tf=T时,有T=32+(T-273.15)解得T+574.59K=301.442.解(提示)由定容气体温标T(p)=273.16K得(1)300K=273.16K解得:p=54.5mmHg(2)T(p)=273.16K=371.5K=98.353解(提示)273.15K=273.16K 273.16k=273.16k4解(提示)(p)=273.16=401.00K(P)=273.16=400.73K 由 描点(p)=273.16=4006

2、7K 作图可得:T=400.5K7.解(提示):由已知得:温度间隔1的水银柱高度:l=2mm=0.2cm=22×2mm=44mm则在室温时.水银柱的长度为:l=l+l=4.4+4.0=8.4cm溶液的温度T= =107=380.15K11，解（提示）：根据已知有：（kx）而T(P)=273.16K若x为定容气体压强，则=(kx)=当根据上式，得:273.16=解得：即k=,=273.16+冰点：汽点：=273.16+若则说明可存在0度12.解（提示）：该过程为等容过程。则有容器壁所受压力13解（提示）：该过程为等压过程，代入数值，得14解（提示）：根据PV=const得在10atm下

3、消耗氧气体积天数n=9.6天 即一瓶氧气可用天数为9天。14.解(提示)设瓶内原装氧气质量m,重新充气是瓶内剩余氧气的质量为,每天用氧的质量为,根据理想气体状态方程有m=,=,=氧气使用天数n=9.6(天)15.解(提示)设气压计截面面积为S.初态气泡压强为,体积为,末态压强为,体积为,则=768-748=20mmHg=80S,=80+(748-734)ST不变由得:代入数值,得:×Pa实际压强P=734+17=751mmHg=9.99×Pa18.解(提示)设连通管截面积为S根据等温过程.有解方程,得:H=20解（提示），根据理想气体状态方程，得：21解（提示）：根据理想气

4、体状态方程得 23解（提示）由理想气体状态方程，有：根据，有气体加热前后的状态方程为：26解（提示）：抽气一次相当于体积增加到。气压则由变为抽气机每转一次抽气体体积为转根据boyle law:得：同理，抽第二次时，气压变为，则有：抽N次后，气压为：取对数，得：（）=N（）代入数值得：N=265转分31解（提示）：由范德瓦尔斯方程及a=1.36,b=0.03183代入数据，整理得:32.解（提示）：由任意质量的范德瓦尔斯方程33解（提示）：由任意质量范德瓦尔斯方程代入数值：M=1.1kg,=44×V=20la=3.592,b=0.04267,T=286K,R=8.21得:P=25.4a

5、tm由pv=得:P=29.4atm第二章1解（提示）：由P=nkT，得:个/每立方厘米内的空气分子数2解（提示）：或：3解（提示）：设烘烤前状态为，烘考后为P，V，T，m且。则释放气体质量由气体状态方程，得释放的分子数：整理得：个4.解（提示）：由气体状态方程得而由dalton law of partical pressure5.解(提示)：(1) P=nKT n=m-3(2) (3)m氧=g(4) 设分子间的平均距离为d，并将分子看成是半径为d/2的球，每个分子的体积为v0。V0=cm(5)分子的平均平动能为：（尔格）6.解（提示）：1ev=1.602气体的平均平动能由已知，有：7解（提示）

6、：1mol氦的分子热运动动能分子的平均平动能9解（提示）：设为气体分子热运动动能，为气体的定向动能，则气体分子平均能量：当容器停止运动时，则有：将He视为理想气体，有而由，得11解（提示）：由 = 代入数值得 =1.92m /s =4.83 第三章 1 解（提示）： 2 解（提示）： 3 解（提示）：由 代入数值，得 4 解（提示）： 5 解（提示）：根据麦克斯韦速率分布律，有 其中 式中 6. 解（提示）：根据Maxwell speed distribution law,得 7解（提示）： 由 = =0.89 9解（提示）： 由f =413解（提示）：由图可知：在时， 在内， 在时， 则 1

7、6解（提示）：证： = 令 = = 若求 = 26解（提示）：对氢分子，t=3, r=2 27解（提示）：T=300k, t=3, r=2, s=1 第四章1解（提示）代入数值，得2解（提示）：代入数值，得而代入数值，得：3解（提示）代入数值，得：4解（提示）：由，代入数值得，6解（提示）由由此结果超过真空管长度由7解（提示）：（1）将两气体视为理想气体：（3）同理可求8解（提示）（1）因为电子有效直径与气体分子有效直径相比可忽略，则可将电子视为质点。又因为电子运动速率远远大于气体分子平均速率，则可将气体分子视为静止。12解（提示）：根据分子按自由程的分布规律14解（提示）15解（提示）16解

8、（提示）：19解（提示）两筒之间所夹空气，在圆筒径向上有宏观速度梯度很近由粘滞定律，有圆柱所受粘滞力为：2121解（提示）：设每秒内由内筒通过空气传到筒外的热量为Q 根据傅立叶定律 积分，得： 第五章 P1922解（提示）：根据题意可得： 等压过程： 3解： 等温过程： 代入数值得：等容过程： 代入得：等压过程：内能变化 由状态方程得： 5解（提示）：多方过程有 即 内能变化 = 作功：A= = 热量的改 变： 8解（提示）：绝热过程 由过程方程 得： 外界对系统作功 等容过程：系统不作功，所以由初态到经态系统所作的功为等温膨胀中所作的功，即： 外界对系统作功12解（提示）： 证：对1理想气体

9、： 根据理想气体状态方程有： 即 又 则有： 该过程为多方过程17解（提示）：氨的合成反应： 在合成反应过程中，系统吸收的热量“-”表示氨的合成过程要放热18解（提示）：燃料电池的效率就是化学能转换为电能的效率，反应过程的焓的焓变为该装置所提供的全部化学能，其中一部分转化为电能，设该装置消耗1燃料所输出的电功为： 由于在阳极与阴极上的反应分别为： 有则该氢氧燃料电池的效率为： 19解（提示）：大气达到平衡是压强与高度的关系为： 由绝热过程方程，对数及微分，得： 整理得：21解（提示）：初态： 隔热板为导热板，则末态 且 对A：为等体过程，系统吸热Q向B放热Q 实际净吸热 对B：为等压过程，系统

10、吸热 B中气体吸热 A中气体吸热： 若为绝热板，则B为绝热定压过程 22解（提示）：选打开并关闭C后留在容器A中的哪一部分气体作为系统，该气体在压强，室温时的体积为，要小于容器的容积、 ，即应是与打开C后跑出容器的那一部分气体在，时的体积之和，系统经历的过程为绝热膨胀和等容升温，对绝热过程 对等容过程，有： 取对数，整理后，得： 解法2：开启C后留在容器A中的气体在绝热过程中，有， 关闭C后，经后，容器的气体温度与室温相同，对容器中的理想气体，由状态方程，得状态的P，V关系为，代入得，取对数整理得：23解（提示）：容器内气体体积的改变量 推动小球作振动的作用力为气体膨胀和压缩而引起的压力的改变

11、，即 由绝热过程方程，有： 由牛顿第二定律，有为振动方程 由25解（提示）：对绝热过程，有 对右侧气体所作的功 A= 由绝热过程方程， 得 左侧气体体积： 由，得：左侧气体最后温度： 左侧气体吸收的热量 =30解（提示）：由等温线，得： 由等温线，得： 证毕33解（提示）：等温过程ab向外界放出的热量等温过程cd吸收的热量等压过程bc向外界放出的热量等压过程da吸收的热量根据热力学第一定律，得，循环过程外界对系统所作的功 A=（）（）= 致冷系数第六章1解（提示）：由得：2解（提示）依题意作简图，暖气系统所得热量Q：T1锅炉T2天然水T3暖气系统热机致冷机Q1Q2Q2Q1 根据热力学第一定律，

12、有 由式得： 热机效率 而制冷系数由得：3解（提示）根据题意作简图。第一卡诺循环效率：第一循环向低温热源放出的热量第二循环向低温热源放出的热量（低温热源T不变,两绝热线不变）第二循环从高温热源吸收的热量根据热力学温标定义：有：第二循环效率=434.解(提示)由卡诺循环效率,有:5.解(提示)由,得:热源需提高的温度代入数值,得:6.解(提示)(水的比热)制冷机的致冷系数是逆向卡诺循环致冷机致冷系数的每小时外界对制冰机所作的功每小时制冰机所吸收的热量1克25的水变为-10的冰所放出的热量：每小时制冰量9解（提示）取则根据（6.7）式代入上式，得：由范德瓦尔斯方程，当不变时，有：对积分，得：得证由

13、式，得得证1011解（提示）对绝热过程dQ=0所以dA=-du13.解（提示）26解（提示）28。解（提示）（1）由第一定律知外界对制冷机做功（2）热源和工作物质的总熵变一次循环后，系统复原，高温热源吸热，熵变低温热源放热，熵变符合熵增加原理（3）若制冷机为可逆机，则系统经历一个循环以后总熵变为0，即（4）若该热机为可逆制冷机，制冷系数外界作的功在同样的低温和高温热源之间工作的致冷机，当从低温热源吸收同样的热量时，外界对实际致冷机做的功比可逆致冷机的多：，而外界对实际致冷机多做的功即以热量Q*传至高温热源第八章1解（提示）已知湖面面积雨水深雨水总体积雨滴半径每个雨滴表面积为体积为则雨滴总数N个

14、雨滴总表面积雨滴表面积减少而释放出来的能量即2解（提示）由于，所以液体对铜中的表面张力的方向是竖直向下的，此时作用在铜片的表面张力，上提力f和重力的关系为：6解（提示）如图，水银不湿润玻璃，两玻璃板间的水银液面为面。由拉普拉斯公式知水银内的压强大于水银外大气压强。在水银液面内外分别选取A，B两点。在AB之间的液面上选取一对相互垂直的截口。第一正截口与两玻璃板正交，曲率半径为，第二截口与两玻璃板平行，曲率半径为，因为两玻璃板间的距离同水银与玻璃板接触面的线度相比显得很小，所以，有 第一正截口可视为一半径为r的圆弧，即 第二正截口的曲率半径，则 水银内各处的压强相同又拉普拉斯公式可求得液面内外的压强差（即水银施于玻璃板的附加的压强）平衡时，外力的大小应等于附加压强在接触面上所产生的压力，即7解（提示）如图，选C、D、E三点，D、E等点等高。其压强分别为：，设大气压为毛细管内的凹液面半径分别为R，r由，得8解（提示）如图，过轴线作一竖直平面与液面相交，得交线为一半径