第17章温度热膨胀和理想气体定律

—个底部开口的热气球 §17-11 1027 了原子的大致尺度——大约为10-10m。方法：1m的一立方体的铜。将密度ρ除以一个原子的质量(63u在1m3体积中的原子数目。假定原子阵列中，NN×N=N31m3中的总的原子数，设N为沿边长为1m长度上的原子数。解：一个铜原子的质量63 10 1025 1 9

1010§17-2 在较高的温度下，固体如铁呈现为橙色甚至白色;白炽灯泡的钨丝发出白光;通过固体辐射出的光的主要颜色（更准确地说是波长），我们可以估计和其他星体表面的温度。温标：为了定量的测量温度定义的数值标准。最常见的标 氏度”）沸点10032℉，沸点212℉。对于摄氏温标，两个标记之间的距离被划分为100等份，在0℃和100℃之间，相邻等份之间相差1℃(因此得名“摄氏温标”意思是“百份”)。 ，C在后”；但是，当我们提到一个变化的温度或温度间隔时，例如我们说2C0，“C T 9或T(0F)

9T(0C)+C0=9F0§17-4线性膨胀:实验结果表明，当温度的增量ΔT不太大,几乎所 (17- 或 l0 )

(17-l0是温度为T0时的长度，l是温度Tl0是温度为T0时的长度，l是温度T时的长度，如果温度增量ΔT=T-T0为负值，则Δlll0 106/C0)(200m)(400C 200C) 0当温度下降到-30ΔT30 αl 106/C0)(200 10m0例17-5圆环套在棒上铁环紧紧贴在圆柱铁棒上。在20℃时， Δl

0 106/C00T(20430450遍超过玻璃。体积膨胀:一种材料的体积随温度的变化而变化，

(17-其中，ΔT是温度的增量，V0是原来的体积，ΔV是体积增量，β(℃)-1注意：对于固体，通常体膨胀系数β大约是线膨胀系数α的3倍。这是为什么？考虑一个长度l0、宽度W0、高度H0的长方体固体。当它的温度改变ΔT，其体积从V=l0w0H0到 l0 αΔT)H0 β3α练习B一根细长铝棒，在0℃时为1.0m长，体积为1.0000×10-3m。当加热到100℃时，棒长变为1.0025m。在100℃时，棒(a)1.0000×10-3 (b)1.0025×10-3 (d)1.0075×10-3 (e)2.5625×10-3*例17-7在20℃时，70L βV *低于404℃。在44℃时密度最大。由于低于4物将无法这个星球上。当水从4℃冷却到0℃时不仅膨胀了，而且冻结成冰时膨胀更§176玻意耳定律 ·玻意耳（1627 T 约瑟夫·盖－吕萨克（17781850）提 常数V概念理解：例17-9如果你将一个拧紧盖子的玻璃瓶投解答：瓶子里面不是空的，它充满了空气。火加热瓶内的空气，其温度升高。而玻璃瓶的体积在加热后的变化却很小。根据盖－吕萨克定律，瓶子内的空气的压力P将显著增加，足以使瓶子。§177 正比。即PV 8.31J/(molK) atm)/(mol

[SI单位(a1.33atmb0.75atmc)4.7atmd0.21atme)1.00atm§178 273K(00C)和P 1.00atm N/例17-10STP条件下1mol气体的体积在标准温度和压强下，1mol任何气体的行为接近理想气体。解：根据方程17-3，则体积V的解为 (1.00mol)(8.314J/ 103 105N/m2mF1.00mol理想气体在546K时（=2×273K）2.0atm绝对压 （a）11.2L，（b）22.4L，（c）44.8（d）67.2L，（e）89.6L例17-11氦气球一个氦气球，假定为一个完美球体，半径 cm。在室温（20℃），其内部压强为1.05atm

1.05atm=1.064×105N/m

20OC=（20+273）K=293PV 105N/m2)(0.0244m3 (8.31J/ *例17-12标准温度和压强（STP） n

m

质量分别为2×16u=32u和2×14u= 28u，平均约29u。因此，1mol空气的质量大约为29g=0.029kg，所以我们的房间空气有： 50练习G：一个房间里，在20℃比在0℃时，会有 T

由于n和R是常量，如果现在让P1,V1和T1表示初P2V2和T2代表变化以后的状态， 17-13当轮胎冷的时候（10℃）压为200kPa，行驶100km后，轮胎内温度升高到40℃。此时轮 T解题思路：V1V2T P1=（200kPa2T2

232kPa，可见 AN kR/

8.314J/ JJ/N /例