普通物理学第3,4单元课后习题答案

3-2将500J的热量传给标准状态下2mol的氢。(1)

若体积不变，问这热量变为什么？氢的温度变为多少？(2)若温度不变，问这热量变为什么？氢的压强及体积各变为多少？(3)若压强不变，问这热量变为什么？氢的温度及体积各变为多少？解：氢气是双原子分子，52RCV=72RCV=+RCP=Q=U=Δ2CVTΔ500==×2×2Q=CVTΔ8.315212K120CT==+TΔT0=mmolMRTQV2lnV1=WTT0(2)(1)RT0=vV2lnV1QT=5002×8.31×273=0.11V2V1=e0.111.11=V2V1=1.11×=2×22.4×1.11=50(升)=0.05m3p1V1p2V2==44.850×1=0.89atmRT0=vV2lnV1QT=5002×8.31×273=0.118.60CT==+TΔT02×0.082×8.6144.8+46.2(升)==QCp=vp=5007×2×8.312=8.6KΔT(3)0.046m3=QCp=pΔTvV=RΔpΔTvV=2V1+VΔ=V1+RΔTpv3-5，有氢气1mol，在压强1atm、温度

时，其体积为

今使其经以下两种过程达到同一状态：先保持体积不变、进行加热，使起温度升高到

，然后令其做等温膨胀，体积变为原体积的二倍；先使其等温膨胀至原体积的二倍，然后保持体积不变，加热到

。试分别计算上述两种过程中气体吸收的能量，气体对外所做的功和气体内能的增量，并做出P-V图。

解：（1）123过程中3-6，1mol氧气，温度为300K时，体积为2×10-3m3。试计算下列两过程中氧气所作的功：(1)绝热膨胀至体积为20×10-3m3；(2)等温膨胀至体积为20×10-3m3，然后再等容冷却，直到温度等于绝热膨胀后所达到的温度时为止；(3)将上述两过程在P-V图上表示出来。

怎样说明这两过程中功的数值的差别？解：（1）绝热过程理想气体氧的比热比

，由绝热方程得(2)由(3)见图，因为两过程ΔE相同，1过程绝热，2过程吸热，根据热力学第一定律，所以2过程作功多。3-7

解：由PV=nRT可的各状态点的温度分别为：

由a到b是等压过程：3-8由b到c是等容过程：由c到a是等温过程：气体在一循环中所作的功为：循环效率为：3-9，如图所示abcda为1mol单原子分子理想气体进行的循环过程，求循环过程中气体从外界吸收的热量和对外作的净功。解:bda211P（105pa）3V(升)c20bda211P（105pa）3V(升)c20或

此题非卡诺循环不能用

=1－T2/T14-4，一层厚度为d

=0.5cm的无限大平板，均匀带电，电荷体密度为ρ=1.0×10-4C/m3

。求:

（1）这薄层中央的电场强度；（2）薄层内与其表面相距0.1cm处的电场强度；（3）薄层外的电场强度。ρdρd解：Sd1E2E2=0E1ρSd1+=E2SE2Sε02ρd1=E2ε0=1.0×10-4×0.3×10-22×8.85×10-12=1.69×104V/m1、根据叠加原理2、ρddE3E3S2ρd=E3ε0=1.0×10-4×0.5×10-22×8.85×10-12=2.83×104V/mρSd+=E3SE3Sε03、解：根据对称性建立高为L，半径为r的同轴的圆柱体面作为高斯面：由高斯定理：当

时4-5当

时解：已知当取无穷远处为零势能面时，均匀带电球面场中电势分布为：设两个同心球