大学物理基础教程答案2-2热-2大学物理基础教程答案2-2热-2.ppt

* * 解： 第二章 热平衡态的统计规律简介 2-1 一氦氖气激光管，工作时管内的温度是 270C ，压力是 2.4毫米汞高，氦气与氖气的压强比是7:1，问管内氦气和氖气的 分子数密度各是多少？ 2-2 水蒸气分解成同温度的氢气和氧气，内能增加百分之几？ （不计分子的振动自由度） * 解： 所以，2摩尔的水分解成2摩尔的氢和1摩尔的氧气 2-3 一能量为1012电子伏特（1电子伏特=1.602?10-10焦耳）的宇宙射线粒子射入一氖管中，氖管中含有氖气0.1摩尔，如果宇宙射线粒子的能量全部氖分子所吸收，问氖气温度将升高多少度？ 解： * 解： 解： 2-4 2.0克的氢气装在容积为20升的容器内,当容器内的压力为 1.20x105 帕时,氢分子的平均平动动能是多少？总内能是多少？ 2-5 飞机在起飞前舱中的压力机指示位1.0大气压，温度为 27 0C ；起飞后,压力计指示位0.80大气压，温度仍为 ，试计算飞机距离地面的高度(空气的摩尔质量千克/摩尔)。 * （2） 26次/分 解:(1) 2-6 我国的拉萨市海拔约为3600米,设大气温度处处相同（1）当海平面上的压力为1大气压时,求拉萨的气压。（温度按270C计）（2）若某人在海平面上每分钟呼吸17次，问他在拉萨应呼吸多少次，才能吸入同样质量的空气？ 为平衡态下的气体分子出现在u 附近单位速率间隔中的几率或者说其速率在u附近单位速率间隔中的分子数占总分子数的比率。 2-7 试说明下列各函数式的物理意义（f(u)是麦克斯韦速率分布函数） * 为平衡态下的气体分子出现在速率u 附近du速率间隔中分子数占总分子数的百分比。 为平衡态下的气体分子出现在速率u 附近du速率间隔中分子数。 为平衡态下分子速率在u 1到u2 速率间隔中分子数占总分子数的百分比。 为平衡态下分子速率在u 1到u2 速率间隔中的分子数。 无明确的物理意义。 * 为平衡态下分子速率在u 1到u2 区间的所有分子速率之和。 解： 2-8 设N个粒子系统的速率在u _u+du内的分子数为： dNu=Kdu (0≤u ≤ v) dNu=0 (u ≥ v ) (1)画出速率分布函数图；(2)用N和V定出常数k (3)用V表示速率平均值 和方均根速率 * 解:(1)f(u)如右图 o u 2-9 导体中自由电子的运动,可看作类似于气体分子的运动（故称电子气）设导体中共有N个自由电子其中电子的最大速率为uF（称为费米速率）电子在u+du之间的几率. (1)画出分布函数图;(2)用N,uF定常数A;(3)求电子气的平均动能 * 解 速率up~ up+0.01 up 在之间的分子数占总分子数的百分比： 2-10 求速率 up~ up+0.01 up 在之间的分子数占总分子数的百分比? * 解：∵ 很小 2-11 设H2的温度为300度，求速度大小在3000米/秒到3010米/秒 之间的分子数△Ｎ１与速度大小在up 到up+102米/秒之间的分 子数△N2之比。 * 2-12 若一宇宙飞船的体积V=27米3,舱内压力p0=1大气压,温度取与 米/秒相应的值,在飞行中被一陨石击中而在壁上形成一面积为1立方厘米的小孔,以致舱内空气逸出,问经多久舱内压力将降到 ?设温度不变. 解:t时刻舱内压强为p,舱外真空 dt 时,舱内净减分子数 又因为 得: * 2-13 欲验证麦克斯韦分布律和波耳兹曼分布律是否正确，一种间接的方法是分析化学反应速率和温度的关系；一种比较直接的证明是如图所示的实验，A是气源，装有实验的气体，S和S’是准直的狭缝，与气源所开细孔准确无误的成一直线，B和C是两个开有细槽、并相差一个角度?的同轴圆盘，可以绕同一轴以匀角速度? 转动，轴线平行于分子束线；P是探测器，改变? 可以定性比较在不同微观量间隔中的相对分子数。试问：（1）若P测量能量，这能量是一维空间能量，还是三维空间能量？是否是平动动能能量？或者实验曲线对应什么分布更确切？（2）若P所测为速度大小，实验结果给出的是速度分布，还是速率分布？ * （1）因实验中所接收的分子只是在这一特定方向上的分子，不管能量Ei有多大,最速度vi有多大,只要分子质心速度方向有一点偏离,就不能测量到它，所测量到的不是分子一维速度vix分布律，而是速率v的分布律；也可说是分子平动能量的分布律。 （2）同理是速率v的分布律 实验装置 A S S’ B C P B C