物理大题答案..doc

9. 5 假定太阳是由氢原子组成的理想气体恒星, 且密度是均匀的, 压强为 1. 35×1014Pa, 已知氢原子的质量m = 1 . 67×10- 2 7kg , 太阳质量m S= 1 . 99×1030kg , 太阳半径R = 6 . 96×108m, 试估算太阳内部的温度。 [分析与解答]按题意，太阳的密度为 则氢原子的数密度n为 由p＝nkT可估得太阳的温度为 9. 8 计算并填空: ( 1) 将2 . 0×10 - 2 kg 的氢气装在4 . 0×10 - 3 m3 的容器中, 压强p = 3 . 9×105 Pa , 此时, 氢分子的平均平动动能εk = 。 ( 2) 某些恒星的温度可达到约1 . 0×108 K, 这正是热核反应所需的温度, 在此温度下, 恒星可看做是由质子组成的, 则质子的平均平动动能εk =, 方均根速率v2 = 。 ( 3) 欲使理想气体分子的平均平动动能珋εk = 1 . 0eV, 则气体的温度T =。 [分析与解答]由状态方程得 则 (2) 又由于 则 （3）因为，则 故 9. 12 容器中装有质量m = 8 × 10 - 3 k g 的氧气( 双原子气体) , 温度T = 300K, 试求: ( 1) 氧气的内能; ( 2) 将氧气加热到某一温度时, 测得其压强p = 2. 0×105 Pa, 已知 容器的容积V = 5 . 0×10 - 3 m3 , 再求氧气的内能。 [分析与解答]（1）氧气为双原子分子，i=5；故内能为 （2）按题意，由状态方程 得 则内能为 10. 5 把计算结果直接填空: ( 1) 某一定量气体吸热800J , 对外做功500J , 由状态Ⅰ →Ⅱ , 则其内能增量ΔΕ J 2) 1mol 单原子理想气体, 从300K 等体加热至500K, 则吸收热量为 J; 内能增量为J; 对外做功J。 ( 3) 10 - 3 kg 氦气吸热1J , 并保持压强不变, 已知其初温T1 = 200K, 则终温T2 = K=。 ( 4) 一定量单原子理想气体, 在等压情况下加热, 则所吸收的热量中, 有%消耗在气体对外界做功上。 [分析与解答] 1）已知Q=800J，A=500J，由热力学第一定律，得 ΔΕ=Q-A=300J 2）v=1mol，i=3（单原子），由于等体过程中A=0， 内能增量为 ΔΕ= ivR△T/2=2493J，按热力学第一定律Q=ΔΕ=2493J 3）氦气为单原子气体i=3，=5R/2，氦的摩尔质量M=4*kg，已知m=kg，T1=200K，Q=1J，则在等压过程中，Q=△T 得△T=0.19K T2=T1+△T=200.19K 4）按热力学第一定律ΔΕ=Q-A得 10. 6 压强p = 105 Pa、体积V = 0 . 0082m3 的氮气, 从300K 加热至400K,如加热过程中( 1) 体积不变; ( 2) 压强不变, 问各需热量多少? 哪一个过程所需热量大? 为什么? [分析与解答] 氮气是双原子分子，i=5 1）体积不变时，QV=v△T =5 Vr（T2-T1） 由理想气体状态方程 得QV=5/2 （T2-T1）=683J 2）压强不变时 得QV=7/2 （T2-T1）=957J 两者比较，显然等压过程所需的热量较大。这是因为等压过程吸收的热量的一部分用来增加内能，一部分对外做功，而等容过程吸收的热量全部用来增加内能。在增加内能相同的条件下，等压过程还需多吸收一些热量用来对外做功，故所需热量较多。 10. 7 0 . 010m3 氮气在300K 时p1 = 105 Pa 经(1 ) 等温; ( 2 ) 绝热压缩到p2 = 200×10 5 Pa , 试分别求出两个过程中: ( 1) 末状态的体积V2 ; ( 2) 末状态的温度T2 ; ( 3) 对外所做的功; [分析与解答] 等温过程满足 绝热过程 氮气是双原子分子，i=5,r=（i+2）/i=7/5 等温过程 =5*m3 绝热过程 =2.27* m3 2）等温过程 T2=T1=300K 绝热过程 =1362K 3) 等温过程㏑=-5298J 绝热过程 A=-△E==-8850J 4)绝热压缩过程中外界对系统做功多。 10. 11 1mol 氦气进行如图所示循环, ab 和cd为等压过程, d a 和bc 为等体过程。已知a 状态的压强为p a = 2×105 Pa, pc = 1×105 Pa , Va = 1×10 - 3 m3 ,Vb = 2×10 - 3 m3 , 求此循环的效率。 [分析与解答] 解法1 氦气为单原子气体i=3，a→b为等压膨胀过程。吸收的热量 Q=v（