新编基础物理学上册7-8单元课后答案.doc

第七章
7-1 氧气瓶的容积为瓶内充满氧气时的压强为130atm。若每小时用的氧气在1atm下体积为400L。设使用过程温度保持不变,当瓶内压强降到10atm时,使用了几个小时?
分析氧气的使用过程中,氧气瓶的容积不变,压强减小。因此可由气体状态方程得到使用前后的氧气质量。进而将总的消耗量和每小时的消耗量比较求解。
解已知。
质量分别为,,,由题意可得:



所以一瓶氧气能用小时数为:

7-2 一氦氖气体激光管,工作时管内温度为 27。,氦气与氖气得压强比是7:.
分析先求得氦气和氖气各自得压强,再根据公式求解氦气和氖气的分数密度。
解:依题意, , ;
所以,
根据
所以

7-3 氢分子的质量为克。如果每秒有个氢分子沿着与墙面的法线成角的方向以厘米/秒的速率撞击在面积为的墙面上,如果撞击是完全弹性的,求这些氢分子作用在墙面上的压强.
分析压强即作用在单位面积上的平均作用力,而平均作用力由动量定理求得。
解:单位时间内作用在墙面上的平均作用力为:
7-4 一个能量为的宇宙射线粒子,射入一氖气管中,,如果宇宙射线粒子的能量全部被氖气分子所吸收而变为热运动能量,问氖气的温度升高了多少?
分析对确定的理想气体,其分子能量是温度的单值函数,因此能量的变化对应着温度的变化。由能量守恒求解氖气的温度变化。
解: 依题意可得:


7-5 容器内贮有1摩尔某种气体。今自外界输入焦耳热量,。
分析理想气体分子能量只与自由度和温度有关。
解:
7-6 ,当容器内压强为300mmHg时,氢分子的平均平动动能是多少?
分析根据已知条件由物态方程可求得温度,进而用公式求平均平动动能。
解: 代入数值:


7-7 温度为时,1mol氢气分子具有多少平动动能?多少转动动能?
分析气体的能量为单个分子能量的总合。
解:

7-8有刚性双原子分子理想气体,其内能为。(1) 试求气体的压强;(2) 设分子总数为个,求分子的平均平动动能及气体的温度.
分析将能量公式结合物态方程求解气体的压强。由能量公式求解气体的温度。再由气体的能量为单个分子能量的总合求解单个分子的平均平动动能。
解:(1) 设分子数为。

(2)
得
又
得
7-9容器内有氧气,已知其气体分子的平动动能总和是,求: (1) 气体分子的平均平动动能; (2) 气体温度.
分析气体的能量为单个分子能量的总合。由理想气体的质量和摩尔质量求出总分子数目。则分子的平均平动动能。进而利用公式求气体温度。
根据1摩尔理想气体的质量和分子数目可求得总分子数目。
解:(1)

(2)
7-10 2L容器中有某种双原子刚性气体,在常温下,其压强为,求该气体的内能.
分析内能公式与物态方程结合可将内能公式表述为压强与体积的函数。
解:据,

7-11 一容器内贮有氧气,测得其压强为1atm,:(1)单位体积内的氧分子数;(2)氧的密度;(3)氧分子的质量;(4)氧分子的平均平动动能。
分析应用公式即可求解氧分子数密度。应用物态方程求出质量密度。结合氧分子数密度和质量密度求出氧分子的质量。最后利用公式直接求解氧分子的平均平动动能。
解:(1)
(2)
(3)
(4)
7-12温度为273K,求(1)氧分子的平均平动动能和平均转动动能(2)氧气的内能.
分析分子的能量只与自由度与温度有关,分析分子的平动自由度和转动自由度即可求解平均平动动能和平均转动动能。而内能只需根据内能公式求解。
解:氧分子为双原子分子。其平均自由度t=3,转动自由度r=,振动自由度s=:
(1) 氧分子的平均平动动能和转动动能分别为:
(2) 当时,其内能为:
7-13 在相同温度下,2摩尔氢气和1摩尔氦气分别放在两个容积相同的容器中。试求两气体(1)分子平均平动动能之比;(2)分子平均总动能之比;(3)内能之比;(4)方均根速率之比;(5)压强之比(6)密度之比.
分析此题是平均平动动能公式、分子平均总动能公式、内能公式、方均根速率公式、理想气体物态方程等的应用。
解: 因为氢气的自由度i=5;氦气的自由度i=3
(1) (2)
(3), (4) ,
(5) , (6) ,
7-14 已知是气体速率分布函数。为总分子数,,n为单位体积内的分子数,。试说明以下各式的物理意义。

分析根据速率分布函数中的各个物理量的概念(有的问