《普通物理学第五版第6章气体动理论答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《普通物理学第五版第6章气体动理论答案（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、这里是普通物理学第五版1、本答案是对普通物理学第五版第六章的答案，本章共11节内容，习题有26题， 希望大家对不准确的地方提出宝贵意见 。 2、答案以ppt的格式，没有ppt的童鞋请自 己下一个，有智能手机的同学可以下一 个软件在手机上看的哦，亲们，赶快行 动吧。6-1 有一水银气压计，当水银柱为0.76 m高时，管顶离水银柱液面为0.12m。管的 截面积为2.010-4 m2。当有少量氮气混入 水银管内顶部，水银柱高下降为0.60m。此 时温度为270C，试计算有多少质量氮气在 管顶？（氮气的摩尔质量为0.004kg/mol, 0.76m水银柱压强为1.013105Pa）结束目录= 0.00
2、4 kg/mol M解：Phd1()=h2 0.76()1.33105 Pa=0.60 =0.282.010-4 V5.610-4 m3 =T273+27=300 K=1.9210-5kg =0.040.161.331055.610-4 8.31300VMPm=TRVMPm=TR结束目录6-2 一体积为1.010-3 m3 的容器中， 含有4.010-5 kg的氦气和4.010-5 kg的 氢气，它们的温度为 300C，试求容器中混合气体的压强。结束目录= 2.52104Pa = 5.04104Pa =VMPm=TR1114.010-58.31303 4.010-31.010-3 =4.010
3、-58.31303 2.010-31.010-3 VMPm=TR222=+P1P2P7.56104Pa 1= 4.110-3kg/mol MHe的摩尔质量2.010-3kg/mol 2=MH2的摩尔质量=T273+30=303 K解：结束目录6-3 一封闭的圆筒，内部被导热的不漏气的可移动活塞隔为两部分。最初，活塞位 于筒中央，圆筒两侧的长度 l1= l2。 当两侧 各充以T1、p1，与T2、p2的相同气体后，问 平衡时活塞将在什么位置上（ 即 l1/l2 是多 少）？已知 p1=1.013105Pa, T2= 680K, p2 = 2.026105Pa, T2 =280K。结束目录lPT1l
4、P=T12221m m12()=ll12P T1P=T221m m12=1280 26807 34lPT1lP=T12221m m12 =P1P2ll12 =m m12=7 34m解：=TT21平衡时：结束目录1lMP=TR111SlP2Mm=TR222S6-4 20个质点的速率如下：2个具有速率v0,3个具有速率2v0,5个具有速率3v0,4个具有速率4v0,3个具有速率5v0,2个具有速率6v0,1个具有速率7v0。 试计算: (1)平均速率；(2)方均根速率；(3)最概然速率。结束目录Nvi=i Nv=v0+2v012v07v06v015v016v015v 20=3.99v0=2v02+
5、3(2v0)2+5(3v0)2+4(4v0)2+3(5v0)2+2(6v0)2+(7v0)220iv2N=i Nv2=vp3v0解：结束目录6-5 计算在300K温度下，氢、氧和水银蒸汽分子的方均根速率和平均平动动能。结束目录MH2=210-3 kg/mol MHg=20210-3 kg/mol TR3 Mv2=v2=o23 8.31300 3210-3 484m/s=v2=Hg3 8.31300 202193m/sMo2=3210-3 kg/mol 解：(1)= 6.2110-21 JEk23=1.3810-23300 kT23(1)平均平动动能=v2=H23 8.31300 210-3 1
6、934m/s结束目录6-6 求速度大小在vp与1.01vp之间的气 体分子数占总分子数的百分比.结束目录4ne2x=n2-xx=xvpv0.01=vpv4ne2x=n2-xx=0.01 4e-10.83%解：将麦克斯韦速率分布公式改写为：=x0.01vp=xv式中=vpv1=x结束目录6-7 求(1)速度大小在0与vp之间的气体分 子的平均速率;(2)速度大小比vp大的气体分子的平均速率。提示： x-847. 01022=dxepx-1022=dxep结束目录Nv0d =vpvN0dpve3 =v0dvpv2pvv 2e2v0dvpv2pvv 2vp=xv令=vpvxdd=e20dx1-x 2
7、pve0dx1-x 2解：(1)= e2x0dx1-x 2e3x0dx1-x 2pvv120.705 0.84e()()=+1e1 1epvpv结束目录(2)同理=e20dx-x 2pve0dx-x 2= e2x0dx-x 2e3x0dx-x 2pvv1.4=pv120.84e()()=1e0 1epv 10结束目录6-8 遵守麦克斯韦速率分布的分子的最概然能量Ep等于什么量值？它就是吗？2mvp1结束目录解：设每个分子的质量为m ，则一个分子的动能为：Evm2 21=2NekT23 d()=ENEkE TdE2NekT23d()=ENEkE T dE根据麦克斯韦能量分布函数最可几能量可由得到
8、()=NdE dEd dE0即：()=21E1ekE TEkT1ekE T0 结束目录()=21E1ekE TEkT1ekE T0 Ep()=Evm2 21=pm21kT2m2kT=E21=pkT而分子速率为时，它具有的能量为：vp结束目录6-9 设N个粒子的系统的速率分布函数为： 0，NVvkd()=vdvk 为常量 ()Nd=v0Vv(1)画出分布函数图； (2)用N和V定出常量K； (3)用V表示出算术平均速率和方均根速率。结束目录=00vNdvNk vdk=NvkNdv vdvvO=1 3v2 00vNdNkvdv221v=00vNdNk vdvv 2v(3)k=Ndvvd(2)解：(
9、1)分布函数如图k=Nv结束目录6-10 设氢气的温度为3000C ,求速度大 小在3000m/s到3010m/s之间的分子数n1 与速度大小在vp到vp+10m/s 之间的分子数 n2之比。结束目录4ne2x=n2-xxH2=TR2 Mpv0.002=28.315732182 m/s=()4ne2=n13000 2182()23000 2182()10 2182()4ne2=n22182()2 2182()10 218221822182300573K273T=+解：速率在3000-3010m/s之间的分子数为：速率在vp-vp+10 m/s之间的分子数为 ：结束目录()4ne2=n13000
10、 2182()23000 2182()10 2182()4ne2=n22182()2 2182()10 218221822182=n1 n2()23000 2182e()2 21823000e0.78结束目录6-11 求氢气在 300K 时 分 子 速 率 在vp-10m/s 与 vp+10m/s 之间的分子数所占的百分比。结束目录H2=TR2 Mpv0.002=28.313001579 m/s=4ne2 =n1579-10 1579()21579-10 157920 1579=1.05%4ne2x=n2-xx解：结束目录6-12 试求温度为T，分子质量为m的气体中分子速率倒数的平均值它是否等
11、于？1 v()1 v()21udueb20-bu()=提示：结束目录1f 0d()( )= vvv1()vkk24me23()T2m Tv2 v2dv0=1()vk24me23()Tk2m Tv2 vdv0=24m23()Tk=2 mTk 2()=2m()Tk212=4v11()vv1v=Tk8 mTk2 m2解：结束目录6-13 1mol氢气，在温度为270C时，它的分子平动动能和转动动能各为多少？结束目录= 3.74103 J E23=8.31300TRk23=E =TRk8.31300=2.49103 J 解： 平动动能转动动能结束目录6-14 求上升到什么高度时，大气压强减 到地面的7
12、5%，设空气的温度为00C，空气 的摩尔质量为0.0289kg/mol。结束目录0=PReh TMglnP= 0PRh TMglnP= 0PRhT Mg=2.3km 8.31273 2810-39.80.75lnP =keh T g0P解：结束目录6-15 求压强为1.013105Pa、质量为 210-3kg、容积为1.5410-3m3的氧气的分子的平均平动动能。结束目录=3102 K wk23=TVMP m=TR=1.0131051.5410-33210-3 210-38.31=6.210-21 J =1.3810-23310223VMPm=TR解：结束目录6-16 容器内储有1mol的某种
13、气体，今 从外界输入2.09102J的热量，测得其温 度升高10K，球该气体分子的自由度。结束目录E2i=TR=22.09 102 8.31105.035E2i=TR解：结束目录6-17 导体中共有N个自由电子。电子气 中电子的最大速率vF叫费米速率。电子的速 率在 vv+dv 的概率为:式中A为常量。(1)由归一化条件求A；(2)证 明电子气中电子的平均动能此处EF 叫做费米能。40A FNv2 d=Ndv Nv0vFvv3 5wm2()=1 2Fv3 5=FE结束目录1=4Av2dv Nv0=Nd NFFv3 31=4 A NFv33=4AN40A FNv2 d=Ndv Nv0vFvv解：
14、(1)由归一化条件：求得归一化系数结束目录=Nd Nfd( )vv=m21 2v0vFNd Nwm2=1 2vm=1 24 A N0dvvFv4m=1 24 A N1 5Fv5m=1 24 N1 5Fv5Fv33 4N()=3 5m21 2vF()FE=3 5v2f 0d( )=vvvFv2(2)平均平动动能为：结束目录6-18 无线电所用的真空管的真空度为 1.3310-3 Pa，试求在 270C时单位体积的分子数及分子平均自由程。设分子的有 效直径为3.010-10 m。结束目录=3.221017 个/m3 Pnk=T1 2d2=nl=23.04(3.010-10)23.210171= 7
15、.84m 1.3810-233001.3310-3=解：结束目录6-19 在标准状态下氦气(He)的黏度 =1.8910-5 Pa.s，又Mmol =0.0040 kg/mol,v = 1.20103 m/s,试求； (1)在标准状态下氦原子的平均自由程。 (2)氦原子的半径。结束目录nv31=l3 n v=l=2.610-7 m=31.8910-5 0.1781.2103=0.178 kg/m3 =410-3 22.410-3解：(1)结束目录=1.7910-10 m=1.3810-3273 1.4126510-73.141.013105=r2d0.8910-10 m(2)2d2=plTk2d=pTk l结束目录6-20 设氮分子的有效直径为10-10 m, (1)求氮气在标准状态下的平均碰撞次数； (2)如果温度不变，气压降到1.3310-4 Pa,则平均碰撞次数又为多少？；结束目录v=Tk8 M解：在标准状态下N2 的平均速度为=454 m/s =3.140.02888.31273Pnk=T1.3810-232731.013105=2.691025 个/m3
