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07 第7章 气体动理论.doc

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本课件从分子速率分布函数出发,说明分布函数的物理意义与三类速率,推导压强与温度的微观解释,并比较氢气与氦气的内能、平均平动动能与平均自由程在不同过程中的变化。

气体动理论页,含氢氧分子的速率分布曲线、分布函数的物理意义、分子碰壁的冲量与压强、氢气的平均动能与内能
气体动理论应用页,含用分布函数表示的分子数与平均速率、等容等温过程中平均自由程的变化、能量均分各式意义与容器骤停后的温升
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第1页:速率分布与压强

  1. 1.图中的两条曲线分别表示氢、氧两种气体在相同温度时分子按速率的分布,则氢分子的最可几速率为;氧分子的最可几速率。

  2. 2.说明下列各式的物理意义(1)f(v)(2)f(v)dv(3)Nf(v)dv∫1v2v(4)f(v)dv

  3. 63.某容器内分子数密度为1026m-3,每个分子的质量为3×10-27kg,设其中1分子数6以速率v=200m·s-1垂直地向容器的一壁运动,而其余5分子或者离开此壁﹑或者平行此壁方向运动,且分子与器壁的碰撞为完全弹性,则1每个分子作用于器壁的冲量ΔP=?;2每秒碰在器壁单位面积上的分子数n0=?;3作用在器壁上的压强p=?。

  4. 4.有一瓶质量为M的氢气(视为刚性双原子分子的理想气体),温度为T,求1氢分子的平均平动动能;2氢分子的平均动能;3该瓶氢气的内能。

  5. 5.质量相等的氧和氦,分别盛在两个容积相等的容器内,在温度相同的情况下,求1氧和氦的压强之比;2氧分子和氦分子的平均平动动能之比;3氧气和氦气的内能之比。

  6. 6.一氧气瓶的容积为V,充入氧气的压强为p1,用了一段时间后压强降为p2,求瓶中剩下的氧气的内能与未用前氧气的内能之比。

  7. 7.储有氢气的容器以某速度v做定向运动,假设该容器突然停止,全部定向运动动能都变为气体分子热运动的动能,此时容器中气体的温度上升0.7K,求容器做定向运动的速度v,容器中气体分子的平均动能增加了多少J?(摩尔气体常量R=8.31J·mol-1·K-1,玻尔兹曼常量k=1.38×10-23J·K-1,氢气分子可视为刚性分子。)

  8. 8.在三个容器中,装有不同温度的同种理想气体,设其分子数密度之比122211222CBABCAn:n:n=1:2:4,,方均根速率之比(v) : (v) : (v)=1:2:4。求其算术平均速率之比vA:vB:vC和压强之比pA:pB:pC。

  9. 9.各自处于平衡态的理想气体,温度相同,分子质量分别为m1、m2。已知两种气体

第2页:平均自由程与温升

(承上页)分子的速率分布曲线如图所示,问m1和m2哪一个大?为什么?

  1. 10.用总分子数N﹑气体分子速率v和速率分布函数f(v)表示下列各量:1速率大于v0的分子数;2速率大于v0的那些分子的平均速率;3多次观察某一分子的速率,发现其速率大于v0的几率。

  2. 11.一定量理想气体先经等容过程,使其温度升高为原来的四倍,再经等温过程,使体积膨胀为原来的两倍,问其分子的平均自由程和平均碰撞频率变为原来的几倍?2222μ

  3. 12.说明下列各式的物理意义:1kT,3kT,ikT,iMRT。

  4. 13.当盛有理想气体的密封容器相对某惯性系运动时,能否说容器内分子的热运动速度相对这参照系也增大了,从而气体的温度也因此而生高了,为什么?假如该容器突然停止运动,容器内气体的压强﹑温度是否有变化?为什么?

  5. 14.若气体分子速率分布曲线如图所示,图中A、B两部分面积相等,则图中v0的意义是什么?

  6. 15.氢和氦的温度相同,摩尔数相同,那么这两种气体的1分子的平均动能是否相等?2分子的平均平动动能是否相等?3内能是否相等?

  7. 16.有理想气体的容器以速率v运动。假设容器突然停止,则容器中气体的温度将会上升。试讨论下列两种情况下哪种情况气体温度升高得多?1)容器中放的是氦气;2)容器中放的是氢气。

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