普通物理學(xué)第3,4單元課后習(xí)題答案

3-2將500J的熱量傳給標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下2mol的氫。(1)

若體積不變，問(wèn)這熱量變?yōu)槭裁?？氫的溫度變?yōu)槎嗌伲?2)若溫度不變，問(wèn)這熱量變?yōu)槭裁?？氫的壓?qiáng)及體積各變?yōu)槎嗌伲?3)若壓強(qiáng)不變，問(wèn)這熱量變?yōu)槭裁?？氫的溫度及體積各變?yōu)槎嗌?？解：氫氣是雙原子分子，52RCV=72RCV=+RCP=Q=U=Δ2CVTΔ500==×2×2Q=CVTΔ8.315212K120CT==+TΔT0=mmolMRTQV2lnV1=WTT0(2)(1)RT0=vV2lnV1QT=5002×8.31×273=0.11V2V1=e0.111.11=V2V1=1.11×=2×22.4×1.11=50(升)=0.05m3p1V1p2V2==44.850×1=0.89atmRT0=vV2lnV1QT=5002×8.31×273=0.118.60CT==+TΔT02×0.082×8.6144.8+46.2(升)==QCp=vp=5007×2×8.312=8.6KΔT(3)0.046m3=QCp=pΔTvV=RΔpΔTvV=2V1+VΔ=V1+RΔTpv3-5，有氫氣1mol，在壓強(qiáng)1atm、溫度

時(shí)，其體積為

今使其經(jīng)以下兩種過(guò)程達(dá)到同一狀態(tài)：先保持體積不變、進(jìn)行加熱，使起溫度升高到

，然后令其做等溫膨脹，體積變?yōu)樵w積的二倍；先使其等溫膨脹至原體積的二倍，然后保持體積不變，加熱到

。試分別計(jì)算上述兩種過(guò)程中氣體吸收的能量，氣體對(duì)外所做的功和氣體內(nèi)能的增量，并做出P-V圖。

解：（1）123過(guò)程中3-6，1mol氧氣，溫度為300K時(shí)，體積為2×10-3m3。試計(jì)算下列兩過(guò)程中氧氣所作的功：(1)絕熱膨脹至體積為20×10-3m3；(2)等溫膨脹至體積為20×10-3m3，然后再等容冷卻，直到溫度等于絕熱膨脹后所達(dá)到的溫度時(shí)為止；(3)將上述兩過(guò)程在P-V圖上表示出來(lái)。

怎樣說(shuō)明這兩過(guò)程中功的數(shù)值的差別？解：（1）絕熱過(guò)程理想氣體氧的比熱比

，由絕熱方程得(2)由(3)見(jiàn)圖，因?yàn)閮蛇^(guò)程ΔE相同，1過(guò)程絕熱，2過(guò)程吸熱，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，所以2過(guò)程作功多。3-7

解：由PV=nRT可的各狀態(tài)點(diǎn)的溫度分別為：

由a到b是等壓過(guò)程：3-8由b到c是等容過(guò)程：由c到a是等溫過(guò)程：氣體在一循環(huán)中所作的功為：循環(huán)效率為：3-9，如圖所示abcda為1mol單原子分子理想氣體進(jìn)行的循環(huán)過(guò)程，求循環(huán)過(guò)程中氣體從外界吸收的熱量和對(duì)外作的凈功。解:bda211P（105pa）3V(升)c20bda211P（105pa）3V(升)c20或

此題非卡諾循環(huán)不能用

=1－T2/T14-4，一層厚度為d

=0.5cm的無(wú)限大平板，均勻帶電，電荷體密度為ρ=1.0×10-4C/m3

。求:

（1）這薄層中央的電場(chǎng)強(qiáng)度；（2）薄層內(nèi)與其表面相距0.1cm處的電場(chǎng)強(qiáng)度；（3）薄層外的電場(chǎng)強(qiáng)度。ρdρd解：Sd1E2E2=0E1ρSd1+=E2SE2Sε02ρd1=E2ε0=1.0×10-4×0.3×10-22×8.85×10-12=1.69×104V/m1、根據(jù)疊加原理2、ρddE3E3S2ρd=E3ε0=1.0×10-4×0.5×10-22×8.85×10-12=2.83×104V/mρSd+=E3SE3Sε03、解：根據(jù)對(duì)稱性建立高為L(zhǎng)，半徑為r的同軸的圓柱體面作為高斯面：由高斯定理：當(dāng)

時(shí)4-5當(dāng)

時(shí)解：已知當(dāng)取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)能面時(shí)，均勻帶電球面場(chǎng)中電勢(shì)分布為：設(shè)兩個(gè)同心球