热学实验习题讲解
热学习题解答_第五章 热力学第一定律
第五章热力学第一定律5－1、0、020Kg的氦气温度由升为,若在升温过程中:(1)体积保持不变;(2)压强保持不变;(3)不与外界交换热量,试分别求出气体内能的改变,吸收的热量,外界对气体所作的功,设氦气可瞧作理想气体,且,解:理想气体内能就是温度的单值函数,一过程中气体温度的改变相同,所以内能的改变也相同,为:热量与功因过程而异,分别求之如下:(1)等容过程:V=常量A＝0由热力学第一定律,(2)等压过程:由热力学第一定律,负号表示气体对外作功,(3)绝热过程Q＝0由热力学第一定律5－2、分别通过下列过程把标准状态下的0、014Kg氮气压缩为原体积的一半;(1)等温过程;(2)绝热过程;(3)等压过程,试分别求出在这些过程中气体内能的改变,传递的热量与外界对气体所作的功,设氮气可瞧作理想气体,且,解:把上述三过程分别表示在P-V图上,(1)等温过程理想气体内能就是温度的单值函数,过程中温度不变,故由热一、负号表示系统向外界放热(2)绝热过程由或得由热力学第一定律另外,也可以由及先求得A(3)等压过程,有或而所以＝＝＝由热力学第一定律,也可以由求之另外,由计算结果可见,等压压缩过程,外界作功,系统放热,内能减少,数量关系为,系统放的热等于其内能的减少与外界作的功。
5－3 在标准状态下的0、016Kg的氧气,分别经过下列过程从外界吸收了80cal的热量。
(1)若为等温过程,求终态体积。
(2)若为等容过程,求终态压强。
(3)若为等压过程,求气体内能的变化。
设氧气可瞧作理想气体,且解:(1)等温过程则故(2)等容过程(3)等压过程5－4 为确定多方过程方程中的指数n,通常取为纵坐标,为横坐标作图。
试讨论在这种图中多方过程曲线的形状,并说明如何确定n。
解:将两边取对数或比较知在本题图中多方过程曲线的形状为一直线,如图所示。
直线的斜率为可由直线的斜率求n。
或即n可由两截距之比求出。
5－5 室温下一定量理想气体氧的体积为,压强为。
热力学练习题热传导与热容量计算实验
热力学练习题热传导与热容量计算实验热传导和热容量是热力学中重要的概念，通过实验可以准确计算它们的数值。
本篇文章将介绍热传导和热容量的基本原理，并通过一系列实验来演示如何计算它们的数值。
一、实验原理1. 热传导热传导是指热量在物质内部由高温区向低温区传递的过程。
传热的速度与物体的热导率、温度差和物体的几何形状有关。
热传导可以用以下公式表示：Q = -kA(dt/dx)其中，Q是传导热流量，k是物质的热导率，A是传热面积，(dt/dx)是温度梯度。
2. 热容量热容量是物质吸热能力的度量，表示物质在单位温度变化下吸收或释放的热量。
热容量可以用以下公式表示：C = Q/ΔT其中，C是热容量，Q是吸热量或放热量，ΔT是温度变化。
二、实验步骤1. 实验器材准备准备一个金属棒、温度计、热水槽和计时器。
2. 热传导实验将金属棒放入热水槽中加热，待金属棒温度升至一定温度后（如50℃），用温度计测量金属棒两端的温度，并记录下来。
3. 计算热传导速率根据实验数据和热传导公式，计算热传导速率。
首先计算温度梯度(dt/dx)，再根据已知的热导率和传热面积，计算传导热流量Q。
4. 热容量实验将金属棒从热水槽中取出，放置于常温环境中。
用温度计记录金属棒的初始温度，并开始计时。
等待一段时间后，再次测量金属棒的温度，并停止计时。
记录下实验时间和温度数据。
5. 计算热容量根据实验数据和热容量公式，计算金属棒的热容量。
首先计算温度变化(ΔT)，再根据已知的吸热量或放热量，计算热容量C。
三、实验结果与讨论根据实验数据和计算结果，可以得出金属棒的热导率和热容量的数值。
实验中可能存在一些误差，比如温度测量不够准确、传热过程中的换热不完全等。
因此，在实际应用中，需要对实验结果进行修正和误差分析。
四、实验应用热传导和热容量是许多领域中重要的参数。
在工程领域中，通过计算热传导和热容量，可以评估材料的传热性能和储热性能，从而选择合适的材料。
在物理学和化学中，热传导和热容量的数值可以用来解释许多热现象和反应。
热学教程习题参考解第五章
解：画图略；由W V2 PdV
V1
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷，32调需3各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
热学习题讲解理解热力学中的常见难题
热学习题讲解理解热力学中的常见难题热力学是自然科学中一个重要的分支，研究热与能量的转化和传递规律。
在学习热力学的过程中，我们常常会遇到一些难题，这些问题可能会让我们感到困惑和迷茫。
本文将针对热力学中的常见难题进行讲解，帮助读者更好地理解热力学的相关概念和原理。
1. 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律的表述，它描述了能量从一种形式转化为另一种形式时的能量守恒关系。
然而，在理解和应用第一定律时，我们经常会遇到以下难题：1）内能变化与工作和热量的关系：在一个封闭系统中，如果仅有热量传递而没有对外做功，内能的变化等于传递给系统的热量。
但当存在对外做功时，内能的变化就需要考虑到对外做功的能量损耗，即内能变化等于传递给系统的热量减去对外做功。
2）正负号的理解：热力学中习惯上规定系统吸收热量和对外做正功为正，放热和对外做负功为负。
然而，在实际问题中，正负号的判断常常困扰着我们。
要理解正负号的意义，可以借助能量转移的角度来判断：从高温系统向低温系统传递的热量为负，而从系统转移到外界的能量为正。
2. 热力学第二定律热力学第二定律是热流向的一个基本规律，它描述热量自然地只能从温度高的物体传递到温度低的物体，不会自发地沿相反方向进行传递。
然而，热力学第二定律也存在一些常见的难题：1）卡诺循环的理解：卡诺循环是热力学中一个重要的理想循环过程，描述了理想热机的工作原理。
在理解卡诺循环时，我们常常会困惑于理想热机的实现和参数设定。
要理解卡诺循环，可以将其看作由两个等温过程和两个绝热过程构成的循环，绝热过程中没有能量的交换，而等温过程则保持与热源的热交换。
2）熵增原理的应用：熵增原理是热力学中的一个重要概念，描述了自然界中熵的增加趋势。
在应用熵增原理时，我们常常会遇到求解熵变和熵增的问题。
要理解熵增原理的应用，可以将系统看作是一个庞大的整体，所以自然界总是倾向于让系统的熵增加，以使整个系统的能量更加分散和稳定。
3. 热力学第三定律热力学第三定律描述了在温度趋近于绝对零度时，热力学系统的熵趋于一个极小值。
热学习题解-第二章
∴V γ =
p0V0γ 27 γ = p0V0γ /( 27 V0 8 p0 ) = p 8
∴V = V0 (
27 γ1 4 ) = V0 8 9
γ −1
右侧气体的终温是： TV
= T0V0γ −1
∴T = T0 (
V0 γ −1 3 ) = T0 V 2 3 右侧气体的终温是 T0 2
16
p0V0 pV = T0 T ∴T = 21 T0 4 4 9 14 V0 9
-1 -1
-1
-1
解：由题知： T1 = 293K ,
பைடு நூலகம்
T2 = 373K
∴
Q吸 = M ⋅ Cp ⋅ (T2 − T1 ) = 0.2 ×1.04 × (373 − 293) = 16.64(kJ) ΔU = M ⋅ CV ⋅ (T2 − T1 ) = 0.2 × 0.740 × (373 − 293) = 11.84(kJ)
求压缩空气时所作的功。 如果： （1）压缩是在恒温下进行的 （2）压缩是绝热地进行的 （3）若先绝热压缩至 p = 1.01× 10 Pa 后再经等压过程达到与上述等温过程相同的终
6
态，则此过程的总功如何？（空气的摩尔质量为 29 × 10 kg.mol ） 2.16 如图表示理想气体的某一过程图线，当气体自态 1 过渡到态 2 时，气体的 p、T 如何 随 V 发生变化？在此过程中的摩尔热容怎样计算？
13
（2）绝热过程：
γ −1 ⎧TV = T2V2γ −1 1 1 ⎨ ⎩ p1V1 = NRT1
γ=
Cp CV
=
7 = 1.4 5
⎡⎛ V ⎞γ −1 ⎤ ⎡⎛ V ⎞γ −1 ⎤ p V 2 则： ΔT = T2 − T1 = ⎢⎜ ⎟ T1 − T1 ⎥ = ⎢⎜ 2 ⎟ − 1⎥ 1 1 V V NR ⎢ ⎥ ⎥ ⎣⎝ 1 ⎠ ⎦ ⎢ ⎣⎝ 1 ⎠ ⎦
热学(李椿章立源钱尚武~)习题解答第四章气体内的输运过程
第四章气体内的输运过程4－1.氢气在，时的平均自由程为×m，求氢分子的有效直径。
解：由＝得：＝代入数据得：（m）4－2.氮分子的有效直径为，求其在标准状态下的平均自由程和连续两次碰撞间的平均时间。
解：＝代入数据得：－（m）＝代入数据得：＝（s）4－3.痒分子的有效直径为3.6×m，求其碰撞频率，已知：（1）氧气的温度为300K，压强为1.0atm；（2）氧气的温度为300K，压强为1.0×atm解：由＝得＝＝代入数据得：＝6.3×（）（）4－4.某种气体分子在时的平均自由程为。
（1）已知分子的有效直径为，求气体的压强。
（2）求分子在的路程上与其它分子的碰撞次数。
解：（1）由得：代入数据得：（2）分子走路程碰撞次数（次）4－5.若在下，痒分子的平均自由程为，在什么压强下，其平均自由程为？设温度保持不变。
解：由得4－6.电子管的真空度约为HG，设气体分子的有效直径为，求时单位体积内的分子数，平均自由程和碰撞频率。
解：（2）（3）若电子管中是空气，则4－7.今测得温度为压强为时，氩分子和氖分子的平均自由程分别为和，问：（1）氩分子和氖分子的有效直径之比是多少？（2）时，为多大？（3）时，为多大？解：（1）由得：（2）假设氩分子在两个状态下有效直径相等，由得：（3）设氖气分子在两个状态下有效直径相等，与（2）同理得：4－8.在气体放电管中，电子不断与气体分子相碰撞，因电子的速率远远大于气体分子的平均速率，所以后者可以认为是静止不动的。
设电子的“有效直径”比起气体分子的有效直径来可以忽略不计。
（1）电子与气体分子的碰撞截面为多大？（2）证明：电子与气体分子碰撞的平均自由程为：，n为气体分子的数密度。
解：（1）因为电子的有效直径与气体分子的有效直径相比，可以忽略不计，因而可把电子看成质点。
又因为气体分子可看作相对静止，所以凡中心离电子的距离等于或小于的分子都能与电子相碰，且碰撞截面为：（2）电子与气体分子碰撞频率为：（为电子平均速率）4－9.设气体分子的平均自由程为试证明：一个分子在连续两次碰撞之间所走路程至少为x的几率是解：根据（4.6）式知在个分子中自由程大于x的分子占总分子数的比率为＝由几率概念知：对于一个分子，自由程大于x的几率为，故一个分子连续两次碰撞之间所走路程至少为x的几率是。
高中物理《热学实验》练习题(附答案解析)
高中物理《热学实验》练习题（附答案解析）学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．把n 滴石油滴在水面上，石油在水面上形成一层单分子油膜，测得油膜的面积为S ，设每滴石油的体积为V ，则可以估算出该石油分子的直径为 （ ） A ．/nS VB ．/nV SC ．/S VD ．/V S2．某同学在做油膜法估测分子直径的实验，滴下油酸酒精溶液后，发现痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，可能是由于（ ）A ．盆中水太多B ．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀C ．盆太小，导致油酸无法形成单分子层D ．油酸酒精溶液浓度过大3．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，配制好适当比例的油酸酒精溶液，用注射器和量筒测得1mL 含上述溶液50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测出油膜的面积，便可算出油酸分子的直径。
某同学计算出的油酸分子的直径结果明显偏大，可能的原因是（ ） A ．油酸未完全散开 B ．油酸中含有大量酒精C ．计算油膜面积时将所有不足一格的方格均记为了一格D ．求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL 溶液的滴数多记了几滴4．在“油膜法估测分子的直径”实验中将油酸分子看成是球形的，所采用的方法是（ ） A ．等效替代法B ．控制变量法C ．理想模型法D ．比值定义法5．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，用到了“数格子”的方法，是为了估算（ ） A ．一滴油酸的体积B ．一滴油酸酒精溶液中纯油酸形成的油膜的面积C ．一个油酸分子的体积D ．一个油酸分子的面积6．分子动理论较好地解释了物质的宏观热学性质。
根据分子动理论，判断下列说法中正确的是（）A．显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地做无规则运动，这反映了炭粒分子运动的无规则性B．磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力C．压缩气体比压缩液体容易得多，这是因为气体分子间距离远大于液体分子间距离D．将体积为V的油酸酒精溶液滴在平静的水面上，扩展成面积为S的单分子油膜，则该油酸分子直径为V S7．在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，配制好浓度为0.06%的油酸酒精溶液（单位体积溶液中含有纯油酸的体积），1 mL上述溶液用注射器刚好滴75滴；在撒有均匀痱子粉的水面上用注射器滴1滴油酸酒精溶液，水面上形成油酸薄膜，下图为油膜稳定后的形状，每个正方形小方格的边长为10 mm。
热学习题解2
⨯ 热学习题讲解1.3.1 要使一根钢棒在任何温度下都要比另一根铜棒长5 cm ，试问它们在0℃时的长度01l 及02l 分别是多少？已知钢棒及铜棒的线膨胀系数分别为：1α=1.2×10-5K -1，2α=1.6×10-5K -1。
答案：已知：1α=1.2×10-5K -1，2α=1.6×10-5K -1设1l 和2l 分别为钢棒和铜棒在温度为t ℃时的长度 求:01l 和02l 的长度 解：根据线膨胀公式得：1011(1)l l t α=+2022(1)l l t α=+两式相减得：120102011022()()l l l l l l t αα-=-+- 要使上面的式子与温度t 无关，则有：0110220l l αα-= 同时，01025l l -=联立上述二式并代入数据求得：0120l cm =，0215l cm =1.3.9：把521.010N m -⨯、30.5m 的氮气压入容积为30.2m 的容器中，容器中原已充满同温、同压下的氧气，试求混合气体的压强和两种气体的分压，设容器中气体温度保持不变。
已知：氮气 521 1.010P N m -=⨯，310.5V m =，1?T =2?P =， 320.2V m =，21T T =氧气 521 1.010P N m -'=⨯，12V V '= ，11T T'= 2?P '=， 22V V '=， 21T T '= 求： 2P ，2P '，22P P P '=+ 解：由PV RT ν=知5212122.510V P P N m V -==⨯∙ 521212110V P P N m V -'''==⨯∙'5222 3.510P P P N m -'=+=⨯∙1.6.3一容积为11.2L 的真空系统已被抽到1.3×103-Pa 的真空。
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1、为了探究物体吸收的热量与哪些因素有关，物理兴趣小组的同学们进行了种
种的猜想．
（1）经过实验探究，证实了三种猜想是正确的：即物体吸收的热量除了与物质的种类有关，还与_____，_______有关．
（2）为了验证吸收的热量多少与物质的种类有关，他们设计了如图所示的实验，小明同学针对此实验列出了以下两点注意事项：
A．两个烧杯及杯中的电热水器必须是相同的；
B．杯中装的煤油和水的质量和初温必须相同；
以上注意事项中_____点中_______________是多余的．
（3）以上实验怎样得知水和煤油吸收的热量是不同的？
解：（1）进行实验探究可知，物体吸收的热量与物质的种类、温度变化和质量有关；
（2）因物体吸收的热量与温度的变化△t有关，即初末温度差有关，因此B选项中的初温必须相同是多余的；
（3）实验中可以通过控制加热时间让水和煤油吸收的热量不同；
故答案为：（1）质量，温度变化；（2）B，初温必须相同；（3）比较加热时间．2．某同学为了探究温度升高时吸收热量的多少与哪些因素有关，做了如下实验：
在四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油，用同样的加热器加热，下表是他的实验数据记录：
请根据表中的实验记录回答：
（1）比较_______记录（填烧杯号），得出的结论是同种物质在升高相同的温度时，吸收的热量和物体的质量有关．
（2）比较_________记录，得出的结论是物体温度升高时吸热的多少与物质种类有关．
（3）在本次实验中用同样的加热器的目的是__________________________ （4 ）实验中如果没有计时器测量时间，我们可以在相同的时间内比较_______________________而比较它们吸收的热量．
解：（1）结论是同种物质在升高相同的温度，只有1、2实验．
（2）结论是物体温度升高时吸热的多少与物质种类有关，需要选相同质量的，
实验次数物质种类质量/g 熔化时所需吸收热
量/J
1 固态酒精 1 99
2 固态酒精 2 198
3 固态酒精 3 297
4 固态酒精 4 396
5 冰 1 337
6 冰 2 674
7 固态二硫化碳 1 190
（1）由1、5、7三次实验我们发现，晶体完全熔化所需吸收的热量与________有关；
（2）用描点法作出固态酒精熔化时所需吸收的热量与质量关系图线；
（3）由图我们发现，同种晶体熔化时所需吸收的热量Q与质量m存在定量关系：Q=λm，式中λ酒精= _______；（要求有单位）
（4）λ在物理上称为物质的熔解热，请模仿热值的定义给熔解热定义：
_________的某种晶体熔化时所需吸收的热量．
解：（1）由1、5、7三次实验我们发现，晶体完全熔化所需吸收的热量与物质种类有关．
（2）描点发作图，先描出个数据在坐标纸上对应的点，然后把各点连接起来，得到图象如图所示．
解：根据Q=cm△t可知，质量相同的不同物质，吸收相同的热量，比热容大的温度改变的少；
相同质量的海水和沙石，经过相同时间的日照，吸收的热量相同，由于海水的比热容大于沙石的比热容，所以海水的温度变化比沙石的温度变化要小；所以沿海地区昼夜温差小，而沙漠地区昼夜温差大．
11、（2012•）某家庭需要将50kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤气．已知煤气的热值q=4.2×107J/kg，水的比热容c=4.2X103J/kg．求：
（1）50kg、20℃的水加热到60℃需吸收的热量；
（2）完全燃烧0.8kg煤气放出的热量；
（3）煤气灶烧水的效率．
解：（1）水吸收的热量：
Q吸=cm△t
=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（60℃-20℃）
=8.4×106J；
（2）0.8kg煤气完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=0.8kg×4.2×107J/kg=3.36×107J；
（3）燃气灶烧水的效率：
η=Q吸/Q放=8.4×106J/3.36×107J=25%．
答：（1）水吸收的热量为8.4×106J；
（2）0.8kg煤气完全燃烧放出的热量为3.36×107J；
（3）燃气灶烧水的效率为25%．。