普通物理学教程《热学》习题解答（秦允豪编）.doc(2)

液柱边缘各点线速度沿轴线向下减少，形成梯度。解：（1）盘受力矩（粘滞力的矩，使盘变小，某瞬间与悬丝转矩平衡）（盘转惯量，角加速度），且或…… （1）（2）牛顿粘滞定律，，即：…… （2）（1）=（2）：→→ 3.1.2 分析：如图为题述装置的正视图。当外面以旋转，由于被测气体的粘滞性，使内筒表面受切向粘滞力，产生力矩G，当柱体静止不动时，该力矩与悬丝形变（扭转）矩平衡。在内、外筒间，处取厚度为的圆柱体（被测气体），其柱面积为，则此时作用于该柱面气体的切向力内摩擦矩为分离变量得：积分：→3.1.3 油滴在空气中下落时，受重力与空气浮力作用：…… （1）合力即作用于油滴（球体）切向的粘滞力（相等）按（3.9）式…… （2）当时，为收尾速度（1）=（2）：→3.1.4 （1）由上题结论（2）雷诺数，当时与粘滞力无关。故空气相对于尘埃运动是层流。层流间应存在分子（微粒）热运动而交流动量，作用于层间切向存在内摩擦力（粘滞力）。3.1.5 解：粘滞系数为从缓慢流动（可认为是匀速地），从动力学观点看，应有外力来抵消流体的粘滞力，此外来力就本问题而言是A、B液柱的压强差，由图依题提供的参数可得：…… （1）设内通过细管的液体体积为…… （2）由泊肃叶（Poiseuille）定律：→→NOT：1、（2）式中为内流过L的流体体积，与符号相反。

(1)布朗粒子不是分子，布朗颗粒越小，布朗运动越明显，温度越高越剧烈。荷电粒子在磁场中运动时，会受力而转变进行方向（如图），遵从弗莱明左手定律。8 planar interphase precipitation a and curved interphase precipitation b [12]当移动中的相间面被析出碳化物粒子所阻碍时,相界面在间距较宽的粒子之间会凸出形成一个新的台阶源,如图9 b 所示,凸出的相界面会被随后析出的粒子重新钉扎使得相界面停止弯曲,如图9 c 所示,最终迫使凸出的相界面偏移,如[12]图9 d 所示 。

解：（1）……（3）……（4）（2）……（5）……（6）（3） （3）、（4）、（5）、（6）使用了下列结论：A．……（7）B．……（8）（4）由（4）、（6）两式：3.3.3 （A）（1）热敏电阻传递的热流（单位时间传递的热量），按付里叶定律：……（1）（2）来自于焦耳热（已知）……（2）（3）联立（1）、（2），按能量守恒，源流相等。→→（B）若，，R温度逐步升高，最后烧毁。3.3.4 解：球内某点离球心为处作厚度为的球壳，达稳态时在单位时间从球壳传递出的热量。为球壳包围的铀球单位时间产生的热量。热产生率：→ 3.3.5 （1）臂热阻（设截面积为S），，，通过中心O点传出与传入的热流相等。（2），→→3.3.6 （1）热机运行在500K、300K间其效率为（按理想循环）（此步应于4章后讨论）（2）3.4.1 （1）物体表面总辐射照度E麦克斯韦速率分布函数的约化形式，来自空腔的总辐射出射度……（1）物体单位时间、单位表面上吸收的辐射能量为：，发射的能量为：……（2）物体净能量流密度为……（3）由（为热容量）……（4）……（5）（2）依题意：把（5）式中，（为比热）铝：……（6），铜：……（7）（7）÷（8）：3.6.1 解：令被碰分子静止，其余分子相对于该分子运动，其相对运动平均速率为：……（1）……（2）单位时间，对单位面积碰撞的分子数为……（3）则或3.6.2 ，取 （地球半径）3.6.3 3.6.4 （1）（2），3.6.5 （可认为）3.6.6 解：（1）（2）……（1）DIS（1）将（1）式记为 则正是题所给的答案！ ……（2）（2）按秦允毫编《热学》（P128）3.31式，应用（1），可见答案有误。

（3.31）式是应用了简化假设当然可用。（3）若去掉（2）所述简化，按赵凯华编P247……（3）（4）对（1）、（3）两式可进一步讨论。3.6.7 激活能设温度时反应速率为，时为由（3.45式）∴ ，代入数据，，即增加0.7倍。3.6.8 已知：，，求：声波频率。解：DIS：（1）标准状态下，空气分子的平均自由程为数量级。依题意对标准状态下O2分子。若O2独立存在计算无误。但，若作为混合气体（空气）计算，该题无此意。（2）在度时，声速为。（见赵《力学》P308）（3）声波频率在之间，低于称为次声波，高于此至称为超声波。（赵凯华《力学》P307）依此题计算应为超声波。（4）此题答案为3.7.1 已知：，在1000段自由程中。求：（1）多少段长于？（1）多少段长于？（3）多少段长于短于？（4）多少段在之间。（5）多少段刚好为？解：自由程大于X的几率是自由程介于的几率是（1）（段）（2）（段）（3）长于的段数：（段）（段）（4）长于的段数：（段）（5）对统计规律而言，此题无解。3.7.2 （1）（2）经，残存分子的自由程应大于由→→→3.7.3 （1）→ →（2）电子与气体分子碰撞的平均自由程为∴3.7.4 残存分子为所对应的P。

原子团的平均粒径可通过改变蒸发速率以及蒸发室内的惰性气体的压强来控制，粒径可小至3～4nm，是制备纳米陶瓷最有希望的途径之一。粒子散射实验，否定了汤姆生模型，提出了原子的核式结构模型而一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率太低，而光的频率与波长成反比，所以这时只能是因为该束光的波长太长按照玻尔理论，氢原子核高能压小宇宙的各种形式的能量高速冲入本宇宙中心区域，先后发生了亿万次碰撞和爆炸，爆炸产生的各种能量“粉末”经过数亿年，形成各种粒子（元素、原子、离子、分子等），又经过数十亿年，形成各种物质、天体、星系、星系团和超星系团，同时本宇宙也转变成了高能压小宇宙。

总电量为 （）两极间电压为，4.4.7 设固体状态方程为：，内能表示为：，均为常数。求：（1）（2）解：（1）由摩尔焓定义 （2） a）∴b）（或）4.4.8 因缓慢加热，可认为气体吸热膨胀是一个等压过程，质量为的气体吸热……（1） 由，……（2）∴ 4.5.1 （1）导热板固定，A中气体为等容加热；B中气体为定压膨胀，且为准静态的，搁板导热，（2）隔板活动，A气体等压膨胀；隔板绝热，B中气体温度不变。4.5.2 利用，证明：证明：（1）由绝热过程方程……（1）（2）将（1）代入表达中 →→ →→ →…… （2）（3）注意到，即：…… （3）（3）代入（2）DIS：将（2）式整理，代（3）进可得4.5.3 理想气体按膨胀，证明。证明：（1）将整理得： 多方指数（2）（3）NOT：为热容量麦克斯韦速率分布函数的约化形式，为摩尔热容量。4.5.4 注意到…… （4.67）（1）∴（2）∴4.5.5 （1）右则初态、终态，由绝热过程方程…… （1） （）（2）由（1）式：（3）左侧初态亦为，终态为∵ 活塞可移动，，由∴（4）由第（1）所求，左侧对右侧作功4.5.6 过程很迅速，可认为是绝热的。

由，，DIS：该题估算的结果与的取值相关性太大。（1）上面的运算取。但当，对应双原子，常温情况，显然与题意不合。（2）若为双原子，取高温则：（3）由此，按绝热膨胀模型对“火球”半径的估算无实在意义。4.5.7 该题描述测方法是1929年Riichhardt设计的，简易描述为如图。令平衡位置，向下为正。（1）处，活塞受合力为零。……（1）活塞偏离处，受合力不为零，当活塞运动至之下时，气体被压缩（可认为绝热的），气体压力变为，且，故，可记为有：，活塞受合力负号表合力方向与反向，指向平衡位置。气缸内气体变化过程可视为绝热过程，满足。微分得：因，上式化为：因此得：……（2）（2）式满足，（准弹性力）活塞作简谐振动。（2）活塞活动的微分方程为：……（3）（3）将（3）式改写为：4.5.8 （1）如图，水银总长度为，处两边水银等高，为平衡位置。总质量为，截面为A。水银密度左管水银柱下，则高差为，压强差为指向处的回复力F是准弹性力，水银柱将作谐振动水银柱运动的微分方程为，DIS：考虑水银柱与地球系统的机械能守恒，得运动方程亦可求解。中图为振动初态，全部水银静止，质量为上升，具有的势能。右为振动任意状态，全部水银以运动，具有动能，为全部水银质量，部分上升，具有的势能。

[0024]为对连接件3及连接件3与环带1、智能主体2连接处起到保护作用，防止各结构件损坏或丢失，进一步保证连接可靠性，同时改善本实施例智能手环的外观，本实施例中连接件3还包括有装饰外壳3.8，装饰外壳3.8与连接件主体3.1 一体连接于环带i上，装饰外壳3.8的左、右侧面上均设有按键伸出孔3.8.1，连接件主体3.1、左、右弹簧3.6,3.7、左、右按键3.2,3.4的内端(凸柱3.2.1,3.4.1处)和左、右卡勾3.3,3.5，以及智能主体2的充电接口端2.1位于装饰外壳3.8的内部，而左、右按键3.2,3.4的的外端(即手动按压部位)伸出于装饰外壳3.8的按键伸出孔3.8.1，以便于按压按键。在一般框架结构中，柱内弯矩以地震作用产生的弯矩为主，所以可近似假定反弯点在柱高的中点，从而有柱端弯矩m=v·hn/2，即m/v=hn/2（hn是柱的净高），代入λ=m/vhc中，得λ=hn/2hc。具体的，连接件主体3.1的左、右侧面上均设有第一嵌槽3.1.1，两按键3.2、3.4的内端面上设有凸柱3.2.1、3.4.1,凸柱3.2.1和左弹簧3.6嵌入左侧面上的第一嵌槽3.1.1内，左弹簧3.6 一端套设在凸柱3.2.1上,另一端抵靠在第一嵌槽3.1.1的槽底，凸柱3.4.1和右弹簧3.7嵌入右侧面上的第一嵌槽3.1.1内，右弹簧3.7 一端套设在凸柱3.4.1上，另一端抵靠在右侧第一嵌槽3.1.1的槽底，即弹簧位于凸柱与第一嵌槽的槽底之间。

由由将上述两式代入的参数，依题意：∴ （2）将图转化为图（二）该循环过程的功 （该循环为正，循环对外，系统作净功）（3） 4.6.2 （1）（系统对外作功）（2）（3）（4）循环过程为图上的园，过程方程为：其中（为标度），若改变、轴标度，循环过程为椭园，其过程为：吸热和放热的转折点是绝热曲线与循环曲线的切点，如图。交（切）点处斜率应满足：令：则：由此得：转折点在循环曲线上，故其坐标应满足的二元二次方程组为：该方程组的两个解，即为两转折点M、N的坐标。4.6.3 过程方程可改写为故过程为多方过程，其多方指数。（1）且∴且（2）4.6.4 解：（1）由图可知，两个循环绝相同，则：注意到，由上两式得：（2）4.7.1 解：设锅炉、地下水、暖水系统温度分别为、、，如图为热机Ⅰ和制冷机Ⅱ组合而成的动力暖气装置。热机的效率制冷机的制冷系数则暖气系统所得的热量为：4.7.2 （1）（其中）（2）如图所示，夏天空调制冷时为逆向卡诺循环，无论连续工作还是间断工作，其作功装置提供的平均功率统记为，显然连续工作时极大，间断工作时应大个折扣。则：空调的循环是可逆卡诺循环 由此可得：因，（单位时间室外向室内通过热传导传输热量）为保持室内恒温，室内应处于热平衡，故应有：或……（1）整理该代数为方程：解此方程，舍去的解：DIS：因连续工作上式中（3）题意时，所求的是对应的值。

把（1）式分别用于上述情况：……（2）（4）冬天，空调为热机，作正循环。 且 单位时间从室内向室外通过热传导传输的热量为：室内亦应热平衡：同理，将（2）代入：4.7.3 （1）依题意，系统作正循环，与上题同法且……（3）取的解，或……（4）（2）由（3）式（Not W即为P，题误）∴……（5）显然（5）式方法比较经济。第五章 热力学第二定律与熵习题解答5.1.1 证明绝与等温线不能相交于二点。证明：应用反证法。设等温线（）与绝（）相交于两点、。令系统作正循环，。则：过程吸热，经一循环作功。构成，造了一个第二永动机，违背了开尔文表述。NOT：还可用热力学第一定律或其它方法证明。5.1.2 证：两绝不能相交。证明：设两绝交于A，则可作等温线BC与两绝分别交于B、C，并构成一个循环，令系统作正循环BCAC，则：等温膨胀BC，系统吸收Q，CA、AB无热量交换。但，该循环对外作净功，亦构成一个第二永动机，违背了开尔文表述。故原命题成立。5.3.1 （1）经，由（2）经历（3）经历绝热∴ （考虑）DIS：熵变化仅由初、末态决定，与过程无关。5.3.2 （1）系统处于新的平衡位置后：温度不变（2）设新平衡后，活塞位于距A处，（活塞截面为S）A端： B端： 两式相除：（3）总熵变是活塞两侧气体熵变之和，均用等温可逆过程代替可求。

NOT：原命题中，的摩尔数不清，作处理。5.3.3 （1）设想水与一系列温差无限小的恒热源接触。因为熵的变化只由初、终两态决定，故题设的不可逆过程的熵差与上述设置的可逆过程熵差相等。（2）同法，分两次设置可逆过程，分两段进行计算。水的熵变热源熵变，注意到水吸热，即为热源放热总熵变，该过程是不可逆的。（3）设置温差无限小的热源，使过程为可逆的，则系统NOT：水题为应纠正。5.3.4 （1）过程绝热 即：代入……（1）又，升高（2）（3）（1）式为所求。5.3.5 温熵图中，5.3.65.3.7 依题意，，（1）B经历绝热压缩过程，由A末态温度：对B：解之得：对A：（2）（3）（4）由的表达式：第六章 液态与固态习题解答6.1.2 刚性球构成的六方秘堆积原胞空间点阵结构如图所示。其中结点表刚性球的质心。每个刚性球秘堆积时均两两相切。原题要求，取出5~1个节点。下、上两图节点编号一一对应。其中，，，6.1.3 （1）体心立方见本章习题6.1.1（3）（2）面心立方面心立方点阵中，正六面体每面对角线交点处有一个结点。每相邻顶点结点之间距离为，故顶点上结点与相邻面心结点最邻近。且有八个。

氨汽在第3个洗涤塔中用来自脱酸蒸氨单元的汽提液除去。将有关数据代入上各式后，得：d 汽化段汽液混合流速采用公式（66）计算汽化段汽液混合流速：式中：—汽化段汽液混合流速，m/s 。将有关数据代入上各式后，得：d 汽化段汽液混合流速采用公式（66）计算汽化段汽液混合流速：式中： —汽化段汽液混合流速，m/s 。

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/dianqi/article-109816-2.html