一.(10分)一个封闭的圆筒,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,则圆筒两侧的长度相等,当两侧各充以T1、p1与T2、p2的相同气体后,放开活塞,问热平衡后活塞将在什么位置上,即圆筒两侧的长度之比
l1
是多少?l2
解:由题意知,初始时两侧气体体积相等,设为V0,并设圆筒的内截面积为S;平衡时两侧气体的温度T和压强p相同,则由理想气体状态方程:对左侧气体1,有:
p1V0pSl1
;T1Tp2V0pSl2
;T2T
l1pT
12l2p2T1
对右侧气体2,有:
由上两式可得圆筒两侧的长度之比:
二、(15分)无线电所用的电子管的真空度为1.33 10 3Pa,设气体分子的有效直径为
3.0 10 10m。试求在27℃时单位体积内的分子数及分子平均自由程。
解:由理想气体状态方程p nkT,得27℃时单位体积内的分子数:
p1.33 10 3n 3.21 1017(个/m3) 23
kT1.38 10 (273 27)分子的平均自由程:
12 dn
2
1
2 3.14 (3.0 10
102
) 3.21 10
17
7.79(m)
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