答：用 p 高．

来判断。图(a)中(1)表示氧，(2)表示氢；图(b)中(2)温度

7.13温度概念的适用条件是什么?温度微观本质是什么?

答：温度是大量分子无规则热运动的集体表现，是一个统计概念，对个别分子无意义．温度微观本质是大量分子平均平动动能的量度．

7.14下列系统各有多少个自由度： (1) 在一平面上滑动的粒子；

(2) 可以在一平面上滑动并可围绕垂直于平面的轴转动的硬币； (3) 一弯成三角形的金属棒在空间自由运动。 答：(1)2，(2) 3，(3) 6。

7.15 试说明下列各量的物理意义． （1）

13ikT （2）kT （3）kT 222Mii3

RT （5）RT （6）RT

Mmol222

（4）

答：(1)

1

kT表示在平衡态下，分子热运动能量平均地分配在分子每一个自由2

度上的能量．

3

kT表示在平衡态下，分子的平均平动动能（或单原子分子的平均能量）. 2i

(3) kT表示在平衡态下，自由度为i的分子平均总能量均为.

2

(2) (4)

Mi

RT表示由质量为M，摩尔质量为Mmol，自由度为i的分子组成的

Mmol2

系统的内能.

i

RT表示1摩尔自由度为i的分子组成的系统内能. 23

(6) RT表示 1摩尔自由度为3分子组成的系统的内能，或者说热力学体系内，

2

(5)

1摩尔分子的平均平动动能之总和.

7.16 有两种不同的理想气体，同压、同温而体积不等，试问下述各量是否相同? (1) 分子数密度；(2) 气体质量密度；(3) 单位体积内气体分子总平动动能；(4) 单位体积内气体分子的总动能。 答：(1)由p nkT,n (2)由 (3)由n

p

知分子数密度相同； kT

MMmolp

知气体质量密度不相同；

VRT

3

kT知单位体积内气体分子总平动动能相同； 2i

(4)由nkT知单位体积内气体分子的总动能不一定相同．

2

7.17 何谓理想气体的内能?为什么理想气体的内能是温度的单值函数? 答：理想气体内，分子各种运动能量的总和称为理想气体的内能．

在不涉及化学反应，核反应，电磁变化的情况下，内能是指分子的热运动能量和分子间相互作用势能之总和．对于理想气体不考虑分子间相互作用能量，质量为M的理想气体的所有分子的热运动能量称为理想气体的内能．

由于理想气体不计分子间相互作用，内能仅为热运动能量之总和．即

E

Mi

RT是温度的单值函数．

Mmol2

因为气体内部分子永远不停地运动着，所以内能不会等于零．

7.18 如果氢和氦的摩尔数和温度相同，则下列各量是否相等，为什么? (1) 分子的平均平动动能；(2) 分子的平均动能；(3) 内能。 解：(1)相等，分子的平动自由度相同，平均平动动能都为(2)不相等，因为平均动能为为i=3．

(3)不相等，因为分子的内能v

3

kT． 2

i

kT，而氢分子的自由度为i=5,，氦分子的自由度2

i

RT，理由同（2） 2

7.19有一水银气压计，当水银柱为0.76m高时，管顶离水银柱液面 0.12m，管的截面积为2.0×10-4m2,当有少量氦(He)混入水银管内顶部，水银柱高下降为0.6m，此时温度为27℃，试计算有多少质量氦气在管顶(He的摩尔质量为0.004kg/mol)?