李椿 热学 思考题答案

袈部分思考题解答蚅1、气体的平衡状态有何特征？当气体处于平衡状态时还有分子热运动吗？与力学中所指的平衡有何不同？实际上能不能达到平衡态？羀答；系统处于平衡状态时，系统和外界没有能量交换，内部也没有化学

部分思考题解答 袈 蚅 1 、气体的平衡状态有何特征？当气体处于平衡状态时还有分子热运动吗？与力学中所指的平衡有何不同？ 实际上能不能达到平衡态？ 羀 答；系统处于平衡状态时，系统和外界没有能量交换，内部也没有化学变化等任何形式的能量转换，系 统的宏观性质不随时间变化。对气体来说，系统状态的宏观参量有确定数值，系统内部不再有扩散、导热、 电离或化学反应等宏观物理过程发生。 蚁 气体处于平衡态时，组成系统的分子仍在不停地运动着，只不过分子运动的平均效果不随时间变化，表 现为宏观上的密度均匀，温度均匀和压强均匀。 蚇 与力学中的平衡相比较，这是两个不同的理想概念。力学中的平衡是指系统所受合外力为零的单纯静止 或匀速运动问题。而热力学中的平衡态是指系统的宏观性质不随时间变化。但组成系统的分子却不断地处 于运动之中，只是与运动有关的统计平均量不随时间改变，所以这是一种热动平衡。 螅 平衡态是对一定条件下的实际情况的概括和抽象。实际上，绝对的完全不受外界条件变化影响的平衡状 态并不存在。 莁 2 、一金属杆一端置于沸水中，另一端和冰接触，当沸水和冰的温度维持不变时，则金属杆上各点的温度 将不随时间而变化。试问金属杆这时是否处于平衡态？为什么？ 聿 答：金属杆就是一个热力学系统。根据平衡态的定义，虽然杆上各点的温度将不随时间而改变，但是杆 与外界（冰、沸水）仍有能量的交换。一个与外界不断地有能量交换的热力学系统所处的状态，显然不是 平衡态。 莆 3 、水银气压计中上面空着的部分为什么要保持真空？如果混进了空气，将产生什么影响？能通过刻度修 正这一影响吗？ 螅 答：只有气压计上面空着的部分是真空，才能用气压计水银柱高度直接指示所测气体的压强。