文档介绍：全国中学生物理竞赛集锦(热学)答案
全国中学生物理竞赛集锦（热学）答案
一、1.
e. ×1019
第21届复赛
一、开始时U形管右管中空气的体积和压强分别为
V2 = H
（8）
由以上各式，代入数据可得
K （9）
此值小于题给的最终温度K，所以温度将继续升高。从这时起，气柱中的空气作等压变化。当温度到达时，气柱体积为
（10）
代入数据可得
（11）
评分标准：本题15分。
求得式（6）给6分，式（7）1分，式（9）2分，式（10）5分，式（11）1分。
第19届预赛
四、参考解答
根据题设的条件，可知：开始时A中氦气的质量，B中氪气的质量，C
中氙气的质量。三种气体均匀混合后，A中的He有降入B中，有降入C中。He的重力势能增量为
①
B中的Kr有升入A中，有降入C中。Kr的重力势能增量为
②
C中的Xe有升入A中，有升入B中。Xe的重力势能增量为
③
混合后，三种气体的重力势能共增加
④
因球与外界绝热，也没有外力对气体做功，故重力势能的增加必然引起内能的减少。在体积不变时，气体不做功。由热力学第一定律可知，此时传给气体的热量应等于气体内能的增量，但因理想气体的内能只由温度决定，与体积无关，故只要温度改变量相同，则体积不变条件下内能的增量也就是任何过程中理想气体内能的增量。根据题给的已知条件，注意到本题中所考察的理想气体共有
3摩尔，故有
⑤
上式中右方为气体内能减少量，表示气体温度的增量，由④、⑤两式得
⑥
将已知数据代入，注意到，可得
⑦
即混合后气体温度降低
（如果学生没记住的数值，的值可用标准状态的压强，温度和1mol理想气体在标准状态下的体积求得，即）
评分标准：本题共20分。
说明经扩散使三种气体均匀混合，并导致气体重力势能
改变求得④式，得8分。说明能量转换过程，由重力势能增加而内能减少，列出⑤式，得8分。得出正确结果，算出⑦式，得4分。
第19届复赛
（无）
第18届预赛
六、参考解答
图预解 18-6-1
铝球放热，使冰熔化．设当铝球的温度为时，能熔化冰的最大体积恰与半个铝球的体积相等，即铝球的最低点下陷的深度与球的半径相等．当热铝球的温度时，铝球最低点下陷的深度，熔化的冰的体积等于一个圆柱体的体积与半个铝球的体积之和，如图预解18-6-1所示．
设铝的密度为，比热为，冰的密度为，熔解热为，则铝球的温度从℃降到0℃的过程中，放出的热量
（1）
熔化的冰吸收的热量
（2）
假设不计铝球使冰熔化过程中向外界散失的热量，则有
（3）
解得
（4）
即与成线形关系．此式只对时成立。将表中数据画在图中，得第1，2，…，8次实验对应的点、、…、。数据点、、、、五点可拟合成一直线，如图预解18-6-2所示。此直线应与（4）式一致．这样，在此直线上任取两点的数据，代人（4）式，再解联立方程，即可求出比热的值．例如，在直线上取相距较远的横坐标为8和100的两点和，它们的坐标由图预解18-6-2可读得为
将此数据及的值代入（4）式，消去，得
图预解 18-6-2