理想气体及其混合物的热力性质

理想气体及其混合物的热力性质

一、判断题

1.不论何种理想气体都可用pV=mRT计算，其中p的单

位是Pa；V的单位是m3；m的单位是kg；R的单位是

k)；T的单位是K。()

2.理想气体常数R仅取决于气体的性质，而与气体的状态

无关。()

3.理想气体只有取定比热容时，才能满足迈耶公式cp-

cv=Ro()

4.对同一种理想气体，其cpcv。()

5.如两种理想气体的质量比热相等，则它们的体积比热也

相等。()

6.双原子理想气体的绝热指数k=1.4。()

7.理想气体的cp和cv都是温度的单值函数，所以两者之

差也是温度的单值函数。()

8.h二cpT适用于理想气体的任何过程；对于实际气体仅适

用于定压过程。()

9.公式du二cvdT不仅适用于理想气体，也适用于实际气

体的定容过程。()

10.理想气体的内能、烯和炳都只是温度的单值函数。（）

11.工质完成某一个过程，热力学能不变，则焰也不变。

（）

12.理想气体温度升高后热力学能、焰一定升高。（）

13.理想气体的熠增计算式是根据可逆过程推导所得，但

适用于任意过程。（）

14.理想气体混合物的定压比热与定容比热之差等于其折

合气体常数R。（）

15.理想气体混合物的总压力一定时某组成气体的含量份

额越大，其分压力越大。（）

16.若无化学反应，理想混合物的体积成分不随其状态而

发生变化。（）

二、选择题

1.理想气体的比热是（）。

A常数；

B随气体种类不同而异，但对某种理想气体而言，比热容为

常数；

C随气体种类不同而异，但对某种理想气体某中过程而言,

比热容为常数；

D随气体种类不同而异，但对某种理想气体某中过程而言,

比热容是温度的函常数。

2.迈耶公式cp-cv=R仅适用于（）。

A理想气体，定比热；

B任意气体，但耍求定比热；

C理想气体，是否定比热不限；

D任意气体。

3.对于（）的理想气体，其状态方程为pV二mRT。

A1kg；Bmkg；Clkmol；Dnkmol

4,参数关系式du=cvdT适用于（）o

A理想气体的任何过程；

B理想气体的可逆过程；

C任何气体的可逆过程；

D任何气体的任何过程。

5.理想气体混合物中组成气体的（）可以确定其所处的状

O

A分压力与分容积；

B分压力与混合物的温度；

C分容积与混合物的温度；

D任何两个参数。

三、思考题

1.理想气体的假设条件是什么？实际气体能否作为理想气

体处理，其主要依据是什么？

理想气体及其混合物的热力性质

2.气体常数是否不因气体的种类和状态不同而异？

3.应用摩尔(干摩尔)作为物量单位有什么好处？

4.气体的摩尔容积是否不因气体的种类和状态不同而异？

5.通用气体常数是否不因气体的种类和状态而异？

6.理想气体的内能和焰具有什么特点？

7.采用真实比热和平均比热计算热量是否一样准确？理想

气体的cp与cv都随温度而变，那么它的差值(cp-cv)是否也

随温度而变化？而比热比k又如何？

8.容器内盛有一定质量的理想气体，如果将气体放出一部

分后恢复了新的平衡状态，问放气前后两个平衡状态之间参数能

否按状态方程表示为下列形式：

(a)plvlp2v2pVpV；(b)11=22=T1T2T1T2

9.检查下面计算方法有哪些错误？应如何改正？

已知某压缩空气储罐容积为900L,充气前罐内空气温度为

30C,压力为0.5MPa；充气后罐内空气温度为50C,压力表读

值为2MPa。充入储气罐的空气质量为：

m=m2ml=p2VplV2x9000.5x900=0.073kg=_87_30

10.平衡时混合气体中各组成气体具有的温度和压力是否相

同？混合气体中质量成分较大的组成气体，其摩尔成分是否也一

定较大？

四、计算题

4-1已知氧的分子量为32,试求：

（1）氧的气体常数；

（2）标准状态下氧的比容和密度；

（3）标准状态下lm3氧的质量；

（4）p=105Pa和t=25℃时氧的比容、密度和千摩尔容积。

4-2有一容积为3m3的刚性储气罐中，罐内所储C02气的

表压力为30KPa和温度为45。配若向罐内再充入C02气，当表

压力达300KPa和温度达70℃时，试问充入CO2气的质量为什

么？当地大气压为lOOKPa。

4-3容积为lm3的刚性储气罐中，原有空气的表压力为

50KPa和温度为17。牖压气机每分钟从大气（压力为lOOKPa和

温度为17。0中将0.2m3的空气压入罐内。试问罐内空气的表

压力达700KPa和温度达50℃需要多少分钟？

4-4一台锅炉每小时烧煤500Kg,燃烧1煤产生烟气10m3

（标准状态）。测得烟囱出口处烟气的压力为lOOKPa和温度为

200℃,烟气流速为3m/s。试求烟囱出口截面积。

4-5发电厂锅炉燃煤需要标准状态下的空气量

6.6xl04m3/ho而鼓风机实际送入空气的温度为30CTC和表压力

为20KPa。试求实际送入的空气体积流量？当地大气压为lOlKPao

4-6发电厂有一台功率为2.5X104KW的汽轮发电机组，发电机

的效率为0.96。用大气中的空气(20℃)冷却发电机，要求其冷

却空气的出口温度不得超过55℃o试求冷却空气的最大质量流

量是多少？

4-7容积为0.027m3的刚性储气罐内盛有压力为700KPa和

温度为20℃空气。罐上装有一排气阀，当压力达到875KPa时，

排气阀自动开启；当压力降到840KPa时，排气阀自动关闭。由

于外界加热使排气阀开启，试问：

(1)当排气阀开启时，罐内空气的温度为多少？

(2)因加热使排气阀开关一次，罐内空气失去多少？

理想气体及其混合物的热力性质

4-8在容积为0.3m3的刚性容器内，盛有压力为300KPa和

温度为20℃的氮。将其温度升高到800。。问需加入多少热量？

试按比热容、直线关系的平均比热容和曲线关系的平均比热容进

行计算。

4-9将压力为lOOKPa和温度为20℃的lm3氧定压加热到

80℃,求所加的热量。试按定比热容、直线关系的平均比热容和

曲线关系的平均比热容分别计算。

4-10锅炉空气预热器将温度为40℃的空气定压加热到

300℃o空气的流量为3500m3/h(标准状态下)。求每小时加给

空气的热量？试按定比热容、直线关系的平均比热容和曲线关系

的平均比热容进行计算。

4-11某种理想气体的千摩尔质量为30kg/kmol,将该气体

由280℃定容加热到840℃,此时内能的变化量为600KJ/Kg,

试求焰的变化量。

4-12将1kg氮由30℃定压加热到400℃,分别按平均比热

容和热力性质表计算其内能和熔的变化量。

4-13将O.lkmol二氧化碳由120℃定容加热到800℃,试

按定比热容和平均比热容计算其内能和焰的变化量。

4-14将1kg二氧化碳由800KPa和900℃膨胀到120KPa和

600℃o按定比热容计算其内能、焰和烯的变化量。

4-15将lkmol氧由lOOKPa和25℃压缩到600KPa和250℃o

按定比热容计算其内能、焰和燃的变化量。

4-16锅炉中煤燃烧所产生的烟气可视为理想气体混合物。

已知烟气中各组成气体的千摩尔数和分子量分别no2=0.02kmoh

nN2=0.66kmobnco2=0.09kmol,

nH20=00.03kmol,；MO2=32，MN2=28，MCO2=44，

MH2O=18试求烟气中各组成气体的容积成分，并求烟气在和时

的比容。

4-17已知烟气各组成气体的容积成分和分子量分别为

Z02=0.0518,ZN2=0.745,

ZC02=0,104,ZH20=0.0992；MO2=32,MN2=28，

MCO2=44,MH20=18o现有15.5m