公用設(shè)備工程師-專業(yè)基礎(chǔ)（暖通空調(diào)、動(dòng)力）-工程熱力學(xué)-1.4氣體性質(zhì)

公用設(shè)備工程師-專業(yè)基礎(chǔ)（暖通空調(diào)、動(dòng)力）-工程熱力學(xué)-1.4氣體性質(zhì)[單選題]1.理想氣體混合物中，O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為26%，N2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74%，則該混合氣體的折合氣體常數(shù)Rg等于（江南博哥）()。[2016年真題]A.297J/（kg·K）B.287J/（kg·K）C.267J/（kg·K）D.260J/（kg·K）正確答案：B參考解析：由題設(shè)條件知，該氣體的摩爾質(zhì)量M為：混合氣體的折合氣體常數(shù)Rg的公式為：Rg＝R/M。式中，R為氣體常數(shù)，R＝8.314J/（mol·K）；M為氣體摩爾質(zhì)量，g/mol。則該混合氣體的折合氣體常數(shù)Rg＝8.314/29.04＝0.287J/（g·K）＝287J/（kg·K）。[單選題]2.如果將常溫常壓下的甲烷氣體作為理想氣體，其定值比熱容比k＝cp/cv為()。[2012年真題]A.1.33B.1.40C.1.50D.1.67正確答案：A參考解析：甲烷（CH4）為多原子氣體。對(duì)于多原子氣體，定壓比熱cp＝9Rg/2，定容比熱cv＝7Rg/2，則甲烷定值比熱容比k＝cp/cv＝9/7＝1.29。計(jì)算結(jié)果與A項(xiàng)最為接近。[單選題]3.把空氣作為理想氣體，當(dāng)其中O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21%，N2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為78%，其他氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%，則其定壓比熱容cp為()J/（kg·K）。[2011年真題]A.707B.910C.1018D.1023正確答案：C參考解析：根據(jù)空氣中氧氣和氮?dú)獾哪栙|(zhì)量，忽略其他氣體，可求得空氣的摩爾質(zhì)量為：M空＝x氧氣×M氧氣＋x氮?dú)狻罬氮?dú)猓?.21×32＋0.78×28＝28.56g/mol。則氣體常數(shù)為：Rg＝R/M空＝8.314/28.56＝291J/（kg·K）。由于空氣的主要組成部分氮?dú)夂脱鯕舛际请p原子分子，因此空氣可認(rèn)為是雙原子氣體，則k＝cp/cv＝1.4，cp－cv＝R，因此定壓比熱容cp＝3.5Rg＝3.5×291＝1018.5J/（kg·K）。由于在計(jì)算空氣摩爾質(zhì)量時(shí)忽略了其他1%的氣體，因此實(shí)際空氣摩爾質(zhì)量M空比28.56g/mol略大，實(shí)際氣體常數(shù)Rg略小于291J/（kg·K），則實(shí)際定壓比熱略小于1018.5J/（kg·K）。綜上所述，答案選擇C項(xiàng)。[單選題]4.理想氣體的p－V－T關(guān)系式可表示成微分形式()。[2008年真題]A.dp/p＋dV/V＝dT/TB.dp/p－dV/V＝dT/TC.dV/V－dp/p＝dT/TD.dT/T＋dV/V＝dp/p正確答案：A參考解析：對(duì)理想氣體狀態(tài)方程pV＝nRT兩邊進(jìn)行微分，得到：pdV＋Vdp＝nRdT。對(duì)等式兩邊同時(shí)除以nRT，再利用理想氣體狀態(tài)方程pV＝nRT的關(guān)系即可得出：dp/p＋dV/V＝dT/T。[單選題]5.鋼瓶?jī)?nèi)理想氣體的計(jì)算公式p1v1/T1＝p2v2/T2可適用的范圍是()。[2013年真題]A.準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程B.可逆過(guò)程C.絕熱過(guò)程D.任意過(guò)程后的兩個(gè)平衡態(tài)之間正確答案：D參考解析：理想氣體狀態(tài)方程式（克拉貝隆方程）為：pV＝nRT（或pv＝RgT）。該方程與工質(zhì)經(jīng)歷的熱力過(guò)程無(wú)關(guān)，只要是理想氣體處于平衡狀態(tài)即可。[單選題]6.在煤氣表上讀得煤氣消耗量為668.5m3，若煤氣消耗期間煤氣壓力表的平均值為456.3Pa，溫度平均值為17℃，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?00.1kPa，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤氣消耗量為()m3。[2007年真題]A.642B.624C.10649D.14550正確答案：B參考解析：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV＝mRgT，可得：P1V1/T1＝P0VN/T0。式中，P0、T0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力與溫度，本題中，P0＝100100Pa，T0＝273K；P1為所給狀態(tài)下的絕對(duì)壓力，等于壓力表讀數(shù)（表壓）與當(dāng)?shù)卮髿鈮褐?，本題中，P1＝100100＋456.3＝100556.3Pa；T1為所給狀態(tài)下的溫度，本題中，T1＝17＋273＝290K；V1、VN分別為所處狀態(tài)下和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煤氣消耗量，本題中，V1＝668.5m3。將已知數(shù)據(jù)代入公式，則標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤氣的消耗量VN＝P1V1T<sub>0/（T1P0）＝100556.3×668.5×273/（290×100100）＝632.18m3。計(jì)算結(jié)果與B項(xiàng)最接近，因此答案選擇B。[單選題]7.有3臺(tái)鍋爐合用一個(gè)煙囪，每臺(tái)鍋爐每秒鐘產(chǎn)生煙氣73m3（已折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的容積）。煙囪出口處的煙氣溫度為100℃，壓力近似等于1.0133×105Pa，煙氣流速為30m/s，則煙囪的出口直徑是()m。[2009年真題]A.3.56B.1.76C.1.66D.2.55正確答案：A參考解析：3臺(tái)鍋爐產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（p為大氣壓，T1＝273K）的煙氣總體積流量為：V1＝73×3＝219m3/s。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，煙囪內(nèi)的煙氣量與鍋爐產(chǎn)生的煙氣量相等。煙氣可作為理想氣體處理。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV＝mRgT，由題意可知，煙囪內(nèi)的壓力近似為大氣壓，則V1/T1＝V2/T2，V2＝T2V1/T1＝（100＋273）×219/273＝299.22m3/s。煙氣的流速v＝30m/s，則煙囪直徑。[單選題]8.0.3標(biāo)準(zhǔn)立方米的氧氣，在溫度t1＝45℃和壓力p1＝103.2kPa下盛于一個(gè)具有可移動(dòng)活塞的圓筒中，先在定壓下對(duì)氧氣加熱，熱力過(guò)程為1-2，然后在定容下冷卻到初溫45℃，過(guò)程為2-3。已知終態(tài)壓力P3＝58.8kPa。若氧氣的氣體常數(shù)Rg＝259.8J/（kg·K），在這兩個(gè)過(guò)程中氧氣與外界交換熱量為()kJ。[2009年真題]A.56.56B.24.2C.26.68D.46.52正確答案：C參考解析：整個(gè)過(guò)程包括定壓加熱和定容冷卻兩個(gè)過(guò)程，氧氣與外界交換的總熱量為兩個(gè)過(guò)程中氧氣與外界交換熱量之和，即Q＝Q1＋Q2。計(jì)算步驟如下：①計(jì)算氧氣質(zhì)量。氧氣為理想氣體，根據(jù)理想氣體方程式pV＝mRgT，則0.3標(biāo)準(zhǔn)立方米的氧氣的質(zhì)量m＝p1V1/（RgT1）＝103200×0.3/（259.8×273）＝0.429kg。②計(jì)算各個(gè)參數(shù)。1-2過(guò)程為定壓過(guò)程，因此p1＝p2＝103.2kPa；2-3過(guò)程為定容過(guò)程，V2＝V3，則狀態(tài)點(diǎn)2的溫度T2＝p2T3/p3＝103.2×（45＋273）/58.8＝558.1K＝285℃。氧氣的定壓比熱容cp＝7Rg/2＝7×259.8/2＝909.3J/（kg·K）＝0.9093kJ/（kg·K），定容比熱容cv＝5Rg/2＝5×259.8/2＝649.5J/（kg·K）＝0.6495kJ/（kg·K）。③1-2定壓過(guò)程中的吸熱量為：Q1＝mcp（T2－T1）＝0.429×0.9093×（285－45）＝93.62kJ。④2-3定容過(guò)程中的吸熱量為：Q2＝mcv（T3－T2）＝0.429×0.6495×（45－285）＝－66.87kJ。⑤計(jì)算總熱量。總熱量Q＝Q1＋Q2＝93.62－66.87＝26.75kJ。計(jì)算結(jié)果與C項(xiàng)最接近，因此答案選擇C。[單選題]9.已知氧氣的表壓為0.15MPa，環(huán)境壓力0.1MPa，溫度123℃，鋼瓶體積0.3m3，則計(jì)算該鋼瓶質(zhì)量的計(jì)算式m＝0.15×106×0.3/（123×8314）中()。[2010年真題]A.一處錯(cuò)誤B.兩處錯(cuò)誤C.三處錯(cuò)誤D.無(wú)錯(cuò)誤正確答案：C參考解析：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程式PV＝mRgT，該鋼瓶中氧氣質(zhì)量的公式為：m＝PV/（RgT）。式中，P為絕對(duì)壓力，本題P＝0.15＋0.1＝0.25MPa；V為體積，本題中V＝0.3m3；Rg為氧氣通用氣體常數(shù)，本題中Rg＝R/M＝8314/32＝259.8J/（kg·K）；T為溫度，本題中T＝123＋273＝396K。因此該鋼瓶中氧氣質(zhì)量的計(jì)算式為：m＝0.25×106×0.3/（396×259.8）。則題干中的計(jì)算式共有三處錯(cuò)誤，為：①壓力不應(yīng)是表壓，而是絕對(duì)壓力；②溫度應(yīng)是熱力學(xué)溫標(biāo)而不是攝氏溫度；③氣體常數(shù)應(yīng)是氧氣的氣體常數(shù)而不是理想氣體常數(shù)。[單選題]10.混合氣體的分容積定律（阿蓋米特定律）是指氣體混合過(guò)程中()。[2019年真題]A.混合氣體體積等于每一成分單獨(dú)處于同樣溫度壓力時(shí)的體積的總和B.混合氣體體積等于每一成分單獨(dú)處于原先溫度壓力時(shí)的體積的總和C.混合氣體的分容積等于每一成分單獨(dú)處于同樣溫度時(shí)的體積D.混合氣體的分容積等于每一成分單獨(dú)處于同樣壓力時(shí)的體積正確答案：A參考解析：混合氣體的分容積定律為：氣體混合物的總體積等于各成分氣體分體積V之和。其中，分體積V指各成分氣體單獨(dú)處于平衡狀態(tài)（P，T）時(shí)的體積。因此，混合氣體體積等于每一成分單獨(dú)處于同樣溫度壓力時(shí)的體積的總和。[單選題]11.在不太高壓力下，實(shí)際氣體狀態(tài)的范德瓦爾斯方程與理想氣體狀態(tài)方程之間的差別是()。[2017年真題]A.分子運(yùn)動(dòng)空間減小，壓力下降B.分子運(yùn)動(dòng)空間減小，壓力增大C.分子運(yùn)動(dòng)空間增大，壓力下降D.都不變正確答案：A參考解析：由于實(shí)際氣體分子本身的體積和分子之間相互作用力的影響，實(shí)際氣體和理想氣體存在偏差。理想氣體每個(gè)分子可自由活動(dòng)空間為Vm，實(shí)際氣體的氣體分子本身具有體積為b，因此分子運(yùn)動(dòng)空間變小，故范德瓦爾斯方程用分子可自由活動(dòng)空間（Vm－b）取代理想狀態(tài)方程中的體積時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)空間減小；由于分子間存在作用力，氣體對(duì)壁面施加的壓力相對(duì)于理想氣體要小。[單選題]12.實(shí)際氣體分子間有作用力且分子有體積，因此同一氣體，在同樣溫度和體積下，若壓力不太高，分別采用理想氣體狀態(tài)方程式計(jì)算得到的壓力P理和實(shí)際氣體狀態(tài)方程式計(jì)算得到的壓力P實(shí)之間關(guān)系為()。[2014年真題]A.p實(shí)≈p理B.p實(shí)＞p理C.p實(shí)＜p理D.不確定正確答案：A參考解析：若考慮存在分子間作用力，氣體對(duì)容器壁面所施加的壓力要比理想氣體的小；而存在分子體積，會(huì)使分子可自由活動(dòng)的空間減小，氣體體積減小從而壓力相應(yīng)稍有增大，因此綜合考慮分子間作用力和分子體積的影響，當(dāng)壓力不太高時(shí)，P實(shí)≈P理。[單選題]13.z壓縮因子法是依據(jù)理想氣體計(jì)算參數(shù)修正后得出實(shí)際氣體近似參數(shù)，下列說(shuō)法中不正確的是()。[2011年真題]A.z＝f（p，T）B.z是狀態(tài)的函數(shù)，可能大于1或者小于1C.z表明實(shí)際氣體偏離理想氣體的程度D.z是同樣壓力下實(shí)際氣體體積與理想氣體體積的比值正確答案：D參考解析：ACD三項(xiàng)，壓縮因子是指在給定狀態(tài)（相同壓力和溫度）下，實(shí)際氣體的質(zhì)量體積和理想氣體的質(zhì)量體積的比值，它是溫度與壓力的函數(shù)，即z＝f（p，T），表明實(shí)際氣體偏離理想氣體的程度；而D項(xiàng)沒(méi)有強(qiáng)調(diào)相同溫度。B項(xiàng)，對(duì)于理想氣體，z＝1；對(duì)于實(shí)際氣體z是狀態(tài)的函數(shù)，它的值可能大于1也可能小于1。[單選題]14.混合氣體的分壓力定律（道爾頓分壓定律）表明，組成混合氣體的各部分理想氣體的參數(shù)滿足下列哪項(xiàng)關(guān)系？()[2018年真題]A.p＝p1＋p2＋…＋pnB.V＝V1＋V2＋…＋VnC.pi＝gi·ρD.νi＝gi·V正確答案：A參考解析：道爾頓分壓定律表述為：混合氣體的總壓力等于各組分氣體分壓力之和，即p＝p1＋p2＋…＋pn。[單選題]15.理想氣體的性質(zhì)可以歸納為除()以外的下列各項(xiàng)。A.遵循克拉貝龍狀態(tài)方程和阿伏伽德羅假說(shuō)B.定壓質(zhì)量熱容和定容質(zhì)量熱容只是溫度的函數(shù)，它們的差值恒等于氣體常數(shù)C.質(zhì)量熱力學(xué)能和質(zhì)量焓都只是溫度的函數(shù)D.質(zhì)量熵與質(zhì)量體積無(wú)關(guān)正確答案：D參考解析：理想氣體狀態(tài)方程又稱克拉貝龍狀態(tài)方程，滿足阿伏伽德羅假說(shuō)。根據(jù)理想氣體模型，理想氣體的熱力學(xué)能和質(zhì)量焓都只是溫度的函數(shù)，與壓力無(wú)關(guān)，但與質(zhì)量體積有關(guān)。理想氣體的定壓質(zhì)量熱容cp和定容質(zhì)量熱容cV都只是溫度的函數(shù)。理想氣體滿足邁耶公式，邁耶公式為：cp－cv＝Rg。因此，定壓質(zhì)量熱容cp和定容質(zhì)量熱容cV的差值恒等于氣體常數(shù)Rg。[單選題]16.氣體模型的下列描述中，()不符合理想氣體模型。A.分子沒(méi)有體積B.分子之間沒(méi)有相互作用力C.分子為完全彈性體D.臨界溫度低于常溫正確答案：D參考解析：理想氣體模型假設(shè)氣體分子是不占體積的質(zhì)點(diǎn)、分子間沒(méi)有相互作用力、分子之間的碰撞是無(wú)動(dòng)量損失的彈性碰撞。D項(xiàng)與理想氣體模型無(wú)關(guān)。[單選題]17.一絕熱剛體容器用隔板分成兩部分。左邊盛有高壓理想氣體，右邊為真空。抽去隔板后，容器內(nèi)的氣體溫度將()。A.升高B.降低C.不變D.無(wú)法確定正確答案：C參考解析：此過(guò)程為自由膨脹過(guò)程。該過(guò)程為絕熱過(guò)程（Q＝0），且與外界無(wú)功量交換（W＝0），所以根據(jù)熱力學(xué)第一定律Q＝ΔU＋W，熱力學(xué)能變化量ΔU＝0，即抽去隔板前后狀態(tài)總內(nèi)能不變。又因?yàn)槔硐霘怏w的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)，而前后狀態(tài)內(nèi)能并未發(fā)生改變，所以容器內(nèi)氣體溫度不變。[單選題]18.某種理想氣體，氣體常數(shù)Rg＝0.277kJ/（kg·K），絕熱指數(shù)k＝1.384，則cv＝()。A.0.116kJ/（kg·K）B.0.998kJ/（kg·K）C.0.393kJ/（kg·K）D.0.721kJ/（kg·K）正確答案：D參考解析：理想氣體cp與cv的關(guān)系式為：cp－cv＝Rg。絕熱指數(shù)的公式為：k＝cp/cv＝（Rg＋cv）/cv。因此，定壓比熱容cv＝Rg/（k－1）＝0.277/（1.384－1）＝0.721kJ/（kg·K）。[單選題]19.某理想氣體經(jīng)歷了一個(gè)內(nèi)能不變的熱力過(guò)程，則該過(guò)程中工質(zhì)的焓變()。A.大于零B.等于零C.小于零D.不確定正確答案：B參考解析：理想氣體的內(nèi)能和焓均是溫度的單值函數(shù)，因此內(nèi)能不變的熱力過(guò)程即為溫度不變的熱力過(guò)程，所以該過(guò)程焓變?yōu)榱?。[單選題]20.道爾頓分壓定律適用于()。A.理想氣體B.非理想氣體C.所有氣體D.實(shí)際氣體正確答案：A參考解析：道爾頓分壓定律適用于理想氣體。對(duì)于實(shí)際氣體，由于分子間作用力的存在，道爾頓分壓定律將出現(xiàn)偏差。[單選題]21.2kg氧氣與5kg某種未知理想氣體混合?；旌蠚怏w的體積為4m3，壓力為3×105Pa，溫度為283.69K。該未知?dú)怏w的氣體常數(shù)為()J/（kg·K）。氧氣被視為理想氣體。A.742.3B.103.6C.259.8D.288.1正確答案：A參考解析：兩種成分氣體混合的摩爾質(zhì)量公式為：M＝x1M1＋x2M2。已知混合物的狀態(tài)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程式pV＝（m/M）RT，則該混合物的摩爾質(zhì)量M＝mRT/（pV）＝（2＋5）×8314×283.69/（3×105×4）＝13.76g/mol。氧氣的摩爾質(zhì)量百分比x1＝n1/n＝（2000/32）/（7000/13.76）＝0.123，未知?dú)怏w的摩爾質(zhì)量百分比x<sub>2＝1－x1＝1－0.123＝0.877。因此，該