公用設備工程師-專業(yè)基礎（暖通空調、動力）-工程熱力學-1.4氣體性質

公用設備工程師-專業(yè)基礎（暖通空調、動力）-工程熱力學-1.4氣體性質[單選題]1.理想氣體混合物中，O2的質量分數(shù)為26%，N2的質量分數(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：由題設條件知，該氣體的摩爾質量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。計算結果與A項最為接近。[單選題]3.把空氣作為理想氣體，當其中O2的質量分數(shù)為21%，N2的質量分數(shù)為78%，其他氣體的質量分數(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)空氣中氧氣和氮氣的摩爾質量，忽略其他氣體，可求得空氣的摩爾質量為：M空＝x氧氣×M氧氣＋x氮氣×M氮氣＝0.21×32＋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氣和氧氣都是雙原子分子，因此空氣可認為是雙原子氣體，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）。由于在計算空氣摩爾質量時忽略了其他1%的氣體，因此實際空氣摩爾質量M空比28.56g/mol略大，實際氣體常數(shù)Rg略小于291J/（kg·K），則實際定壓比熱略小于1018.5J/（kg·K）。綜上所述，答案選擇C項。[單選題]4.理想氣體的p－V－T關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：對理想氣體狀態(tài)方程pV＝nRT兩邊進行微分，得到：pdV＋Vdp＝nRdT。對等式兩邊同時除以nRT，再利用理想氣體狀態(tài)方程pV＝nRT的關系即可得出：dp/p＋dV/V＝dT/T。[單選題]5.鋼瓶內理想氣體的計算公式p1v1/T1＝p2v2/T2可適用的范圍是()。[2013年真題]A.準靜態(tài)過程B.可逆過程C.絕熱過程D.任意過程后的兩個平衡態(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）。該方程與工質經(jīng)歷的熱力過程無關，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?shù)卮髿鈮毫?00.1kPa，標準狀態(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為標準狀態(tài)下的壓力與溫度，本題中，P0＝100100Pa，T0＝273K；P1為所給狀態(tài)下的絕對壓力，等于壓力表讀數(shù)（表壓）與當?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)下和標準狀態(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，則標準狀態(tài)下煤氣的消耗量VN＝P1V1T<sub>0/（T1P0）＝100556.3×668.5×273/（290×100100）＝632.18m3。計算結果與B項最接近，因此答案選擇B。[單選題]7.有3臺鍋爐合用一個煙囪，每臺鍋爐每秒鐘產(chǎn)生煙氣73m3（已折算到標準狀態(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臺鍋爐產(chǎn)生的標準狀態(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)質量守恒定律，煙囪內的煙氣量與鍋爐產(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標準立方米的氧氣，在溫度t1＝45℃和壓力p1＝103.2kPa下盛于一個具有可移動活塞的圓筒中，先在定壓下對氧氣加熱，熱力過程為1-2，然后在定容下冷卻到初溫45℃，過程為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），在這兩個過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：整個過程包括定壓加熱和定容冷卻兩個過程，氧氣與外界交換的總熱量為兩個過程中氧氣與外界交換熱量之和，即Q＝Q1＋Q2。計算步驟如下：①計算氧氣質量。氧氣為理想氣體，根據(jù)理想氣體方程式pV＝mRgT，則0.3標準立方米的氧氣的質量m＝p1V1/（RgT1）＝103200×0.3/（259.8×273）＝0.429kg。②計算各個參數(shù)。1-2過程為定壓過程，因此p1＝p2＝103.2kPa；2-3過程為定容過程，V2＝V3，則狀態(tài)點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定壓過程中的吸熱量為：Q1＝mcp（T2－T1）＝0.429×0.9093×（285－45）＝93.62kJ。④2-3定容過程中的吸熱量為：Q2＝mcv（T3－T2）＝0.429×0.6495×（45－285）＝－66.87kJ。⑤計算總熱量?？偀崃縌＝Q1＋Q2＝93.62－66.87＝26.75kJ。計算結果與C項最接近，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，則計算該鋼瓶質量的計算式m＝0.15×106×0.3/（123×8314）中()。[2010年真題]A.一處錯誤B.兩處錯誤C.三處錯誤D.無錯誤正確答案：C參考解析：根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程式PV＝mRgT，該鋼瓶中氧氣質量的公式為：m＝PV/（RgT）。式中，P為絕對壓力，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量的計算式為：m＝0.25×106×0.3/（396×259.8）。則題干中的計算式共有三處錯誤，為：①壓力不應是表壓，而是絕對壓力；②溫度應是熱力學溫標而不是攝氏溫度；③氣體常數(shù)應是氧氣的氣體常數(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）是指氣體混合過程中()。[2019年真題]A.混合氣體體積等于每一成分單獨處于同樣溫度壓力時的體積的總和B.混合氣體體積等于每一成分單獨處于原先溫度壓力時的體積的總和C.混合氣體的分容積等于每一成分單獨處于同樣溫度時的體積D.混合氣體的分容積等于每一成分單獨處于同樣壓力時的體積正確答案：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指各成分氣體單獨處于平衡狀態(tài)（P，T）時的體積。因此，混合氣體體積等于每一成分單獨處于同樣溫度壓力時的體積的總和。[單選題]11.在不太高壓力下，實際氣體狀態(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.分子運動空間減小，壓力下降B.分子運動空間減小，壓力增大C.分子運動空間增大，壓力下降D.都不變正確答案：A參考解析：由于實際氣體分子本身的體積和分子之間相互作用力的影響，實際氣體和理想氣體存在偏差。理想氣體每個分子可自由活動空間為Vm，實際氣體的氣體分子本身具有體積為b，因此分子運動空間變小，故范德瓦爾斯方程用分子可自由活動空間（Vm－b）取代理想狀態(tài)方程中的體積時，分子運動空間減?。挥捎诜肿娱g存在作用力，氣體對壁面施加的壓力相對于理想氣體要小。[單選題]12.實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)方程式計算得到的壓力P理和實際氣體狀態(tài)方程式計算得到的壓力P實之間關系為()。[2014年真題]A.p實≈p理B.p實＞p理C.p實＜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，氣體對容器壁面所施加的壓力要比理想氣體的??；而存在分子體積，會使分子可自由活動的空間減小，氣體體積減小從而壓力相應稍有增大，因此綜合考慮分子間作用力和分子體積的影響，當壓力不太高時，P實≈P理。[單選題]13.z壓縮因子法是依據(jù)理想氣體計算參數(shù)修正后得出實際氣體近似參數(shù)，下列說法中不正確的是()。[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表明實際氣體偏離理想氣體的程度D.z是同樣壓力下實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，壓縮因子是指在給定狀態(tài)（相同壓力和溫度）下，實際氣體的質量體積和理想氣體的質量體積的比值，它是溫度與壓力的函數(shù)，即z＝f（p，T），表明實際氣體偏離理想氣體的程度；而D項沒有強調相同溫度。B項，對于理想氣體，z＝1；對于實際氣體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)滿足下列哪項關系？()[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.理想氣體的性質可以歸納為除()以外的下列各項。A.遵循克拉貝龍狀態(tài)方程和阿伏伽德羅假說B.定壓質量熱容和定容質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.質量熱力學能和質量焓都只是溫度的函數(shù)D.質量熵與質量體積無關正確答案：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。根據(jù)理想氣體模型，理想氣體的熱力學能和質量焓都只是溫度的函數(shù)，與壓力無關，但與質量體積有關。理想氣體的定壓質量熱容cp和定容質量熱容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，定壓質量熱容cp和定容質量熱容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.分子沒有體積B.分子之間沒有相互作用力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：理想氣體模型假設氣體分子是不占體積的質點、分子間沒有相互作用力、分子之間的碰撞是無動量損失的彈性碰撞。D項與理想氣體模型無關。[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，容器內的氣體溫度將()。A.升高B.降低C.不變D.無法確定正確答案：C參考解析：此過程為自由膨脹過程。該過程為絕熱過程（Q＝0），且與外界無功量交換（W＝0），所以根據(jù)熱力學第一定律Q＝ΔU＋W，熱力學能變化量ΔU＝0，即抽去隔板前后狀態(tài)總內能不變。又因為理想氣體的內能只是溫度的函數(shù)，而前后狀態(tài)內能并未發(fā)生改變，所以容器內氣體溫度不變。[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)歷了一個內能不變的熱力過程，則該過程中工質的焓變()。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：理想氣體的內能和焓均是溫度的單值函數(shù)，因此內能不變的熱力過程即為溫度不變的熱力過程，所以該過程焓變?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。對于實際氣體，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。該未知氣體的氣體常數(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量M＝mRT/（pV）＝（2＋5）×8314×283.69/（3×105×4）＝13.76g/mol。氧氣的摩爾質量百分比x1＝n1/n＝（2000/32）/（7000/13.76）＝0.123，未知氣體的摩爾質量百分比x<sub>2＝1－x1＝1－0.123＝0.877。因此，該