发布时间 : 星期一 文章第2章 理想气体的性质更新完毕开始阅读f68d0dd6964bcf84b8d57b8a
查表得 CpM0,N2?29.08kJ/kmol·K，CpM0,CO2?37.19kJ/kmol·K
?335.430.611?1.471???SM?0.10550.611?29.08ln?8.314ln???3732?? ?335.430.611?1.471????0.389??37.19ln?8.314ln??2931???
=1.055×[0.611×(-3.0873+0.6501)+0.389×(5.0296+4.6411)]
=0.6265kJ/K 讨论：
（1）求混合后的温度是工程上常遇的问题，通常混合过程不对外作功，又可作为绝热处理时，根据热力学第一定律可得到ΔU=0，从而可求得理想气体混合后的温度。
（2）已知理想气体混合前后的温度，就可求取焓的变化。可是要确定熵变还得知道混合前后压力的变化。值得注意的是，不同气体混合后,求各组元熵变时，混合的压力应取该组元的分压力。
（3）计算结果说明混合后熵增加了。这里提出两个问题供思考：一是根据题意绝热容器与外界无热量交换，是否可根据熵的定义式得到ΔS=0？二是为什么混合过程使熵增加？混合后熵增是必然的，或是说熵也可能不增加，或者是熵减的混合，后一问题留待读者在学习过热力学第二定律后思考。 2.4 思考及练习题
1．某内径为15.24cm的金属球抽空后放后在一精密的天平上称重，当填充某种气体至7.6bar后又进行了称重，两次称重的重量差的2.25g，当时的室温为27℃，试确定这里何种理想气体。
2．通用气体常数和气体常数有何不同？
3．混合气体处于平衡状态时，各组成气体的温度是否相同，分压力是否相同。
4．混合气体中某组成气体的千摩尔质量小于混合气体的千摩尔质量，问该组成气体在混合气体中的质量成分是否一定小于容积成分，为什么。
5．设计一个稳压箱来储存压缩空气,要求在工作条件下(压力为0.5-0.6Mpa,温度为40-60℃),至少能储存15kg空气,试确定稳压箱的体积.
?t?25C，压力pb=1bar，其内的真b6．盛有氮气的电灯泡内，当外界温度
?pt?160C，而柱形部分v1空度=0.2bar。通电稳定后，灯泡内球形部分的温度
?33的温度t2?70C。假定灯泡球形部分容积为90cm，柱形部分容积为15cm，
是求在稳定情况下灯泡内的压力。
7．汽油机气缸中吸入的是汽油蒸气和空气的混合物，其压力为94000Pa，混合物中汽油的质量成分为5%，已知汽油的分子量是114，求混合气体的千摩尔质量、气体常数及混合气体中汽油蒸气的分压力
8．将空气视为理想气体，并取比热定值，试在u-v、u-p、u-T等参数坐标图上，示出下列过程的过程线：定容加热过程；定压加热过程；定温加热过程。
9．将空气视为理想气体，若已知u，h，或u，T，能否确定它的状态？为什么？
??u???u??????0???0?p?v10．对于理想气体，实验证明其??T，试推证其??T。 11．气体的比热与过程特征有关，为什么还称cp、cv为状态参数？ 12．理想气体的比热比k，受哪些因素影响？如果气体温度升高，k值如何变化？如果某气体的定容比热cv0???bT，试导出k与温度T的函数关系。
13．把氧气压入容器为3m3的储气罐里，气罐内起始表压力pc1=50kPa，终了时表压力pc2=0.3Mpa，温度由t1=45℃增加t2=70℃，试求被压入氧气的质量。当时当地大气压pc=0.1Mpa
14．有一储气筒，其容积为9.5m3，筒内空气压力为0.1Mpa，温度20℃。现有压气机向筒内充气，压气机每分钟吸气0.2m3，大气温度为20℃，压力为1bar。试求筒内压达到0.8Mpa而温度仍为20℃所需的时间。
15．容积为3m3的刚性容器内，盛有分子量为44的某种气体，其初始压力
p1=8bar，温度t1=47℃，由于气体泄漏，终了时气体压力p2=3bar，温度t2=27℃。试计算：（1）泄漏的气体为多少公斤？多少千摩尔？（2）所泄漏的气体若在1bar及17℃的条件下占有多大容积？
16．两个相同的容器都装有氢气，如图2.2管中用一水银滴作活塞，当左边容器的温度为0℃，而右边温度为20℃，水银滴刚好在管的中央而维持平衡。
H2 H2 图2.2
（1）若左边气体温度由0℃升高至10℃时，水银滴是否会移动？ （2）如左边升高到10℃，而右边升高到30℃，水银滴是否会移动？ 17．若刚性容器内原先贮有压力为0.4Mpa的压缩空气0.1 m3，而橡皮气球内有压力为0.15MPa的空气0.1 m3。两者的温度与环境温度相同，等于25℃。现把两者相连，其内部压力最后将相同，如果橡皮气球内空气的压力正比于它的体积，而且空气温度维持25℃不变，试求终态时的压力和气球体积。
18．发动机气缸里压缩空气的表压力p01=50KPa，若在定温下将气体的体积减少一半，试求压力表所指示的汽内的压力。大气压力为p0=103kPa。
19．锅炉燃烧产物在烟囱底中的温度250℃，到烟囱顶部时温度降为100℃，不计顶底两截面间压力的微小变化，如欲气体以相同的速度流经顶、底两截面，试求顶底两截面面积比。
20．压力为14.6Mpa，温度为60℃的某气体1 m3，流经吸附物时被部分吸附，余下部分的体积为0.06 m3，压力如前，但温度升高到70℃，试问吸附物吸收的气体是原有气体体积的百分之几？
2.5 自测题
一、是非题
1．当某一过程完成后,如系统能沿原路线反向进行回复到初态,则上述过程称为可逆过程。( )
2．只有可逆过程才能在p-v图上描述过程进行轨迹。( )
3．可逆过程一定是准静态过程,而准静态过程不一定是可逆过程。( ) 4．气体克服外界环境压力psur而膨胀,其容积变化dv,则膨胀功?W=psurdv 5．梅耶公式Cp?Cv=R也能适用于实际气体。( )
6．混合气体中容积成分较大的组分,则其摩尔成分也较大。( ) 7．压力表读值发生变化,说明工质的热力状态也发生了变化。( ) 8．气体常数与气体的种类及所处的状态均无关。( )
9．理想气体Cp和Cv都是T的函数, 所以Cp-Cv也是T的函数。（ ）
3?10．向1m的气体加热使其温度升高1C,所需要的热量是气体密度与质量
比热的乘积。( )
二、选择题
1．准静态过程与可逆过程的特点是（ ） A) 都是一系列平衡状态所组成，无差别 B) 缓慢进行的准静态过程就是可逆过程
C) 没有任何耗散损失的准静态过程就是可逆过程。 2．外界(或环境)的定义是指（ ） A) 与系统发生热交换的热源 B) 与系统发生功交换的功源
C) 系统边界之外与系统发生联系的一切物体。 3．不同的混合气体的摩尔容积（ ） A) 在相同的状态下相等 B) 在相同的状态下不相等 C) 决定于混合气体的摩尔成分 D) 决定于混合气体的总质量
4．系统进行一个不可逆绝热膨胀过程后，欲使系统回复到初态，系统需要进行一个( )
A) 可逆绝热压缩过程； B) 不可逆绝热压缩过程； C) 边压缩边吸热过程； D) 边压缩边放热过程。 5．MCp?MCv的数值是（ ）
A) 与状态有关； B) 与气体性质有关； C) 与过程有关； D) 常数。
三、填空题
1．在热力过程中，强度性参数起_____作用；广度性参数起_____作用。 2．理想气体实际上是实际气体的压力 。或比容 时极限状态的气体 3．在混合气体中,质量成份较大的组分,其摩尔成份 。
4．混合气体已知gi，则其气体常数的表达式为 ，混合气体已知ri，则其气体常数的表达式为 。
5．工程热力学中,通常系统可由 、 和 三种方式与外界进行能量交换。
四、名词解释
理想气体 定压比热 通用气体常数 梅耶公式及适用条件
五、计算题
?31．压缩机每分钟自外界吸入温度为25C,压力为0.1Mpa的空气2m,充入
3容积为8.5m的储气罐内，设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问20分钟后空气压缩机可将罐内的表压力提高到多少，设充气过程中气罐内温度始终保持不变。
?2．在一直径为50cm的气缸中有一个可移动的活塞，内存有2bar,18C的理3?想气体0.2m，在定压下如温度上升200C，求膨胀功及活塞移动的距离
3．50kg废气和75kg空气混合，已知废气的质量成分gco2=0.14，go2=0.06，
gH2O=0.05，gN2=0.75，空气的质量成分go2=0.232， gN2=0.768，混合气体P=1bar,T=300K，求混合气体的比容