气体动力学基础试题与答案
气体动力学基础答案
气体动力学基础答案1. 什么是气体动力学？气体动力学是研究气体在力的作用下及热力学条件下的运动规律和性质的学科。
它主要研究气体的物理性质、状态方程以及气体的运动、扩散和传热等过程。
2. 描述气体的状态有哪些基本参数？气体的状态可以由以下几个基本参数来描述：•压力（P）：指气体分子对容器壁的撞击给容器壁单位面积上的力，通常以帕斯卡（Pascal）表示。
•体积（V）：指气体所占据的空间大小，通常以立方米（m³）表示。
•温度（T）：指气体的热度，通常以开尔文（Kelvin）表示。
•物质量（n）：指气体中的物质量，通常以摩尔（mol）表示。
这些参数可以通过状态方程来描述气体的状态，常见的状态方程有理想气体状态方程（PV=nRT）和范德瓦尔斯状态方程。
3. 什么是理想气体状态方程？理想气体状态方程是描述理想气体状态的数学公式，由理想气体定律得到。
理想气体状态方程可以表示为PV=nRT，其中P表示气体的压力，V表示气体的体积，n表示气体的物质量（摩尔数），R表示气体常量，T表示气体的温度（开尔文）。
理想气体状态方程可以用于描述气体的状态和变化，例如计算气体的压力、体积和温度的关系以及计算气体的摩尔数等。
4. 理想气体状态方程适用的条件有哪些？理想气体状态方程适用于以下条件下的气体：•气体分子之间不存在相互作用力；•气体分子之间的体积可以忽略；•气体分子之间的碰撞是完全弹性碰撞；•气体分子之间的相互作用不会受到温度的影响。
在实际情况下，很多气体都可以近似看作是理想气体，特别是在低密度、高温度的条件下。
但在高密度、低温度的情况下，气体分子之间的相互作用力会变得更加显著，此时理想气体状态方程将不再适用，需使用修正的状态方程进行计算。
5. 范德瓦尔斯状态方程是什么？范德瓦尔斯状态方程是对理想气体状态方程的修正，考虑了气体分子之间的相互作用力和气体分子的体积。
范德瓦尔斯状态方程可以表示为： \[ (P + \frac{an2}{V2})(V - nb) = nRT \] 其中P表示气体的压力，V表示气体的体积，n表示气体的物质量（摩尔数），R表示气体常量，T表示气体的温度（开尔文），a和b是范德瓦尔斯常量。
《大学物理》第8章气体动理论练习题及答案
《大学物理》第8章气体动理论练习题及答案练习1一、选择题1. 在一密闭容器中，储有A、B、C三种理想气体，处于平衡状态。
A种气体的分子数密度为n1，它产生的压强为p1，B种气体的分子数密度为2n1，C种气体的分子数密度为3n1，则混合气体的压强p为( )A. 3p1;B. 4p1;C. 5p1;D. 6p1.2. 若理想气体的体积为V，压强为p，温度为T，一个分子的质量为m，k为玻尔兹曼常量，R为普适气体常量，则该理想气体的分子数为( )A. pVm⁄； B. pVkT⁄； C. pV RT⁄； D. pV mT⁄。
3. 一定量某理想气体按pV2=恒量的规律膨胀，则膨胀后理想气体的温度( )A. 将升高；B. 将降低；C. 不变；D. 升高还是降低，不能确定。
二、填空题1. 解释下列分子动理论与热力学名词：(1) 状态参量：；(2) 微观量：；(3) 宏观量：。
2. 在推导理想气体压强公式中，体现统计意义的两条假设是：(1) ；(2) 。
练习2一、选择题1. 一个容器内贮有1摩尔氢气和1摩尔氦气，若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p 1和p 2，则两者的大小关系是 ( )A. p 1>p 2；B. p 1<p 2；C. p 1=p 2；D. 不能确定。
2. 两瓶不同种类的理想气体，它们的温度和压强都相同，但体积不同，则单位体积内的气体分子数为n ，单位体积内的气体分子的总平动动能为E k V ⁄，单位体积内的气体质量为ρ，分别有如下关系 ( )A. n 不同，E k V ⁄不同，ρ不同；B. n 不同，E k V ⁄不同，ρ相同；C. n 相同，E k V ⁄相同，ρ不同；D. n 相同，E k V ⁄相同，ρ相同。
3. 有容积不同的A 、B 两个容器，A 中装有刚体单原子分子理想气体，B 中装有刚体双原子分子理想气体，若两种气体的压强相同，那么，这两种气体的单位体积的内能E A 和E B 的关系( )A. E A <E B ；B. E A >E B ；C. E A =E B ；D.不能确定。
空气动力学基础及飞行原理笔试题
空气动力学基础及飞行原理笔试题1绝对温度的零度是：CA -273℉B -273KC -273℃D 32℉2 空气的组成为CA 78％氮，20％氢和2％其他气体B 90％氧，6％氮和4％其他气体C78％氮，21％氧和1％其他气体 D 21％氮，78％氧和1％其他气体3 流体的粘性系数与温度之间的关系是? BA液体的粘性系数随温度的升高而增大。
B气体的粘性系数随温度的升高而增大。
C液体的粘性系数与温度无关。
D气体的粘性系数随温度的升高而降低。
4 在大气层内，大气密度：CA在同温层内随高度增加保持不变。
B随高度增加而增加。
C随高度增加而减小。
D随高度增加可能增加，也可能减小。
5 在大气层内，大气压强：BA随高度增加而增加。
B随高度增加而减小。
C在同温层内随高度增加保持不变。
C随高度增加可能增加，也可能减小。
6 增出影响空气粘性力的主要因素 B CA空气清洁度B速度梯度C空气温度D相对湿度7 对于空气密度如下说法正确的是BA空气密度正比于压力和绝对温度B空气密度正比于压力，反比于绝对温度C空气密度反比于压力，正比于绝对温度D空气密度反比于压力和绝对温度8 “对于音速．如下说法正确的是”CA只要空气密度大，音速就大”B“只要空气压力大，音速就大“C”只要空气温度高．音速就大”D“只要空气密度小．音速就大”9 假设其他条件不变，空气湿度大：BA空气密度大，起飞滑跑距离长B空气密度小，起飞滑跑距离长C空气密度大，起飞滑跑距离短D空气密度小，起飞滑跑距离短10一定体积的容器中。
空气压力DA与空气密度和空气温度乘积成正比B与空气密度和空气温度乘积成反比C与空气密度和空气绝对湿度乘积成反比D与空气密度和空气绝对温度乘积成正比11 一定体积的容器中．空气压力DA与空气密度和摄氏温度乘积成正比B与空气密度和华氏温度乘积成反比C与空气密度和空气摄氏温度乘积成反比D与空气密度和空气绝对温度乘积成正比12 对于露点温度如下说法正确的是BCA“温度升高，露点温度也升高”B相对湿度达到100％时的温度是露点温度C“露点温度下降，绝对湿度下降”D露点温度下降，绝对湿度升高“13”对于音速，如下说法正确的是”ABA音速是空气可压缩性的标志B空气音速高，粘性就越大C音速是空气压力大小的标志D空气速度是空气可压缩性的标志14国际标准大气的物理参数的相互关系是：BA温度不变时,压力与体积成正比B体积不变时，压力和温度成正比C压力不变时，体积和温度成反比D密度不变时．压力和温度成反比15国际标准大气规定海平面的大气参数是：BA. P=1013 psi T=15℃ρ=1.225kg／m3B. P=1013 hPa T=15℃ρ=1.225kg／m3C. P=1013 psi T＝25℃ρ=1.225 kg／m3D. P=1013 hPa T＝25℃ρ=0.6601 kg／m3 16在温度不变情况下，空气的密度与压力的关系? AA与压力成正比。
气体热力学动力学化学平衡练习及答案
气体热力学动力学化学平衡练习及答案第一章2008-1-4气体热力学动力学化学平衡练习一、选择题1. H2(g) + O2(g) H2O(l) 的Q p与Q V之差(kJ·mol-1)是………………………（）(A) -3.7 (B) 3.7 (C) 1.2 (D) -1.22. 某基元反应2A + B = C + D，若其反应速率表示式可以是：(1) d(C) / d t = k1(A)2(B)或(2) -d(A) / d t = k2(A)2(B)或(3) 加催化剂后d(C) / d t = k3(A)2(B)则这些速率常数k之间的关系是…………………………………………………………（）(A) k1 = k2 = k3(B) k1¹k2¹k3(C) k1 = k2¹k3(D) k1 = k3¹k23. 反应H2(g) + Br2(g) 2HBr(g) 的K c = 1.86。
若将3 mol H2，4 mol Br2和5 mol HBr 放在10 dm3烧瓶中，则……………………………………………………………………（）(A) 反应将向生成更多的HBr方向进行(B) 反应向消耗H2的方向进行(C) 反应已经达到平衡(D) 反应向生成更多Br2的方向进行4. 如果体系经过一系列变化，最后又变到初始状态，则体系的………………………（）(A) Q= 0 W= 0 ΔU = 0 ΔH= 0(B) Q¹ 0 W¹ 0 ΔU= 0 ΔH= Q(C) Q= WΔU= Q- WΔH= 0(D) Q¹WΔU= Q- WΔH= 05. 某化学反应的速率常数的单位是(时间)-1，则反应是………………………………（）(A) 零级反应(B) 三级反应(C) 二级反应(D) 一级反应6. 已知N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)；N2(g) + H2(g) NH3(g) 和N2(g) + H2(g) 2/3NH3(g) 的平衡常数分别为K1、K2和K3，则它们的关系是…（）(A) K1= K2= K3(B) K1= (K2)2= (K3)3(C) K1= K2= K3(D) K1= (K2)1/2= (K3)1/37. 对于一个确定的化学反应来说，下列说法中正确的是………………………………（）(A) 越负，反应速率越快(B) 越负，反应速率越快(C) 活化能越大，反应速率越快(D) 活化能越小，反应速率越快8. 下列说法不正确的是…………………………………………………………………（）(A) 基元反应的反应级数等于反应分子数(B) 反应级数为分数的反应一定是非基元反应(C) 吸热反应一定是活化能较高的反应，放热反应一定是活化能较低的反应(D) 温度升高，有效碰撞的概率增大，反应速率增大9. 化合物A有三种不同的水合物，它们的脱水反应的K p分别为：A·3H2O(s) = A·2H2O(s) + H2O(g) K p1A·2H2O(s) = A·H2O(s) + H2O(g) K p2A·H2O(s) = A(s) + H2O(g) K p3为了使A·2H2O晶体保持稳定(不发生风化与潮解) ，容器中水蒸气压力应为…（）(A) > K p(B) 必须恰好等于K p1(C) 必须恰好等于K p2(D) K p1> >K p210.均相催化剂加速化学反应的原因是…………………………………………………（）(A) 降低了正反应的活化能，升高了逆反应的活化能，使化学平衡向正反应方向移动，因而加速了化学反应(B) 催化剂参加了化学反应，改变了反应历程，降低了反应活化能，因而加速了化学反应(C) 改变了反应的自由焓变，即使ΔG变为负值，ΔG越负，正反应越易进行，因而加速了化学反应(D) 使反应物分子之间的碰撞次数增加，从而提高了反应速率11. 某放射性元素净重8 g，它的半衰期为10天，则40天后其净重为………………（）(A) 4 g (B) 2 g (C) 1 g (D) 0.5 g12.某温度时，化学反应A + B A2B的平衡常数K= 1 ´ 104，那么在相同温度下，反应A2B 2A +B 的平衡常数为…………………………………………………（）(A) 1 ´ 104(B) 1 ´ 100(C) 1 ´ 10-4(D) 1 ´ 10-813. 已知Zn(s) + O2(g) = ZnO(s) 1= -351.5 kJ·mol-1Hg(l) + O2(g) = HgO(s，红) 2= -90.8 kJ·mol-1则Zn(s) + HgO(s，红) = ZnO(s) + Hg(l) 的为(kJ·mol-1)…………………（）(A) 442.3 (B) 260.7 (C) -260.7 (D) -442.314. 某反应的速率常数k= 4.62 ´10-2min-1，又初始浓度为0.1 mol·dm-3，则该反应的半衰期为…………………………………………………………………………………………（）(A) min (B) 15 min(C) 30 min (D) 条件不够无法计算15. 在合成氨反应达到平衡时，有a mol N2(g)，b mol H2(g)，c mol NH3(g)。
气体动力学课后习题答案
气体动力学课后习题答案【篇一：气体动力学复习题】、单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。
2、流体运动时内部产生切应力的这种性质叫做流体的黏性。
3、牛顿内摩擦定律表明，流体中的内应力与速度梯度成正比，比例系数即为与流体种类相关的动力粘度。
4、流体静压力是一个有大小、方向、合力作用点的矢量，它的大小和方向都与其受压面密切相关。
5、流体静压强的两个重要特性包括：①流体静压强的方向总是垂直且指向该作用面的，即沿着平面的内法线方向；②流体静止内部任一点处流体静压强在各方向等值。
6、流体中压强相等的各点组成的面称为等压面。
7、等压面具有以下几个重要特性：①等压面也是等势面；②在平衡的流体中通过每一点的等压面必与该点所受的质量力互相垂直；③两种不想混合平衡流体的交界面必然是等压面。
8、流体静力学基本方程的物理意义是，在静止的不可压缩均质重力流体中，任何一点的压强势能和位置势能之和是常数，即总势能保持不变。
9、流体静力学基本方程的几何意义是，在重力作用下的连续、均质、不可压缩流体中，静水头线和计示静水头线均为水平线。
10、以完全真空为基准计量的压强为绝对压强。
11、以当地大气压为基准计量的压强为计示压强。
12、静止液体中，作用在平面上的合力，等于作用在该平面几何中心点处的静压强与该平面面积的乘积。
13、液体作用在曲面上总压力的垂直分力等于压力体的液体重力。
14、请写出静止液体作用在曲面上总压力的水平分力和垂直分力的表达式，并说明每个符号的意义。
15、液体作用在沉没物体上的总压力方向垂直向上，大小等于沉没物体所排开的重量，称它为浮力。
16、流动参量不随时间变化的流动就是定常流动。
17、在不可压缩流体中，流线皆为平行直线的流动为均匀流。
18、均匀流具有下列性质：①各质点的流速相互平行，有效断面为一平面；②位于同意流线上的各个质点速度相等；③沿流程各有效断面上流速分布相同，但同一有效断面上各点的流速并不相等；④各质点的迁移加速度皆为零，如流动是均匀的定常流，那么各质点的加速度为零；⑤有效断面上压强分布规律与静止流体相同。
空气动力学与热学基础试题一及答案
空⽓动⼒学与热学基础试题⼀及答案试题⼀⼀、填空题（每空1分，共30分）１、⼀个标准⼤⽓压= ㎜Hg ≈ Pa= bar，⼀个⼯程⼤⽓压= ㎜HO≈ Pa 。
22、完全⽓体是指的⽓体，⼀般情况下只要是压⼒不和温度不的⽓体都可以当作完全⽓体。
3、通⽤⽓体常数（µR）≈（J/mol·K）。
4、平衡状态必须满⾜的三个条件是、和。
5、热⼒循环中体系对外界所做的功?=dw。
6、马赫数的定义式为，它是⽓流的衡量指标。
飞机飞⾏马赫数的定义为。
7、空速管是应⽤⽅程的原理制成的。
8、飞机机翼的迎⾓是指，在时为正，时为负。
9、后掠机翼由于后掠⾓的存在会产⽣效应和效应，其主要原因是。
10、在细长三⾓翼上产⽣的升⼒有和两部分，其中的变化与迎⾓成⾮线性关系。
11、飞机保持平飞所必须满⾜的两个运动⽅程是和。
12、在保持其它条件不变时，螺旋桨的拉⼒随飞机飞⾏速度的增⼤⽽，随发动机转速增⼤⽽。
⼆、判断题（每⼩题1分，共10分）1、热量只能从温度⾼的物体传给温度低的物体。
（）2、各种完全⽓体在同温同压下的体积相等。
（）3、完全⽓体在等温变化过程中从外界吸⼊的热量全部⽤来对外界做功。
（）4、所有⼯作于两个定温热源之间的热机，热效率相等。
（）5、变截⾯管流中，⽓流在管道⾯积⼩的地⽅流速快，⽽在管道⾯积⼤的地⽅流速慢。
（）6、⽓流的滞⽌参数就是⽓流速度为零的参数。
（）7、拉伐尔管的最⼩截⾯就是临界截⾯。
（）8、飞机的升⼒随着飞⾏速度的增⼤⽽增⼤。
（）9、在⼀定的⾼度和⼀定的迎⾓时，飞机只能以⼀定飞⾏速度平飞。
（）10、飞机具有速度稳定性的条件是：飞⾏速度增⼤时，升⼒增⼤，飞⾏速度减⼩时，升⼒减⼩。
（）三、简答题（每⼩题5分，共30分）１、请写出飞机极线图中A、B、C三点所对应的迎⾓及其定义。
2、什么叫做状态量和过程量？在我们学习过的参数中各列举两个状态量和过程量。
3、⾳速的定义是什么？写出⾳速的两种形式的计算公式，影响⾳速⼤⼩的因素有哪些?4、激波形成的条件是什么？它按形状可以分为哪⼏种？它们的强度哪个最强？并⽰意地画出各⾃的形状.5、什么叫做飞机的临界马赫数？其物理意义是什么？并说明为何后掠机翼的临界马赫数⽐平直机翼的临界马赫数⼤的原因.6、分别写出总温、总压与静温、静压及⽓流M 数的数学关系式。
大学物理气体动理论热力学基础复习题及答案详解
第12章 气体动理论一、填空题：1、一打足气的自行车内胎,若在7℃时轮胎中空气压强为×510pa .则在温度变为37℃,轮胎内空气的压强是 ;设内胎容积不变2、在湖面下50.0m 深处温度为4.0℃,有一个体积为531.010m -⨯的空气泡升到水面上来,若湖面的温度为17.0℃,则气泡到达湖面的体积是 ;取大气压强为50 1.01310p pa =⨯3、一容器内储有氧气,其压强为50 1.0110p pa =⨯,温度为27.0℃,则气体分子的数密度为 ；氧气的密度为 ；分子的平均平动动能为 ；分子间的平均距离为 ;设分子均匀等距排列4、星际空间温度可达,则氢分子的平均速率为 ,方均根速率为 ,最概然速率为 ;5、在压强为51.0110pa ⨯下,氮气分子的平均自由程为66.010cm -⨯,当温度不变时,压强为 ,则其平均自由程为1.0mm;6、若氖气分子的有效直径为82.5910cm -⨯,则在温度为600k,压强为21.3310pa ⨯时,氖分子1s 内的平均碰撞次数为 ;7、如图12-1所示两条曲线1和2,分别定性的表示一定量的某种理想气体不同温度下的速率分布曲线,对应温度高的曲线 是 .若图中两条曲线定性的表示相同温度下的氢气和氧气的速率分布曲线,则表示氧气速率分布曲线的是 .8、试说明下列各量的物理物理意义： 112kT , 232kT , 32i kT , 42i RT , 532RT , 62M i RT Mmol ; 参考答案：1、54.4310pa ⨯ 2、536.1110m -⨯ 3、25332192.4410 1.30 6.2110 3.4510m kg m J m ----⨯⋅⨯⨯ 4、2121121.6910 1.8310 1.5010m sm s m s ---⨯⋅⨯⋅⨯⋅ 图12-15、6.06pa6、613.8110s -⨯ 7、2 ,28、略二、选择题：教材习题12-1,12-2,12-3,12-4. 见课本p207～208参考答案：12-1～12-4 C, C, B, B. 第十三章热力学基础一、选择题1、有两个相同的容器,容积不变,一个盛有氦气,另一个盛有氢气均可看成刚性分子它们的压强和温度都相等,现将 5 J 的热量传给氢气,使氢气温度升高,如果使氦气也升高同样的温度,则应向氦气传递的热量是A 6 JB 5 JC 3 JD 2 J2、一定量理想气体,经历某过程后,它的温度升高了,则根据热力学定理可以断定：1该理想气体系统在此过程中作了功；2在此过程中外界对该理想气体系统作了正功；3该理想气体系统的内能增加了；4在此过程中理想气体系统既从外界吸了热,又对外作了正功;以上正确的是：A 1,3B 2,3C 3D 3,43、摩尔数相等的三种理想气体H e 、N 2和CO 2,若从同一初态,经等压加热,且在加热过程中三种气体吸收的热量相等,则体积增量最大的气体是：AH e BN 2CCO 2 D 三种气体的体积增量相同4、如图所示,一定量理想气体从体积为V 1膨胀到V 2,AB,AC为等温过程AD 为绝热过程;则吸热最多的是： A AB 过程 B AC 过程 C AD 过程 D 不能确定 5、卡诺热机的循环曲线所包围的面积从图中abcda 增大为ab’c’da ,那么循环abcda 与ab’c’da 所作的净功和热机效率的变化情况是：A 净功增大,效率提高；B 净功增大,效率降低；C 净功和效率都不变；D 净功增大,效率不变;6、根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的是：A 热量能从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体；B 功可以全部变为热,但热不能全部变为功；C 气体能够自由膨胀,但不能自由压缩；D 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量,但无规则运动的能量不能够变为有规则运动的能量;7、 理想气体向真空作绝热膨胀A 膨胀后,温度不变,压强减小．VB 膨胀后,温度降低,压强减小．C 膨胀后,温度升高,压强减小．D 膨胀后,温度不变,压强不变．8、1mol 的单原子分子理想气体从状态A 变为状态B ,如果不知是什么气体,变化过程也不知道,但A 、B两态的压强、体积和温度都知道,则可求出：A 气体所作的功.B 气体内能的变化.C 气体传给外界的热量.D 气体的质量.9、 有人设计一台卡诺热机可逆的．每循环一次可从 400 K 的高温热源吸热1800 J,向 300 K 的低温热源放热 800 J ．同时对外作功1000 J,这样的设计是A 可以的,符合热力学第一定律．B 可以的,符合热力学第二定律．C 不行的,卡诺循环所作的功不能大于向低温热源放出的热量．D 不行的,这个热机的效率超过理论值．10、 一绝热容器被隔板分成两半,一半是真空,另一半是理想气体．若把隔板抽出,气体将进行自由膨胀,达到平衡后A 温度不变,熵增加．B 温度升高,熵增加．C 温度降低,熵增加．D 温度不变,熵不变．二、 填充题1、要使一热力学系统的内能变化,可以通过 或 两种方式,或者两种方式兼用来完成;热力学系统的状态发生变化时,其内能的改变量只决定于 ,而与 无关;2、将热量Q 传给一定质量的理想气体;1若体积不变,热量转化为 ；2若温度不变,热量转化为 ;3、卡诺循环是由两个 过程和两个 过程组成的循环过程;卡诺循环的效率只与 有关,卡诺循环的效率总是 大于、小于、等于1;4、一定量理想气体沿a →b →c 变化时作功abc W =615J,气体在b 、c 两状态的内能差J E E c b 500=-;那么气体循环一周,所作净功=WJ ,向外界放热为=Q J ,等温过程中气体作功=ab WJ ;5、常温常压下,一定量的某种理想气体可视为刚性双原子分子,在等压过程中吸热为Q,对外作功为W,内能增加为E ∆,则W Q =_ _,E Q∆=_________; 6、p V -图上封闭曲线所包围的面积表示 物理量,若循环过程为逆时针方向,则该物理量为 ;填正或负7、一卡诺热机低温热源的温度为27C,效率为40% ,高温热源的温度T 1 = .8、设一台电冰箱的工作循环为卡诺循环,在夏天工作,环境温度在35C,冰箱内的温度为0C,这台电冰箱的理想制冷系数为e = .9、一循环过程如图所示,该气体在循环过程中吸热和放热的情ab coVT况是a →b 过程 ,b →c 过程 ,c →a 过程 ;10、将1kg 温度为010C 的水置于020C 的恒温热源内,最后水的温度与热源的温度相同,则水的熵变为 ,热源的熵变为 ;水的比热容为34.1810ln1.03530.035J kg K ⨯⋅=，参考答案：一、1、C 2、C 3、A 4、A 5、D6、C7、A8、B9、D 10、A二、1、作功,传热,始末状态,过程 2、理想气体的内能,对外作功 3、绝热,等温, 4、115J ,500J ,615J 5、27,576、功,负7、 500K8、9、吸热,放热,吸热 10、11146.3,142.7J K J K --⋅-⋅自测题5一、选择题1、一定量某理想气体按2pV =恒量的规律膨胀,则膨胀后理想气体的温度 A 将升高 B 将降低 C 不变 D 不能确定;2、若理想气体的体积为V ,压强为p ,温度为T ,一个分子的质量为m ,k 为玻尔兹曼常量,R 为摩尔气体常量,则该理想气体的分子数为 A pV m B ()pV kT C ()pV RT D ()pV mT3、如题5.1.1图所示,两个大小不同的容器用均匀的细管相连,管中有一水银作活塞,大容器装有氧气,小容器装有氢气,当温度相同时,水银滴静止于细管中央,试问此时这两种气体的密度哪个大 A 氧气的密度大; B 氢气的密度大; C 密度一样大; D 无法判断;4、若室内生起炉子后温度从015C 升高到027C ,而室内气压不变,则此时室内的分子数减少了A 0.5%B 4%C 9%D 21%5、一定量的理想气体,在容积不变的条件下,当温度升高时,分子的平均碰撞次数Z 和平均自由程λ的变化情况是 A Z 增大,λ不变; B Z 不变,λ增大; C Z 和λ都增大; D Z 和λ都不变;6、一定量的理想气体,从a 态出发经过①或②过程到达b 态,acb 为等温线如题5.1.2图所示,则①,②两过程中外界对系统传递的热量12,Q Q 是A 120,0Q Q >> B 120,0Q Q << C 120,0Q Q >< D 120,0Q Q <>7、如题5.1.3图,一定量的理想气体经历acb 过程时吸热200J ;则经历acbda 过程时,吸热为 A 1200J - B 1000J - C 700J - D 1000J8、一定量的理想气体,分别进行如题5.1.4图所示的两个卡诺循环abcda 和a b c d a ''''';若在P V -图上这两个循环曲线所围面积相等,则可以由此得知这两个循环 A 效率相等; B 由高温热源处吸收的热量相等;C 在低温热源处放出的热量相等;D 在每次循环中对外做的净功相等;9、“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时,吸收的热量全部用来对外做功;”对此说法,有如下几种评论,哪种是正确的A 不违反热力学第一定律,但违反热力学第二定律;B 不违反热力学第二定律,但违反热力学第一定律;C 不违反热力学第一定律,也不违反热力学第二定律;D 违反热力学第一定律,也违反热力学第二定律;10、一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀,体积由1V 增至2V ,在此过程中气体的A 内能不变,熵增加;B 内能不变,熵减少;C 内能不变,熵不变;D 内能增加,熵增加;二、填空题：1、在推导理想气体压强公式中,体现统计意义的两条假设是1 ；2 ;2、在定压下加热一定量的理想气体;若使其温度升高1K 时,它的体积增加了倍,则气体原来的温度是 ;3、在相同的温度和压强下,各为单位体积的氢气视为刚性双原子分子气体与氦气的内能之比为 ;4、分子物理学是研究 的学科,它应用的基本方法是 方法;①②题5.1.2图 1 41 4 题5.1.3图o 题5.1.4图5、解释名词：自由度 ;准静态过程 ;6、用总分子数N ,气体分子速率v 和速率分布函数()f v 表示下列各量：1速率大于0v 的分子数= ；2速率大于0v 的那些分子的平均速率= ；3多次观察某一分子的速率,发现其速率大于0v 的概率= ;7、常温常压下,一定量的某种理想气体可视为刚性分子、自由度为i ,在等压过程中吸热为Q ,对外做功为A ,内能增加为E ∆,则A Q = ;8、有一卡诺热机,用29kg 空气为工作物质,工作在027C 的高温热源与073C -的低温热源之间,此热机的效率η= ;若在等温膨胀过程中气缸体积增大倍,则此热机每一循环所做的功为 ;空气的摩尔质量为312910kg mol--⨯⋅ 自测题5参考答案一、选择题1、B2、B3、A4、B5、A6、A7、B8、D9、C 10、A二、填空题1、1沿空间各方向运动的分子数目相等； 2222x y z v v v ==;2、200K3、53;1034、物质热现象和热运动规律； 统计;5、确定一个物体在空间的位置所需要的独立坐标的数目；系统所经历的所有中间状态都无限接近于平衡状态的过程;6、0000()()/()()v v v v Nf v dv vf v dv f v dv f v dv ∝∝∝∝⎰⎰⎰⎰ 7、2;22i i i ++ 8、533.3%;8.3110J ⨯;另外添加的题目：一、选择题：1、双原子理想气体,做等压膨胀,若气体膨胀过程从热源吸收热量J 700,则该气体对外做功为 DA J 350B J 300C J 250D J 2002、在V P -图图1中,mol 1理想气体从状态A 沿直线到达B ,B A V V =2,则此过程系统的功能和内能变化的情况为 CA 0,0>∆>E AB 0,0<∆<E AC 0,0=∆>E AD 0,0>∆<E A3、某理想气体分别经历如图2所示的两个卡诺循环：)(abcd I 和)(d c b a ''''I I ,且两条循环曲线所围面积相等;设循环I 的效率为η,每次循环在高温热源处吸收的热量为Q ,循环II 的效率为η',每次循环在高温Q ',则BA Q Q '<'<,ηη;B Q Q '>'<,ηη;C Q Q '<'>,ηη;D Q Q '>'>,ηη4、一热机在两热源12400,300T K T K ==之间工作,一循环过程吸收1800J ,放热800J ,作功1000J ,此循环可能实现吗 BA 可能；B 不可能；C 无法判断;5、有两个相同的容器,容积不变,一个盛有氦气,另一个盛有氢气均可看成刚性分子它们的压强和温度都相等,现将5J 的热量传给氢气,使氢气温度升高,如果使氦气也升高相同的温度,则应向氦气传递的热量是CA 6JB 5JC 3JD 2J6、一定量理想气体,经历某过程后,它的温度升高了,则根据热力学定理可以断定：1该理想气体系统在此过程中作了功；2在此过程中外界对该理想气体系统作了功；3该理想气体系统的内能增加了；4在此过程中理想气体系统既从外界吸了热,又对外作了正功;以上正确的是 CA 1,3B 2,3C 3 D3,4 E47、对于理想气体系统来说,在下列过程中,哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作的功三者均为负值： DA 等容降压过程B 等温膨胀过程C 绝热膨胀过程D 等压压缩过程8、对于室温下的双原子分子理想气体,在等压膨胀的情况下,系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比/A Q 等于： DA 1/3B 1/4C 2/5D 2/79、摩尔数相等的三种理想气体e H 、2N 和2CO ,若从同一初态,经等压加热,且在加热过程中三种气体吸收的热量相等,则体积增量最大的气体是： AA e HB 2NC 2COD 三种气体的体积增量相同10、如图所示,一定量理想气体从体积为1V 膨胀到2V ,AB 为等压过程,AC 为等温过程,AD 为绝热过程,则吸热最多的是：AA AB 过程 B AC 过程 C AD 过程 D 不能确定11、根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的是：CA 热量能从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体；B 功可以全部变为热,但热不能全部变为功；C 气体能够自由膨胀,但不能自由压缩；D 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量,但无规则运动的能量不能够变为有规则运动的能量;12、汽缸内盛有一定的理想气体,当温度不变,压强增大一倍时,该分子的平均碰撞频率和平均自由程的变化情况是：C A Z 和λ都增大一倍； B Z 和λ都减为原来的一半； C Z 增大一倍而λ减为原来的一半；D Z 减为原来的一半而λ增大一倍;13、在恒定不变的压强下,气体分子的平均碰撞频率Z 与气体的热力学温度T 的关系为CA Z 与T 无关；B Z 与T 成正比；C Z 与T 成反比；D Z 与T 成正比;14、一瓶氦气和一瓶氮气密度相同,分子平均平动动能相同,而且都处于平衡状态,则它们： CA 温度相同、压强相同；B 温度、压强相同；C 温度相同,但氦气的压强大于氮气的压强；D 温度相同,但氦气的压强小于氮气的压强;15、已知氢气与氧气的温度相同,请判断下列说法哪个正确A 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气的压强一定大于氢气的压强；B 氧分子的质量比氢分子大,所以氧气密度一定大于氢气的密度；C 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的速率一定比氧分子的速率大；D 氧分子的质量比氢分子大,所以氢分子的方均根速率一定比氧分子的方均根速率大;16、按2PV =恒量规律膨胀的理想气体,膨胀后的温度为： CA 升高；B 不变；C 降低；D 无法确定17、下列各式中哪一种式表示气体分子的平均平动动能式中M 为气体的质量,m 为气体分子的质量,N 为气体分子总数目,n 为气体分子密度,0N 为阿伏加德罗常数,mol M 为摩尔质量;A 32m PV M ;B 32mol M PV M ;C 32nPV ;D 032mol M N PV M18、一定量的理想气体可以：DA 保持压强和温度不变同时减小体积；B 保持体积和温度不变同时增大压强；C 保持体积不变同时增大压强降低温度；D 保持温度不变同时增大体积降低压强;19、设某理想气体体积为V ,压强为P ,温度为T ,每个分子的质量为μ,玻尔兹曼常数为k ,则该气体的分子总数可以表示为：C A PV k μ B PT V μ C PV kT D PT kV19、关于温度的意义,有下列几种说法：1气体的温度是分子平均平动动能的量度；2气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现,具有统计意义；3温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同；4从微观上看,气体的温度表示每个气体分子的冷热程度；上述说法中正确的是：BA1,2,4 B1,2,3 C2,3,4 D1,3,420、设某种气体的分子速率分布函数为()f v ,则速率在12v v →区间内的分子平均速率为：CA 21()v v vf v dv ⎰B 21()v v v vf v dv ⎰ C 2121()()v v v v vf v dv f v dv ⎰⎰ D 210()()v v vf v dv f v dv∝⎰⎰ 21、两容积不等的容器内分别盛有可视为理想气体的氦气和氮气,如果它们温度和压强相同,则两气体：CA 单位体积内的分子数必相同；B 单位体积内的质量必相同；C 单位体积内分子的平均动能必相同：D 单位体积内气体的内能必相同;22、在标准状态下,体积比为1:2的氧气和氦气均视为理想气体相混合,混合气体中氧气和氦气的内能之比为：CA 1:2B 5:3C 5:6D 10:3填空题：1、要使一热力学系统的内能增加,可以通过传热或作功两种方式,或者两种方式兼用来完成;热力学系统的状态发生变化时,其内能的改变量只决定于初末状态,而与过程无关;2、16g 氧气在400K 温度下等温压缩,气体放出的热量为1152J ,则被压缩后的气体的体积为原体积的12倍,而压强为原来压强的2倍;3、一热机从温度为727o C 的高温热源吸热,向温度为527oC 的低温热量放热,若热机在最大效率下工作,且每一循环吸热2000J ,则此热机每一循环作功为400J ;4、一卡诺热机在每次循环中都要从温度为400K 的高温热源吸热418J ,向低温热源放热334.4J ,低温热源的温度为320K ;5、汽缸内有单原子理想气体,若绝热压缩使体积减半,问气体分子的平均速率变为原来速率的 倍若为双原子理想气体又为 倍6、下面给出理想气体状态方程的几种微分形式,指出它们各表示什么过程; 1()mol PdV M M RdT =表示等压过程； 2()mol VdP M M RdT =表示等容或者等体过程；30PdV VdP +=表示等温过程;7、容积为10升的容器中储有10克的氧气;1600m s -=⋅,则此气体的温度T =462K ；压强P = 51.210⨯ Pa ;8、在室温27o C 下,1mol 氢气和1mol 氧气的内能比为1:1；1g 氢气和1g 氧气的内能比为16:19、理想气体的内能是温度的单值函数; 2i kT 表示分子的平均动能； 2i RT 表示1mol 气体分子的内能 2m i RT M 表示m 千克气体分子的内能 10、氮气在标准状态下的分子平均碰撞次数为311.310s -⨯,分子平均自由程为6610cm -⨯,若温度不变,气压降为0.1atm ,则分子平均碰撞次数变为211.310s -⨯；分子平均自由程变为5610cm -⨯。
气体动力学基础试题与答案
一、 解释下列各对名词并说明它们之间的区别与联系 1． 轨线和流线2． 马赫数M 和速度系数λ 5．膨胀波和激波二、 回答下列问题1． 膨胀波在自由表面上反射为什么波为什么4．收敛喷管的三种流动状态分别是什么各有何特点 三、（１2分）已知压气机入口处的空气温度Ｔ１＝２８０Ｋ，压力Ｐ１=１.０bar ，在经过压气机进行可逆绝热压缩以后，使其压力升高了２５倍，即增压比Ｐ２／Ｐ１＝２５，试求压气机出口处温度和比容，压气机所需要的容积功。
设比热容为常数，且比热比k=。
四、空气沿如图1所示的扩散管道流动，在截面1-1处空气的压强5110033.1⨯=p N/m 2,温度ο151=t C,速度2721=V 米/秒，截面1-1的面积1A =10厘米2，在截面2-2处空气速度降低到2V =米/秒。
设空气在扩散管中的流动为绝能等熵流动，试求：（1）进、出口气流的马赫数1M 和2M ；（2）进、出口气流总温及总压；（3）气流作用于管道内壁的力。
六、(15分)在超声速风洞的前室中空气的滞止温度为T *=288K,在喷管出口处空气的速度V 1=530米/秒，当流过试验段中的模型时产生正激波（如图1所示），求激波后空气的速度。
图 1 第四题示意图图2 第五题示意图一、解释下列各对名词并说明它们之间的区别与联系（共２０分，每题４分）1．轨线和流线答：轨线是流体质点运动的轨迹；流线是一条空间曲线，该曲线上任一点的切线与流体在同一点的速度方向一致。
区别：轨线的是同一质点不同时刻的位置所连成的曲线；流线是同一时刻不同质点运动速度矢量所连成的曲线。
联系：在定常流动中轨迹线和流线重合。
2．马赫数M和速度系数λ答：马赫数M是气体运动速度与当地声速的比值；速度系数λ是气体运动速度与临界声速的比值。
区别：速度相同时气体的马赫数与静温有关，最大值为无限大，而速度系数于总温有关，其最大值为有限值。
联系：已知马赫数可以计算速度系数，反之亦然。
3．膨胀波和激波答：膨胀波是超声速绕外钝角偏转或加速时所产生的压力扰动波；激波是超音速气流流动方向向内偏转所产生强压缩波。
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一、 解释下列各对名词并说明它们之间的区别与联系 1．轨线和流线
2．马赫数M 和速度系数λ 5．膨胀波和激波
二、 回答下列问题
1．膨胀波在自由表面上反射为什么波为什么 4．收敛喷管的三种流动状态分别是什么各有何特点
三、（１2分）已知压气机入口处的空气温度Ｔ１＝２８０Ｋ，压力Ｐ１=１.０bar ，在经过压气机进行可逆绝热压缩以后，使其压力升高了２５倍，即增压比Ｐ２／Ｐ１＝２５，试求压气机出口处温度和比容，压气机所需要的容积功。
设比热容为常数，且比热比k=。
四、空气沿如图1所示的扩散管道流动，在截面1-1处空气的压强
5110033.1⨯=p N/m 2,温度ο151=t C,速度2721=V 米/秒，截面1-1的面积
1A =10厘米2，在截面2-2处空气速度降低到2V =米/秒。
设空气在扩散管中
的流动为绝能等熵流动，试求：（1）进、出口气流的马赫数1M 和2M ；（2）进、出口气流总温及总压；（3）气流作用于管道内壁的力。
六、(15分)在超声速风洞的前室中空气的滞止温度为T *=288K,在喷管出口处空
气的速度V 1=530米/秒，当流过试验段
中的模型时产生正激波（如图1所示），求激波后空气的速度。
图1 第四题示意图图2 第五题示意图
一、解释下列各对名词并说明它们之间的区别与联系（共２０分，每题４分）
1．轨线和流线
答：轨线是流体质点运动的轨迹；流线是一条空间曲线，该曲线上任一点的切线与流体在同一点的速度方向一致。
区别：轨线的是同一质点不同时刻的位置所连成的曲线；流线是同一时刻不同质点运动速度矢量所连成的曲线。
联系：在定常流动中轨迹线和流线重合。
2．马赫数M和速度系数λ
答：马赫数M是气体运动速度与当地声速的比值；速度系数λ是气体运动速度与临界声速的比值。
区别：速度相同时气体的马赫数与静温有关，最大值为无限大，而速度系数于总温有关，其最大值为有限值。
联系：已知马赫数可以计算速度系数，反之亦然。
3．膨胀波和激波
答：膨胀波是超声速绕外钝角偏转或加速时所产生的压力扰动波；激波是超音速气流流动方向向内偏转所产生强压缩波。
区别：膨胀波是等熵波；激波是非等熵波。
联系：激波在自由表面上反射为膨胀波。
二、回答下列问题（共20分，每题5分）：
4．膨胀波在自由表面上反射为什么波为什么
答：膨胀波在自由表面上反射为压缩波。
这是因为膨胀波在自由表面反射之前压力与自由表面一致，但经过膨胀波之后气流的压力下降，要使气流压力恢复到自由表面的压力，必须经过一道压缩波提高压力（见示意图）。
5．收敛喷管的三种流动状态分别是什么各有何特点
答：三种状态分别为亚临界状态、临界状态和超临界状态。
亚临界状态下喷管内和喷管出口流动速度均为亚声速(M<1)，喷管反压会影响喷管内流动流动；临界状态下喷管出口为声速流（M=1）,喷管反压与总压值比等于临界压比（）; 超临界状态下喷管出口为声速流（M=1）, 喷管口之后有膨胀波存在，喷管反压不会影响喷管内流动流动。
三、（１2分）已知压气机入口处的空气温度Ｔ１＝２８０Ｋ，压力Ｐ１=１.０bar ，在经过压气机进行可逆绝热压缩以后，使其压力升高了２５倍，即增压比Ｐ２／Ｐ１＝２５，试求压气机出口处温度和比容，压气机所需要的容积功。
设比热容为常数，且比热比k=。
解：压气机压缩过程为等熵过程因此,压强和比容分别为:
376.702)
1
25(280)
(4
.114.111
212===--k
k p p T T (K)
0806.010
25376
.7022875
2
22=⨯⨯=
=
p T R v g (kg/m 3) 容积功 05.303]251[1
4.1280287.0])
(1[14.11
4.11
121
-=--⨯=--=--k
k g p p
k T R w
(kJ/kg)
四、空气沿如图1所示的扩散管道流动，在截面1-1处空气的压强
5110033.1⨯=p N/m 2, 温度ο151=t C,速度2721=V 米/秒，截面1-1的面积
1A =10厘米2，在截面2-2处空气速度降低到2V =米/秒。
设空气在扩散管中
的流动为绝能等熵流动，试求：（1）进、出口气流的马赫数1M 和2M ；（2）
进、出口气流总温及总压；（3）气流作用于管道内壁的力。
解：依题意。
(1)进口1-1面上的声速和马赫数
=⨯⨯==2882874.111kRT c (米/秒)
7996.017
.340272
111===
c V M 8271.3247996.0214.112882112211*1=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯-+⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=M k T T K
由于总温保持不变，因此2-2界面的临界声速、速度因数和马赫数分别为
秒）
米/(4585.329)14.1/(17.3242874.12)
1/(2*
112=+⨯⨯⨯=+==k kRT a a cr cr
2191.04585
.3292
.72222===
cr a V λ 2008.02191
.0)14.1-14.1(2191.02)1()1(22
22222
2=⨯-+⨯=--+=（）λλk k M (2)由滞止参数、静参数与马赫数的关系得到进出口的总温和总压为
1**2324.8271T T ==K
)
(N/m 105740.17996.0214.1110033.1211251
4.14.1251
211**
21⨯=⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯-+⨯⨯=⎪
⎭
⎫ ⎝⎛-+==--k k
M k p p p
(3)根据冲量函数关系得到气流作用于管壁的力i F 为 8256.04585
.329272
111===
cr a V λ
()()[])
/(100181.38256.018256.02008.012008.04585
.329101027210033.12882874.121
4.11121112121
224511221111112211112米牛顿⨯=⎥
⎦⎤⎢⎣
⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+=
⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎥⎦⎤
⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=-+=
-λλλλλλλλρλλz a A V p kRT k z a A V k k z z a m k
k F cr cr cr i &
五、在超声速风洞的前室中空气的滞止温度为T *=288K,在喷管出口处空气的速度V 1=530米/秒，当流过试验段中的模型时产生正激波（如图1所示），求激波后空气的速度。
解：依题意，在风洞试验段正激波前的临界声速和速度系数分别为：
秒）
米/(5350.310)14.1/(2882874.12)
1/(2*1=+⨯⨯⨯=+=k kRT a cr 7067.15350
.310530
111===
cr a V λ 由于正激波前后速度系数乘积等于1，故波后的速度系数和速度分别为： 5859.01
1
2==
λλ
秒）米/(9425.1815859.05350.31021222=⨯===λλcr cr a a V。