气体动力学基础第七章答案

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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

一、 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=1.4。

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

p1?1.033?105N/m2,温度t1?15?C,速度V1?272米/秒，截面1-1的面积A1=10厘米2，在截面2-2处空气速度降低到V2=72.2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M1和M2；（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V1=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。

2 1 V1 V2 V1

第七章 化学动力学

一、 基本内容

化学动力学的基本任务是研究化学反应的速率和机理，以及各种因素对反应速率的影响，同时研究反应速率方程等化学动力学普遍规律。通过本章的学习，读者应掌握浓度、温度、催化剂、光照、溶剂等因素对化学反应速率的影响规律；掌握如反应级数、速率系数、活化能、指前参量等反应系统的特性；了解研究化学动力学的理论方法，即从宏观层次上了解由基元反应构成的总反应过程的机理；以及从更深层次了解基元反应的速率理论。

（一）反应速率

设化学反应的计量方程为0＝??BB（vB为物质B的化学计量数）

B对于体积恒定的反应系统，反应速率定义为

r?1d?Vdt

式中V为体积，ξ为反应进度，t为时间。

由于dξ=

dnBvB， 上式也可以写为

r?1dnBVvBdt?1dcBvBdt

设定容条件下，反应 aA+ bB ??? dD + eE 则反应物消耗速率为 rA??产物生成速率为 rD?dcAdtdcDdt rB?? rE?dcBdtdcEdt

反应物消耗速率、产物生成速率与反应速率之间的关系为

r??1dcAadt1a??1dcBbdt1d?1dcDddt1e?1dcEedt

即

r?

第七章 不可压缩流体动力学基础

在前面的章节中，我们学习了理想流体和粘性流体的流动分析，按照水力学的观点，求得平均量。但是，很多问题需要求得更加详细的信息，如流速、压强等流动参数在二个或三个坐标轴方向上的分布情况。本章的内容介绍流体运动的基本规律、基本方程、定解条件和解决流体问题的基本方法。

第一节 流体微团的运动分析

运动方式：①移动或单纯的位移（平移）②旋转③线性变形④角变形。位移和旋转可以完全比拟于刚体运动，至于线性变形和脚变形有时统称为变形运动则是基于液体的易流动性而特有的运动形式，在刚体是没有的。

在直角坐标系中取微小立方体进行研究。

一、平移：如果图（a）所示的基体各角点的质点速度向量完全相同时，则构成

了液体基体的单纯位移，其移动速度为ux、uy、uz。基体在运动中可能沿直线也可能沿曲线运动，但其方位与形状都和原来一样（立方基体各边的长度保持不变）。

二、线变形：从图（b）中可以看出，由于沿y轴的速度分量，B点和C点都比A点和D点大了

?uy?ydy，而

?uy?y就代表dy?1时液体基体运动时，在单位时间内

沿y轴方向的伸长率。

?ux?x，

?uy?y，

?uz?z

三、角变形（角变形速度）

CDCDd?d?

第七章 刚体力学习题及解答 7.1.1 设地球绕日作圆周运动.求地球自转和公转的角速度为多少rad/s?估算地球赤道上一点因地球自转具有的线速度和向心加速度.估算地心因公转而具有的线速度和向心加速度（自己搜集所需数据）.解： 7.1.2 汽车发动机的转速在12s内由1200rev/min增加到3000rev/min.（1）假设转动是匀加速转动，求角加速度.(2)在此时间内，发动机转了多少转？解：（ 1） （ 2） 所以 转数 = 7.1.3 某发动机飞轮在时间间隔t内的角位移为 球 t时刻的角速度和角加速度. 解： 7.1.4 半径为0.1m的圆盘在铅直平面内转动，在圆盘平面内建立 坐标系，原点在轴上.x和y轴沿水平和铅直向上的方向.边缘上一点A当t=0时恰好在x轴上，该点的角坐标满足 求（1）t=0时，（2）自t=0开始转 时，（3）转过 时，A点的速度和加速度 在x和y轴上的投影. 解： （ 1） （ 2） 时， 由 （ 3）当 时，由 7.1.5 钢制炉门由两个各长1.5m的平行臂AB和CD支承，以角速度 逆时针转动，求臂与铅直 时门中心G的速度和

第七章 刚体力学习题及解答 7.1.1 设地球绕日作圆周运动.求地球自转和公转的角速度为多少rad/s?估算地球赤道上一点因地球自转具有的线速度和向心加速度.估算地心因公转而具有的线速度和向心加速度（自己搜集所需数据）.解： 7.1.2 汽车发动机的转速在12s内由1200rev/min增加到3000rev/min.（1）假设转动是匀加速转动，求角加速度.(2)在此时间内，发动机转了多少转？解：（ 1） （ 2） 所以 转数 = 7.1.3 某发动机飞轮在时间间隔t内的角位移为 球 t时刻的角速度和角加速度. 解： 7.1.4 半径为0.1m的圆盘在铅直平面内转动，在圆盘平面内建立 坐标系，原点在轴上.x和y轴沿水平和铅直向上的方向.边缘上一点A当t=0时恰好在x轴上，该点的角坐标满足 求（1）t=0时，（2）自t=0开始转 时，（3）转过 时，A点的速度和加速度 在x和y轴上的投影. 解： （ 1） （ 2） 时， 由 （ 3）当 时，由 7.1.5 钢制炉门由两个各长1.5m的平行臂AB和CD支承，以角速度 逆时针转动，求臂与铅直 时门中心G的速度和

第七章 气体动理论 一．选择题

1. （基础训练2）［ C ］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n，单位体积内的气体分子的总平动动能(EK/V)，单位体积内气体的质量?的关系为：

(A) n不同，(EK/V)不同，??不同． (B) n不同，(EK/V)不同，??相同． (C) n相同，(EK/V)相同，??不同．

(D) n相同，(EK/V)相同，??相同． 【解】： ∵p?nkT，由题意，T，p相同∴n相同；

3kTEEk3 ∵?2?nkT，而n，T均相同∴k相同

VVV2mmpMRT得??? 由pV?，∵不同种类气体M不同∴?不同 MVRTN

2. （基础训练6）［ C ］设v代表气体分子运动的平均速率，vp代表气体分子运动的最概然速率，(v2)1/2代表气体分子运动的方均根速率．处于平衡状态下理想气体，三种速

率关系为

21/2

物理化学复习题

第七章 统计热力学基础答

一、选择题

1、统计热力学研究的主要对象是：（ ）

(A) 微观粒子的各种变化规律

(B) 宏观体系的各种性质

(C) 宏观系统的平衡性质

(D) 系统的宏观性质与微观结构的关系

2、最低能量零点选择不同，对哪些热力学函数值无影响： ( )

(A) U (B) S (C) G (D) H

3、在统计热力学中，对物系的分类按其组成的粒子能否被分辨来进行，按此原则：（ ）

(A) 气体和晶体皆属定域子体系

(B) 气体和晶体皆属离域子体系

(C) 气体属离域子体系而晶体属定域子体系

(D) 气体属定域子体系而晶体属离域子体系

4、 对于一个U,N,V确定的体系，其微观状态数最大的分布就是最可几分布，得出这一结论的理论依据是：（ ）

(A) 玻兹曼分布定律 (B) 等几率假设 (C) 分子运动论 (D) 统计学原理

5、对于一个总微观状态数为 的热力学平衡体系, 它的某一个微观状态出现的概率为

( )

(A) 1/ ； (B) ln ； (C) ； (D) exp( )．

6、 对于定域子体系分布X所拥有的微观状态tx为：（ ） (A)

第七章 统计热力学基础

一、选择题

1、 统计热力学主要研究（ ）。

(A) 平衡体系 (B)单个粒子的行为案 (C) 非平衡体系 (D) 耗散结构 2、能量零点的不同选择，在下面诸结论中哪一种说法是错误的： ( ) (A) 影响配分函数的计算数值 (B) 影响 U，H，F，G 的数值 (C) 影响 Boltzmann分布数 N 的数值 (D) 影响能级能量εi的计算数值 3、最低能量零点选择不同，对哪些热力学函数值无影响： ( ) (A) U (B) S (C) G (D) H 4、 统计热力学研究的主要对象是：（ ） (A) 微观粒子的各种变化规律 (B) 宏观体系的各种性质 (C) 微观粒子的运动规律 (D) 宏观系统的平衡性质

5、 对于一个U,N,V确定的体系，其微观状态数最大的分布就是最可几分布，得出这一结论的理论依据是：（ ）

(A) 玻兹曼分布定律 (B) 等几率假设 (C) 分子运动论 (D) 统计学原理 6、以0到9这十个数字组成不重复的三位数共有（ ） (A) 648个 (B) 720个 (C) 504个

物理化学复习题

第七章 统计热力学基础答

一、选择题

1、统计热力学研究的主要对象是：（ ）

(A) 微观粒子的各种变化规律

(B) 宏观体系的各种性质

(C) 宏观系统的平衡性质

(D) 系统的宏观性质与微观结构的关系

2、最低能量零点选择不同，对哪些热力学函数值无影响： ( )

(A) U (B) S (C) G (D) H

3、在统计热力学中，对物系的分类按其组成的粒子能否被分辨来进行，按此原则：（ ）

(A) 气体和晶体皆属定域子体系

(B) 气体和晶体皆属离域子体系

(C) 气体属离域子体系而晶体属定域子体系

(D) 气体属定域子体系而晶体属离域子体系

4、 对于一个U,N,V确定的体系，其微观状态数最大的分布就是最可几分布，得出这一结论的理论依据是：（ ）

(A) 玻兹曼分布定律 (B) 等几率假设 (C) 分子运动论 (D) 统计学原理

5、对于一个总微观状态数为 的热力学平衡体系, 它的某一个微观状态出现的概率为

( )

(A) 1/ ； (B) ln ； (C) ； (D) exp( )．

6、 对于定域子体系分布X所拥有的微观状态tx为：（ ） (A)

第七章

热力学基础

教学目标

* 掌握热力学第一定律,理想气体等值

过程和绝热过程中功、热量、内能及卡诺循环。

* 理解热力学第二定律两种叙述及可逆

过程和不可逆过程。

* 了解热力学第二定律统计意义及熵的概念。

教学内容

§7-1 准静态过程

§7-2 热力学第一定律

§7-3 等值过程和绝热过程 §7-4 循环

§7-5 热力学第二定律

§7-6 热力学第二定律的统计意义 §7-7 热力学理论的拓展及其应用

作业

1

7- 3）、7- 5)、7- 8） 7-10）、7-12）、 7-14）、7-16)、7-19)、7-21）、7-23)、 7-27）、7-29）、7-33）、7-37）、7-40）、

------------------------------------------------------------------

§7-1 准静态过

程

一 准静态过程

1热力学系统：把所研究的宏观物体（如气体、液体、固体或其它物体）叫热

力学系统。它是由大量

分子组成的系统，也称为工作物质。

2

2外界：把与热力学系统相互作用的环境称为外界。

按外界与系统关系可以将系统分成以下几类：

一般系统----有功、有热交换 透热系统----无