题目
由于干原料气体积小于干变换气体积,因此,先压缩原料气后,再进行变换的动耗比常压变换后再压缩变换气的动耗低。A. 正确B. 错误
由于干原料气体积小于干变换气体积,因此,先压缩原料气后,再进行变换的动耗比常压变换后再压缩变换气的动耗低。
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
A. 正确
解析
本题本题考查对气体压缩和变换过程中动耗比较的理解。解题思路是根据气体体积与压缩动耗的关系,分别分析先压缩原料气后变换以及常压变换后再压缩变换气这两种情况下的动耗情况,进而比较两者大小。
- 分析气体体积与压缩动耗的关系:
- 压缩气体需要消耗能量,在其他条件相同的情况下,气体的体积越大,压缩到相同压力所需的能量就越多,即动耗越高。这是因为压缩气体本质上是对气体做功,根据热力学原理,压缩体积大的气体需要克服更大的分子间作用力和气体方向的部分:
- 维持气体压力所需的功,与气体的压力和体积变化有关。
- 克服气体分子间内聚力所需的功。
- 克服气体与容器壁之间的摩擦力等因素所需的功。
- 设气体的初始体积为 $V_1$,压缩后的体积为 $V_2$,压力从 $P_1$ 升高到 $P_2$,根据理想气体状态方程 $PV = nRT$(其中 $P$ 是压力,$V$ 是体积,$n$ 是物质的量,$R$ 是理想气体常数,$T$ 是温度),在温度和物质的量不变的情况下,压力与体积成反比。压缩气体所做的功 $W$ 可以近似与 $\int_{V_1}^{V_2}P\mathrm{d}V$ 成正比,而 $P=\frac{nRT}{V}$,所以 $W$ 与 $\int_{V_1}^{V_2}\frac{nRT}{V}\mathrm{d}dV=nRT\ln\frac{V_2}{V_1}$ 相关,可见体积 $V$ 越大,压缩功 $W$ 越大。
- 压缩气体需要消耗能量,在其他条件相同的情况下,气体的体积越大,压缩到相同压力所需的能量就越多,即动耗越高。这是因为压缩气体本质上是对气体做功,根据热力学原理,压缩体积大的气体需要克服更大的分子间作用力和气体方向的部分:
- 分析先压缩原料气后变换的动耗:
- 已知干原料气体积小于干变换气体积小,设干原料气体积为 $V_{原料}$,干变换气体积为 $V_{变换}$,且 $V_{原料}
- 先压缩原料气,此时压缩的气体体积为 $V_{原料}$,根据上述体积与动耗的关系,压缩原料气所需的动耗 $W_1$ 相对较小。
- 已知干原料气体积小于干变换气体积小,设干原料气体积为 $V_{原料}$,干变换气体积为 $V_{变换}$,且 $V_{原料}
- 分析常压变换后再压缩变换气的动耗:
- 常压变换后再压缩变换气,此时压缩的气体体积为 $V_{变换$,由于 $V_{变换}>V_{原料}$,所以压缩变换气所需的动耗 $W_2$ 相对较大。
- 比较两种情况的动耗:
- 因为 $W_1
- 因为 $W_1