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环境工程原理-思考题参考答案

第二章质量衡算与能量衡算

第一节常用物理量

(1)什么是换算因数?英尺和米的换算因数是多少?

同一物理量采用不同单位制的单位度量时,其数值比称为换算因数。例如1m长的管用英尺度量时为3.2808ft,则英尺与米的换算因数为3.2808。

(2)什么是量纲和无量纲准数?单位和量纲的区别是什么?

用来描述物体或系统物理状态的可测量性质称为它的量纲(MLtT量纲体系)。由各种变量和参数组合而成的没有单位的群数,称为无量纲准数(Re,Pr),无量纲准数既无量纲,又无单位,其数值大小与所选单位制无关。量纲与单位的区别:量纲是可测量的性质;单位是测量的标准,用这些标准和确定的数值可以定量地描述量纲。

(3)质量分数和质量比的区别和关系如何?试举出质量比的应用实例。

质量分数xmA:mg/kg,氨的质量/溶液的质量;质量比XmA:mg/kg,氨的质量/水的质量。质量比与质量分数的关系:

XmA=

xmA

1 xmA

在水处理中,污水中的污染物浓度一般较低,1L污水的质量可以近似认为等于1000g,所以实际应用中,常常将质量浓度和质量分数加以换算,即1mg/L相当于1mg/1000g=1×10-6(质量分数)=1ppm;1μg/L相当于1μg/1000g=1×10-9(质量分数)=1ppb

(4)大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度,试说明该单位的优点,并阐述与质量浓度的关系。

在大气污染控制工程中,常用体积分数表示污染物质的浓度。例如mL/m3,则此气态污染物质浓度为10-6。1摩尔任何理想气体在相同的压强和温度下有着同样的体积,因此可以用体积分数表示污染物质的浓度,在实际应用中非常方便;同时,该单位的最大优点是与温度、压力无关。例如,10-6(体积分数)表示每106体积空气中有1体积的污染物,这等价于每106摩尔空气中有1摩尔污染物质。又因为任何单位摩尔的物质有着相同数量的分子,10-6(体积分数)也就相当于每106个空气分子中有1个污染物分子。

对于气体,体积分数和质量浓度之间的关系和压力、温度以及污染物质的分子量有关。对于理想气体,可以用理想气体状态方程表示,即:pVA=nART。现推导体积分数VA/V和质量浓度ρA之间的关系:

ρA=

mAnAMAnMnRT

=×10 3 V=AA×10 3,VA=AVVρAp

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