工程热力学(第五版_)课后习题答案

本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March 2-2.已知2N的M＝28，求（1）2N的气体常数；（2）标准状态下2N的比容和密度；（3）MPap1.0，500t℃时的摩尔容积Mv。

解：（1）2N的气体常数

2883140MRR＝)/(KkgJ•

（2）标准状态下2N的比容和密度 1013252739.296pRTv＝kgm/3

v1＝3/mkg

（3）MPap1.0，500t℃时的摩尔容积Mv Mv ＝pTR0＝kmolm/3

2-3．把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力301gpkPa，终了表压力3.02gpMpa，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO2的质量。当地大气压B＝ kPa。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。

压送前储气罐中CO2的质量 1111RTvpm

压送后储气罐中CO2的质量 2222RTvpm

根据题意 容积体积不变；R＝

Bppg11 （1）

Bppg22 （2）

27311tT （3）

27322tT （4）

压入的CO2的质量

工程热力学（第五版 ）课后习题答案 )1122(21TpTpRvmmm （5）

将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=

2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少 解：同上题

1000)273325.1013003.99(287300)1122(21TpTpRvmmm＝

2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为的空气3 m3，充入容积 m3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到设充气过程中气罐内温度不变。 解：热力系：储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法： 首先求终态时需要充入的空气质量

2882875.810722225RTvpmkg

压缩机每分钟充入空气量

28828731015RTpvmkg

所需时间 mmt2

第二种解法 将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为一定量的空气压缩为的空气；或者说、 m3的空气在下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 constpv

、 m3的空气在下占体积为 5.591.05.87.01221PVpV m3

压缩机每分钟可以压缩的空气3 m3，则要压缩 m3的空气需要的时间 3

5.59

2－8 在一直径为400mm的活塞上置有质量为3000kg的物体，气缸中空气的温度为18℃，质量为。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B＝101kPa，问：（1）气缸中空气的终温是多少（2）终态的比容是多少（3）初态和终态的密度各是多少 解：热力系：气缸和活塞构成的区间。 使用理想气体状态方程。 （1）空气终态温度

1122TVVT582K

（2）空气的初容积 p=3000×(πr2)+101000=

pmRTV11 m3

空气的终态比容 mVmVv1222＝ m3/kg

或者

pRTv22 m3/kg

（3）初态密度 527.012.211Vm＝4 kg /m3

212v

2 kg /m3

2-9 解：（1）氮气质量

3008.29605.0107.136RTpvm＝

（2）熔化温度

8.29669.705.0105.166mRpvT＝361K

2－14 如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为%2.232go，%8.762Ng。试求空气的折合分子量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度。 解：折合分子量

28768.032232.011iiMgM＝气体常数 86.2883140MRR＝288)/(KkgJ•

容积成分 2/22MoMgroo＝％

2Nr 1－％＝％

标准状态下的比容和密度

4.2286.284.22M＝ kg /m3

1v＝ m3/kg

2-15 已知天然气的容积成分%974CHr，%6.062HCr，%18.083HCr，%18.0104HCr，%2.02COr，%83.12Nr。试求：

（1） 天然气在标准状态下的密度； （2） 各组成气体在标准状态下的分压力。 解：（1）密度

100/)2883.1442.05818.04418.0306.01697(iiMrM

＝ 30/736.04.2248.164.22mkgM

（2）各组成气体在标准状态下分压力 因为：prpii

325.101*%974CHp 同理其他成分分压力分别为：（略）

3－1 安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h，假设能容纳2000人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初20min内礼堂中的空气内能增加多少（2）把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少如何解释空气温度的升高。 解：（1）热力系：礼堂中的空气。 闭口系统根据闭口系统能量方程 WUQ

因为没有作功故W=0；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热。 60/204002000Q＝×105kJ

（1）热力系：礼堂中的空气和人。 闭口系统 根据闭口系统能量方程

WUQ

因为没有作功故W=0；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量， 所以内能的增加为0。 空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。

3－5，有一闭口系统，从状态1经a变化到状态2，如图，又从状态2经b回到状态1；再从状态1经过c变化到状态2。在这个过程中，热量和功的某些值已知，如表，试确定未知量。

过程 热量Q（kJ） 膨胀功W（kJ） 1-a-2 10 x1 2-b-1 -7 -4 1-c-2 x2 2

解：闭口系统。 使用闭口系统能量方程 (1)对1-a-2和2-b-1组成一个闭口循环，有

WQ

即10＋（－7）＝x1+（－4） x1=7 kJ (2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环 x2＋（－7）＝2+（－4） x2=5 kJ

(3)对过程2-b-1，根据WUQ)4(7WQU－3 kJ

3-6 一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环，试填充表中所缺数据。 过程 Q（kJ） W（kJ） ΔE（kJ） 1～2 1100 0 1100 2～3 0 100 -100 3～4 -950 0 -950 4～5 0 50 -50

解：同上题

3-7 解：热力系：质量气体 闭口系统，状态方程：bavp

)]85115.1()85225.1[(5.1vpvpU＝90kJ

由状态方程得 1000＝a*+b 200=a*+b 解上两式得： a=-800 b=1160 则功量为

2.12.022

1]1160)800(21[5.15.1vvpdvW＝900kJ

过程中传热量 WUQ＝990 kJ

3－8 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa，温度为27℃的空气，右边为真空，容积为左边5倍。将隔板抽出后，空气迅速膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。 解：热力系：左边的空气 系统：整个容器为闭口系统 过程特征：绝热，自由膨胀 根据闭口系统能量方程

WUQ

绝热0Q 自由膨胀W＝0 因此ΔU=0 对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得

KTTTTmcv300120)12(