1 热工答案 3.3 题略 解：（1）泄漏的气体量为

kmol541.0kg81.23)27327(44/3.83143103.0)27347(44/3.83143108.06622211121TRVpTRVpmmm

gg

（2）泄漏的气体在1bar及17℃时占有的容积为

35m05.1310)27317(443.831481.23pTmRVg

3.6 题略 解：由题意：△U = 0 → T2 = T1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有：

MPa2.0Pa100.2313512112222111ppTVpTVpT

Vp

△U =△H = 0

J/K1426.1kJ/K101426.13ln208.0005.0lnln31212ppmRVVmRsmSgg

3.7 题略 解：（1）混合后的质量分数： ωCO2 = 5.6 %， ωO2 =16.32 %， ωH2O =2 %， ωN2 =76.08 %

（2） 折合摩尔质量： Meq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数： Req = 288.124 J/（kg·K） （4） 体积分数： φCO2 = 3.67 %， φO2 =14.72 %， φH2O =3.21 %， φN2 =78.42 %

（5）各组分气体分压力： pCO2 = 0.01101 MPa ， pO2 =0.04416 MPa ， pH2O =0.00963 MPa ， pN2 =0.2353 MPa

3.8题略 解：由题意，H2的摩尔成分 1%52%12%35%12Hx 由教材公式（3.35），求混合气体的当量摩尔质量 2

kg/kmol10.54251%282% 2812% 1635% 222244HHNNCOCOCHCHMxMxMxMxMxMiieq

混合气体的当量气体常数为 )/(8.78854.103.8314eqg,KkgJMRReq 由理想气体状态方程，求得罐内所允许的最高温度为 ℃.544K317.58.78846032106.36,maxmaxeqgmRVpT 3.10题略 解：（1）多变指数n

由多变过程的过程方程：nnvpvp2211

903.010ln8ln)/ln()/ln(lnlnlnln12211221vvppvvppn （2）过程中热力学能、焓和熵的变化量 由理想气体的状态方程：222111,TRvpTRvpgg

810121212vvppTT 128

10TT

又 )(12TTcqnn11129197.041718.01903.04.1903.0)(1TTTTcnnV K526.459197.087.419197.01nqT K91.5681012TT kJ/kg174.8)526.4591.56(718.0TcuV

kJ/kg441.11)526.4591.56(005.1Tchp

K)kJ/(kg821.010ln287.0810ln718.0lnln1212vvRTTcsgV

（3）空气对外所作的膨胀功和技术功 由闭口系能量方程：kJ/kg696.33174.887.41uqwn 3

kJ/kg427.30wnwt

3.13 题略 解：（1）略 （2）每一过程中工质热力学能、焓、熵的变化以及与外界交换的膨胀功 求热力学能、焓、熵的变化，关键是利用理想气体的状态方程和过程方程求出各点的状态参数。

1-2为等温过程 02121HU kgpTRvg/m831.01098.157310287.0353111 kJ/K0808.0831.068.1ln287.04.0ln1221vvmRSg

kPa9.9768.1573287.0222vTRpg

kJ3.46831.068.1ln573287.04.0ln12121vvTmRWg

2-3为等压过程，3-1为等容过程（返回初态），有1323,vvpp K5.283287.0831.09.97333gRvpT kJ14.83)5735.283(718.04.0)(2332TTmcUV

kJ379.116)5735.283(005.14.0)(2332TTmcHp

kJ/K2829.05735.283ln005.14.0ln2332TTmcSp

kJ25.33)68.1831.0(9.974.0)(23232vvmpW 3-1过程： kJ14.83)5.283573(718.04.0)(3113TTmcUV

kJ379.116)5.283573(005.14.0)(3113TTmcHp

kJ/K2021.05.283573ln718.04.0ln3113TTmcSV 4

013W （2）略 3.15 题略 解：（1）三种过程熵的变化量

（a）定温过程：K)kJ/(kg462.051ln287.0ln12ppRsg （b）定熵过程：0s （c）对n =1.2的多变过程，可利用两状态间状态参数之间的关系式：

nnnnpTpT122111

得：K48.323)273150(152.112.111212TppTnn

K)kJ/(kg1923.04619.02696.051ln287.042348.323ln005.1lnln1212ppRTTcsgp

4.3 题略

%60100040011%25.6113608331210TTqwtct解：

ηt＞ηtc 违背了卡诺定理 结论：该循环根本不可能实现。 （也可用克劳修斯积分不等式或孤立系熵增原理求解） 4.6 题略 解：（1）

（2） 1→2 为定熵过程，由过程方程和理想气体状态方程，得： MPaTTppkk95.2730015001.014.14.112121

 5

（3）双原子气体，可近似取 ）（定压摩尔比热：）（定容摩尔比热：KkmolkJRCKkmolkJRCmpmV/10075.293145.8272

7

/78625.203145.8252

5

%76.599.349203.208703.208706.140509.349206.140501.095.27ln3145.83001ln9.34920)3001500(10075.2911303213023223213QWkJQQWkJppRnTSnTQkJTnCQtmp热效率：循环功：循环放热量：循环吸热量：

如果把双原子气体看作空气，并按单位质量工质的循环功和热量计算热效率，其结果相同，说明不同双原子气体工质进行同样循环时热效率差别不大。

%78.591206721/7214851206/4851.095.27ln287.0300ln/1206)3001500(005.11303213023223213qwkgkJqqwkgkJppRTsTqkgkJTcqtgp热效率：循环功：循环放热量：循环吸热量：

注

意: 非卡诺循环的热效率与工质性质有关。如果工质的原子数相同，则相差不大。 也可以利用1kkRcgp的关系，将Rg作为变量带入，最后在计算热效率时分子分母刚好约掉。

%76.5942001.25101.25109.16891.095.27ln300ln4200)3001500(11303213023223213ggtggggggpRRqwRqqwRRppRTsTqRkkRTcq热效率：循环功：循环放热量：循环吸热量：

4-4 题略

解：∵ 定压过程总加热量为： q =cp△T 其中用来改变热力学能的部分为：△u= cv△T 而 cp = cv+Rg ∴ 定压过程用来作功的部分为：w =Rg△T 4.10 题略 思路：利用孤立（绝热）系熵增原理进行判断。 解：取该绝热容器为闭口系，设热水用角标H表示，冷水用角标C表示，并注意液体cp = cv