工程热力学(第五版 )课后习题答案

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1、工程热力学（第五版）课后习题答案2-2.已知的M＝28，求（1）的气体常数；（2）标准状态下的比容和密度；（3），℃时的摩尔容积。解：（1）的气体常数＝296.9（2）标准状态下的比容和密度＝0.8＝1.25（3），℃时的摩尔容积＝＝64.272-3．把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力kPa，终了表压力Mpa，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＝101.325kPa。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的质量压送后储气罐中CO2的质量根据题意容积体积不变；R＝188.9（1）（2）（3）（4）压入的C

2、O2的质量（5）将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得m=12.02kg2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300m3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa，而鼓风机每小时的送风量仍为300m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？解：同上题＝41.97kg2-6空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa的空气3m3，充入容积8.5m3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0.7MPa？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

3、态时需要充入的空气质量kg压缩机每分钟充入空气量kg所需时间19.83min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0.1MPa一定量的空气压缩为0.7MPa的空气；或者说0.7MPa、8.5m3的空气在0.1MPa下占体积为多少的问题。根据等温状态方程0.7MPa、8.5m3的空气在0.1MPa下占体积为26m3压缩机每分钟可以压缩0.1MPa的空气3m3，则要压缩59.5m3的空气需要的时间19.83min2－8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2.12kg。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B＝1

4、01kPa，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582K（2）空气的初容积p=3000×9.8/(πr2)+101000=335.7kPa0.527m3空气的终态比容＝0.5m3/kg或者0.5m3/kg（3）初态密度＝4kg/m32kg/m32-9解：（1）氮气质量＝7.69kg（2）熔化温度＝361K2－14如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为，。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＝28.8

5、6气体常数＝288容积成分＝20.9％1－20.9％＝79.1％标准状态下的比容和密度＝1.288kg/m3＝0.776m3/kg2-15已知天然气的容积成分，，，，，。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26＝16.48（2）各组成气体在标准状态下分压力因为：98.285kPa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

6、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。＝2.67×105kJ（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）

7、膨胀功W（kJ）1-a-210x12-b-1-7-41-c-2x22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，有即10＋（－7）＝x1+（－4）x1=7kJ(2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环x2＋（－7）＝2+（－4）x2=5kJ(3)对过程2-b-1，根据－3kJ3-6一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）1～21100011002～30100-1003～4-950