工程热力学习题答案

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1、课后思考题及习题答案思考题1-2：否，闭口是说没有物质交换绝热是说没有热量交换没有排除做功的可能，所以不是孤立系统。思考题1-7：否，稳定但不平衡，平衡的概念是内外同时建立热和力的平衡，显然铁棒上各点的温度并不相同，即存在热的不平衡习题1-3：习题1-4：习题1-5：1)p=定值：；2)pV=定值：习题1-7：需由热泵向室内提供的热量为：wkw习题1-9：1)2)kJ/h3)kw思考题2-5：甲与乙的看法都是错误的。首先依题意可知，如果瓶内氧气压力要减少一半，相应的质量也会减少一半。对于甲的看法：虽然每次抽出的氧气体积不变，但是由于每抽气一次均会导致气瓶中的压力

2、会有所有下降，每次抽出来的氧气质量也是不同的，甲的错误就在于认为每次抽出的来氧气质量会相同。而对于乙的看法：乙则认为气瓶内氧气体积增大一倍，压力就会减半，但是在抽气过程中，瓶内氧气的质量是在改变的，因此其结论也是错误的。l所抽次数的求解如下：抽气前气瓶内氧气的状态参数为（p0,v,m0），可求得原气瓶中氧气的质量m0为：式（1）l第一次抽气后，且第一次抽出的气体质量m1，气瓶内氧气的状态参数为（p1,v,mo-m1），以气瓶和抽气筒为一个系统，则：式（2）结合式1和2，可得：式（3）而对于第一次抽出的气体，每次抽出的气体体积为v‘=0.1L：式（4）结合式可求得

3、第一次抽气后气瓶的气体质量为（m0-m1）：式（5）l第二次抽出的气体体积同样为v2=0.1L，质量为m2，第二次抽气后气瓶内气体的压力为p2，气瓶内气体质量则为（m0-m1-m2），以气瓶和抽气筒为系统，则有：式（6）将式5代入式6，可得：式（7）l依此类推，第n次抽气后气瓶中的氧气压力pn为：所以，当时，，求得n=35次思考题2-8：1)否，因为，即二者之间的差值只与其气体常数有关，不随温度变化；2)由于，而cv是与温度有关的，因此比热容比k与温度是有关的。思考题2-11：1)是的，，所有各成分的质量相同时，相应的质量成份是相同的；2)摩尔成份不一定相同，因

4、为，即质量成分相同时，摩尔成份还与各成份的摩尔质量有关。习题2-3：求被压入的二氧化碳CO2质量。解：令起始状态为1（P1,V1,T1,m1），终状态为2（P2,V2,T2,m2），被压入的二氧化碳CO2质量即为m2-m1,应用理想气体方程：,,由题意可知：V2=V1=3m3，R=188.9J/kg·K（查表2-1），，故：习题2-6：储气灌初始质量m1：储气灌终态时质量m2：压缩机每分钟充入空气的质量：由已知条件可知：p1=p0=0.1Mpa,T1=T2=T0=273+15=288K,V1=V2=8.5m3,V0=3m3故所需时间t为：习题2-9：1)求氮的质

5、量m:,故:2)求熔化温度K习题2-14：设标准状态下空气质量流量为m（kg/h），由于则：kg/h1)按平均比热容计算：查表2-4（线性插值法）：；（kJ/h）2)按真实比热容经验公式计算：(查表2-3)（kJ/h）1)按定值比热容计算：将空气看做双原子气体，其定压摩尔比热容Mcp为：kJ/kmol·k（kJ/h）习题2-16：1)求混合气体质量m:由已知条件及可知，需先求得混合气体的气体常数R而由已知条件可求得：则：故（大气压B:，1mmHg=133.322Pa）1)习题2-18：1)(kg/m3)2)PaPaPaPaPaPa习题3-11)可将热力系统取为：

6、礼堂中的空气，则可知该系统为闭口系统。根据闭口系统能量方程：由于系统中没有作功，故W=0；因此，由上式可知，系统所得热量Q为热力学能的增加△U；而依题意可知系统热力学能的增加等于人体的散热量，即：kJ1)将热力系统取为：礼堂中的空气和人，则可知该系统为闭口系统，闭口系统能量方程：由于系统中没有作功，故W=0；由于系统对外界没有传热，即Q为0，而对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量，所以系统热力学能的增加△U为0；空气温度的升高是由于人体对环境的散热量由空气吸收，从而导致的空气热力学能增加。习题3-2对量热器：依题意有：kJkJ故：kJ习题3-3对整个刚性水箱：系

7、统与外界绝热，则：kJ而求得：℃习题3-51)对1-a-2-b-1过程：其中，由于1-a-2-b-1过程为一闭口循环，故△U=0，则有：，即10＋(-7)＝w+(-4)W=7kJ2)同样对1-c-2-b-1过程，有：，即(-7)＋q＝(-4)+2Q=5kJ习题3-7依题意为闭口系统，则有：kJ由气体状态方程得：解得：则气体状态方程为：，由于气体质量m为1.5kg，故此式可转化为：kJ（W还可根据P-V图计算）则过程中的传热量为：kJ习题3-8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绝热自由膨胀W＝0因此ΔU=0对空气

8、可以看作理想气体，其内能