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）习题答案工程热力学（笫五版）廉乐明谭羽非等编中国建筑工业出版社第二章气体的热力性质2-2.已知“2的M=28,求（1）N?的气体常数;（2）标准状态下N2的比容和密度;（3）p=,t=500°C时的摩尔容积Mv。解：（1）“2的气体常数R=^==296.9J/(kg•K)M28（2）标准状态.VN2的比容和密度P296,9x273101325=0.8m3/kgp=—=.25kg/m3v（3）〃=t=500°C时的摩尔容枳MvMv==64.27加‘/kmolP2-3.把CO?压送到容积3n?的储气罐里，起始表压力#小=30

2、kPa,终了表压力几2=0・3Mpa,温度由ll=45°C增加到t2=70°Co试求被压入的CO?的质量。当地大气压B=101.325kPao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mpv~RT压送后储气罐中CO2的质量RT2根据题意容积体积不变；R=188.9p=p^+B(1)p2=pg2+B(2)Tl=H+273(3)T2=r2+273(4)压入的co?的质量,cvz/?2“1、m=ml一m2=一（-）（5）RT2TV将（1）、（2）、（3）、（4）代入（5）式得m=12.02kg2・5当外界为标准状

3、态时，一鼓风机每小时可送300m3的空气，如外界的温度増鬲到27°C,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〔cjp2刃、300/99.3101.325、innnm=m一m2=—（）=（）x1000=41.97kgRT2TV287300273〜2-6空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15°C、压力为O.IMPa的空气3m充入容积&5n?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

4、：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cp2v27X10’X8.5m2—=kgRT2287x288压缩机每分钟充入空气量pvlxlO5x3tn==kgRT287x288所需时间m2t=——=19.83minm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pv=const0・7MPa、8.5m3的空气在O.IMPa下占体积为=59.55p2V20.7X8

5、.5VI==P.1压缩机每分钟可以压缩O.IMPa的空气3n?,则耍压缩59.5m3的空气需耍的时间59.5T=3=19.83min2-8在一直径为400mm的活塞上置冇质疑为3000kg的物体，气缸中空气的温度为I8°C,质ift为2・12kg。加热后其容积增大为原來的两倍。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V2T2=—T1=582KVI（2）空气的初容积p=3000X9.8/（nr

6、）+101000=335.7kPaVI=mRTP=0.527m3空气的终态比容cV22V1.v2===0.5m3/kgmm或者v2=RT2—0.5niVkg（3）初态密度,m2」22p=—=VI二=4kg/m0.527J/?2=—=2kg/m3v22-9解:(1)氮气质量RT13.7x106x0.05==7.69kg296.8x300（2）熔化温度",府16.5xl06x0.05二=361K7.69x296.82-14如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为go2=23.2%,gN2=76.8%o试求空气的折介分子量、气体常数.容

7、积成分及在标准状态下的比容和密度。解：折合分子量=28.8610.232~~0.76813228气体常数°R。8314”、/?=—==288J/(仗•K)M28.86容积成分7二g°,M/Mo2=20.9%rVn=1-20.9%=79」％标准状态下的比容和密度M28.86彳p===1.288kg/m322.4224V=一=0.776m3/kgP2-15已知天然气的容积成分rCH4=97%,rcu^=0.6%,rCH^=0.18%,rC4Hw=0.18%,rC02=0.2%,rN2=1.83%。试求：(1)天然气在标准状态下的密度；(2)各组成

8、气体在标准状态F的分压力。解：(1)密度M=工的=(97x16+0.6x30+0」8x44+0」8x58+0.2x44+1.83x28)/100=16.48PoM_