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工程热力学(第五版)习题答案 工程热力学（第五版）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 ＝＝64.27 2-3．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＝101.325 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 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CO2的质量 （5） 将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg 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99.3kPa，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 ＝41.97kg 2-6 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3 m3，充入容积8.5 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、8.5 m3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、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为 m3 压缩机每分钟可以压缩0.1MPa的空气3 m3，则要压缩59.5 m3的空气需要的时间 19.83min 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2.12kg。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 582K （2）空气的初容积 p=3000×9.8/(πr2)+101000=335.7kPa 0.527 m3 空气的终态比容 ＝0.5 m3/kg 或者 0.5 m3/kg （3）初态密度 ＝4 kg /m3 2 kg /m3 2-9 解：（1）氮气质量 ＝7.69kg （2）熔化温度 ＝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，。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 ＝28.86 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 ＝1.288 kg /m3 ＝0.776 m3/kg 2-15 已知天然气的容积成分，，，，，。试求： 天然气在标准状态下的密度； 各组成气体在标准状态下的分压力。 解：（1）密度 ＝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） 第三章 热力学第一定律 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 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） 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