2018年工程热力学第五版课后习题答案.doc

工程热力学第五版课后习题答案 　　2-2.已知N2的M＝28，求（1）N2的气体常数；（2）标准状态下N2的比容和密度；（3）p?0.1MPa，t?500℃时的摩尔容积Mv。 　　解：（1）N2的气体常数 　　R?R08314?＝296.9J/(kg?K) M28 　　（2）标准状态下N2的比容和密度 　　v?RT296.9?273?＝0.8m3/kg p101325 　　1＝1.25kg/m3 v?? 　　（3）p?0.1MPa，t?500℃时的摩尔容积Mv 　　Mv ＝R0T＝64.27m3/kmol p 　　　　2-3．把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力pg1?30kPa，终了表压力pg2?0.3Mpa，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 　　p1v1m1? RT1 　　压送后储气罐中CO2的质量 　　p2v2m2? RT2 　　根据题意 　　容积体积不变；R＝188.9 　　p1?pg1?B 　　p2?pg2?B 　　T1?t1?273 　　T2?t2?273 （1） （2） （3） （4） 　　压入的CO2的质量 　　vp2p1m?m1?m2?(?) （5） RT2T1 　　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 　　vp2p130099.3101.325m?m1?m2?(?)?(?)?1000＝41.97kg RT2T1287300273 　　　　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 　　p2v27?105?8.5m2??kg RT2287?288 　　压缩机每分钟充入空气量 　　pv1?105?3m??kg RT287?288 　　所需时间 　　m2t??19.83min m 　　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 　　pv?const 　　0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为 　　p2V20.7?8.5V1???59.5 m3 P10.1 　　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 　　　　??59.5?19.83min 3 　　　　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 　　V2T2?T1?582K V1 　　（2）空气的初容积 　　p=3000×9.8/(πr2)+101000=335.7kPa 　　V1?mRT1?0.527 m3 　　p 　　空气的终态比容 　　V22V1v2??＝0.5 m3/kg mm 　　或者 　　v2?RT2?0.5 m3/kg p 　　（3）初态密度 　　m2.12?1??＝4 kg /m3 V10.527 　　1?2??2 kg /m3 v2 　　　　2-9 　　解：（1）氮气质量 　　pv13.7?106?0.05m??＝7.69kg RT296.8?300 　　（2）熔化温度 　　pv16.5?106?0.05T??＝361K mR7.69?296.8 　　　　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go2?23.2%，gN2?76.8%。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 　　M?11＝28.86 ?gi0.2320.768??M3228i 　　气体常数 　　R?R08314?＝288J/(kg?K) M28.86 　　容积