最新热工学课后作业答案

1、12-2.已知 的 M28，求（1） 的气体常数；2N2N（2）标准状态下 的比容和密度；（3）， 时的摩尔容积 。Pap.050tMv解：（1） 的气体常数2N296.98340MR)/(KkgJ（2）标准状态下 的比容和密度20.8103579.6pTvkgm/3 1.25/kg（3） ， 时的摩尔容积MPa.tv 64.27pTR0kmol/32-3把 CO2 压送到容积 3m3 的储气罐里，起始表压力 kPa，终了表压力01gMpa，温度由 t145 增加到3.2pt270。试求被压入的 CO2 的质量。当地大气压 B101.325 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1RTvpm压送后储气罐中 CO2 的质量2根据题意容积体积不变；R188.9（1）Bpg1（2）2（3）7tT（4）压入的 CO2 的质量（5）)1(1TpRvm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

2、风量仍为300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？解：同上题 10)2735.0.9(283)1(21 TpRv41.97kg2-6 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 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kg2875.102RTvpm压缩机每分钟充入空气量kg35v所需时间19.83minmt2m35.91.0871PVp28 在一直径为 400mm 的活塞上置有质量为23000kg 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 B101kPa，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582K2TV（2）空气的初容积p=30009.8/(r 2)+101000

3、=335.7kPa0.527 m3pR1空气的终态比容0.5 m 3/kgVv2或者0.5 m3/kgpRT（3）初态密度4 kg /m 3527.01V2 kg /m3v2-9 解：（1）氮气质量7.69kg308.2965.17RTpvm（2）熔化温度361K.76v217 如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为 ，%2.3go。试求空气的折合分子量、气体8.762N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28.862876.03.11iMg气体常数28886.2140R)/(KkgJ容积成分20.92/22Mogro120.979.12N标准状态下的比容和密度1.288 kg /m 34.86. 0.776 m3/kg1v2-18 已知天然气的容积成分 ，%974CHr， ，%6.02HCr18.03Cr， ，18.4 2.O。试求：2Nr（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 10/)283.42.0581.48.036.197( iMr16.48 30 /.0428.6. mkg（2）各组成气体在标准

4、状态下分压力因为： pri98.285kPa325.10*%974CH同理其他成分分压力分别为：（略）331 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 WUQ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。2.6710 5kJ60/240（2）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 WUQ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。35，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

5、-a-2 10 x12-b-1 -7 -41-c-2 x2 2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WQ即 10（7）x1+ （4）x1=7 kJ(2)对 1-c-2 和 2-b-1 也组成一个闭口循环x2（7）2+ （4）x2=5 kJ(3)对过程 2-b-1，根据 WUQ3 kJ)4(7U3-6 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） E（kJ ）12 1100 0 110023 0 100 -10034 -950 0 -95045 0 50 -50解：同上题3-7 解：热力系：1.5kg 质量气体闭口系统，状态方程： bavp)851.()852.1(5U90kJ4由状态方程得1000a*0.2+b200=a*1.2+b解上两式得：a=-800b=1160则功量为 2.10221 6)80(5. vpdvW900kJ过程中传热量990 kJUQ38 容积由隔板分成两部分，左边盛有压力为600kPa，温度为 27的空气，右边为真空，容积为左边 5 倍。将隔板抽出后，空气迅速

6、膨胀充满整个容器。试求容器内最终压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。解：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 WUQ绝热 0自由膨胀 W0因此 U=0对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得 KTTmcv 30120)12(根据理想气体状态方程100kPa6pVRp3-9 一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为 500 kPa，25。充气开始时，罐内空气参数为 100 kPa，25。求充气终了时罐内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。解：开口系统特征：绝热充气过程工质：空气（理想气体）根据开口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传递。 dEhm00没有流出工质 m2=0dE=dU=(mu)cv2-(mu)cv1终态工质为流入的工质和原有工质和 m0= mcv2-mcv1mcv2 ucv2- mcv1ucv1=m0h0 (1)h0=cpT0ucv2=cvT2ucv1=cvT1mcv1= 1RTVmcv2 = 2p代入上式(1)整理得=398.3K21)0(1pTkT310 供暖用风机连同

7、加热器，把温度为的冷空气加热到温度为 ，01t 50t然后送入建筑物的风道内，送风量为 0.56kg/s，风机轴上的输入功率为 1kW，设整个装置与外界绝热。试计算：（1）风机出口处空气温度；（2）空气在加热器中的吸热量；（3）若加热器中有阻力，空气通过它时产生不可逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确？解：开口稳态稳流系统（1）风机入口为 0则出口为 3106.50CpmQTCpm1.7878.12tt空气在加热器中的吸热量 )78.1250(6.50TpQ138.84kW(3)若加热有阻力，结果 1 仍正确；但在加热器中的吸热量减少。加热器中，)1(22vPuvuh5p2 减小故吸热减小。311 一只 0.06m3 的罐，与温度为 27、压力为 7MPa 的压缩空气干管相连接，当阀门打开，空气流进罐内，压力达到 5MPa 时，把阀门关闭。这一过程进行很迅速，可认为绝热。储罐的阀门关闭后放置较长时间，最后罐内温度回复到室温。问储罐内最后压力是多少？解：热力系：充入罐内的气体由于对真空罐充气时，是焓变内能的过程 muhKkTcvp 4203.10罐内温度回复到室温过程是定容过程

8、3.57MPa54202P312 压力为 1MPa 和温度为 200的空气在一主管道中稳定流动。现以一绝热容器用带阀门的管道与它相连，慢慢开启阀门使空气从主管道流入容器。设（1）容器开始时是真空的；（2）容器装有一个用弹簧控制的活塞，活塞的位移与施加在活塞上的压力成正比，而活塞上面的空间是真空，假定弹簧的最初长度是自由长度；（3）容器装在一个活塞，其上有重物，需要 1MPa 的压力举起它。求每种情况下容器内空气的最终温度？解:（1）同上题662K=389473.0kT（2） wuhh=cpT0L=kp RTpVkApdAL2121T= 552K=27905.TRcvp同（2）只是 W 不同VdwT= 473K2000TRcvp313 解： hW对理想气体 Tcpuv314 解：（1）理想气体状态方程586K293*2pT（2）吸热：2500kJTkRVmcQv13-15 解：烟气放热等于空气吸热1m3 空气吸取 1.09 m3 的烟气的热267kJ24509.120501.3.67vcQtt2=10+205=2153-16 解： 3)2(21hmhmTchp代入得： 304721*)2

9、( cm582K309317 解：等容过程1.4ckp 121kvpkRTmTQv37.5kJ3-18 解：定压过程6T1= =21287103.4.06mRVp6.2KT2=432.4K内能变化： 2.16)87.01(tmcUv156.3kJ焓变化：218.8 kJ3.1564.kH功量交换： 30.2mV3.468)1(pdW62.05kJ热量交换： =218.35 05.6231UQkJp734-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热 40kJ，其容积增大为 ，压力降低为102v，设比热为定值，求过程中内8/p能的变化、膨胀功、轴功以及焓和熵的变化。解：热力系是 1kg 空气过程特征：多变过程0.9)10/ln(8)2/1l(nvp因为 Tcqn内能变化为717.5Rv25)/(KkgJ1004.5vpcc7)/(kgJ3587.5ncvvc51)/(KkJ810 3JnvvcqTcu/膨胀功： 32 10 3Juw轴功： 28.8 103Js焓变： 1.4811.2 kTchp103J熵变：0.8210 312lnlpcvsp)/(KkgJ42 有 1kg 空气、初始状态为， ，进行下列MPap5.01150t过程：（1）可逆绝热膨胀到 ；Pap.2（2）不可逆绝热膨胀到 ，10；KT30（3）可逆等温膨胀到 ；Map.2（4）可逆多变膨胀到 ，多P10变指数 ；n7试求上述各过程中的膨胀功及熵的变化，并将各过程的相对位置画在同一张 图和vp图上sT解：热力系 1

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