2022年工程热力学课后习题及答案第六版 .pdf
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1、2-2.已知2N的 M28,求(1)2N的气体常数;(2)标 准 状 态 下2N的 比 容 和 密 度;(3)MPap1.0,500t时的摩尔容积Mv。解:(1)2N的气体常数2883140MRR296.9)/(KkgJ(2)标准状态下2N的比容和密度1013252739.296pRTv0.8kgm/3v11.253/mkg(3)MPap1.0,500t时的摩尔容积MvMvpTR064.27kmolm/32-3把 CO2压送到容积3m3的储气罐里,起始表压力301gpkPa,终了表压力3.02gpMpa,温度由t145增加到t270。试求被压入的CO2的质量。当地大气压B101.325 kPa
2、。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1111RTvpm压送后储气罐中CO2的质量2222RTvpm根据题意容积体积不变;R188.9 Bppg11(1)Bppg 22(2)27311tT(3)27322tT(4)压入的 CO2的质量)1122(21TpTpRvmmm(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1000)273325.101
3、3003.99(287300)1122(21TpTpRvmmm41.97kg 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2882875.810722225RTvpmkg 压缩机每分钟充入空气量28828731015RTpvmkg 所需时间mmt219.83min 第二种解法将空气充入储气罐中,实际上就是等温情况
4、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constpv0.7MPa、8.5 m3的空气在 0.1MPa 下占体积为5.591.05.87.01221PVpVm3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35.5919.83min 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 B101kPa,问:(1)气缸中空气的终温
5、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1122TVVT582K(2)空气的初容积p=30009.8/(r2)+101000=335.7kPa pmRTV110.527 m3 空气的终态比容mVmVv12220.5 m3/kg 或者pRTv220.5 m3/kg(3)初态密度527.012.211Vm4 kg/m3212v2 kg/m32-9 解:(1)氮气质量3008.29605.0107.136RTpvm7.69kg(2)熔化温度8.29669.705.0105.166mRpvT361K 21
6、4 如果忽略空气中的稀有气体,则可以认为其质量成分为%2.232go,%8.762Ng。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28768.032232.011iiMgM28.86 气体常数86.2883140MRR288)/(KkgJ容积成分2/22MoMgroo20.92Nr1 20.979.1标准状态下的比容和密度4.2286.284.22M1.288 kg/m3 1v0.776 m3/kg 2-15 已 知 天 然 气 的 容 积 成 分%974CHr,%6.062HCr,%18.083HCr,%18.0104HCr,%2.02COr,%83.
7、12Nr。试求:(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.05818.04418.0306.01697(iiMrM文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1
8、 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5
9、 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文
10、档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7
11、U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2
12、M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W
13、4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W416.48 30/736.04.2248.164.22mkgM(2)各组成气体在标准状态下分压力因为:pr
14、pii325.101*%974CHp98.285kPa 同理其他成分分压力分别为:(略)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。60/204002000Q2.67105kJ(1)热力系:礼堂中的空气和人。闭口系统根据
15、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
16、-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WUQ)4(7WQU3 kJ 3-6 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)12 1100 0 23 0 100 34-950 0 45 0 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)85115.1()85225.1(5.1vpvpU文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K
17、5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y
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22、W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:
23、CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W4文档编码:CV9K5W1X7U1 HH10Y7E4H2M5 ZC3W4Z5C3W490kJ 由状态方程得1000a*0.2+b 200=a*1.2+b 解上两式得:a=-800 b=1160 则功量为2.12.02211160)800(21 5.15.1vvpdvW900kJ 过程中传热量WUQ990 kJ 3 8 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
24、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0Q自由膨胀 W 0 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KTTTTmcv300120)12(根据理想气体状态方程161211222pVVpVRTp100kPa 3-9 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。dEhmhm00
25、220没有流出工质m2=0 dE=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=cpT0 ucv2=cvT2 ucv1=cvT1 mcv1=11RTVpmcv2=22RTVp代入上式(1)整理得21)10(1212ppTkTTTkTT=398.3K 310 供 暖 用 风 机 连 同 加 热 器,把 温 度 为01t的冷空气加热到温度为2502t,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
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