热工基础答案

热工答案

3.3 题略 解：（1）泄漏的气体量为

kmol

541.0kg 81.23)27327(44/3.83143

10

3.0)

27347(44/3.83143

10

8.06

6

2

221

1121==+⨯⨯⨯-

+⨯⨯⨯=

-=

-=∆T R V p T R V p m m m g g

（2）泄漏的气体在1bar 及17℃时占有的容积为

3

5

m 05.1310

)

27317(44

3.831481.23=+⨯⨯=

=

p

T mR V g

3.6 题略

解：由题意：△U = 0 → T 2 = T 1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有：

MPa

2.0Pa 10

0.23

135

121

1

22

221

11=⨯==

==p p T V p T V p T V p

△U =△H = 0

J/K

1426.1kJ/K 10

1426.13

ln 208.0005.0ln

ln

3

1

21

2=⨯=⨯⨯=-==∆=∆-p p mR

V V mR s m S g

g

3.7 题略 解：（1）混合后的质量分数：

ωCO2 = 5.6 %， ωO2 =16.32 %， ωH2O =2 %， ωN2 =76.08 % （2） 折合摩尔质量： M eq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数： R eq = 288.124 J/（kg ·K ） （4） 体积分数：

φCO2 = 3.67 %， φO2 =14.72 %， φH2O =3.21 %， φN2 =78.42 % （5）各组分气体分压力：

p CO2 = 0.01101 MPa ， p O2 =0.04416 MPa ， p H2O =0.00963 MPa ， p N2 =0.2353 MPa

3.8题略

解：由题意，H 2的摩尔成分 1%52%12%35%12H =---=x 由教材公式（3.35），求混合气体的当量摩尔质量

kg/kmol

10.54251%282% 2812% 1635% 2

2

2

2

4

4

H

H N

N CO

CO CH

CH =⨯+⨯+⨯+⨯=+++==

∑

M

x M

x M

x M

x M

x M

i

i eq

混合气体的当量气体常数为

)/(8.78854

.103.8314eq g,K kg J M

R R eq

⋅==

=

由理想气体状态方程，求得罐内所允许的最高温度为

℃.544K 317.58

.78846032

10

6.36

,max max ==⨯⨯⨯=

=

eq

g mR

V p T

3.10题略 解：（1）多变指数n

由多变过程的过程方程：n

n

v p v p 2211=

903.010

ln 8ln )

/ln()/ln(ln ln ln ln 12211

221===

--=

v v p p v v p p n

（2）过程中热力学能、焓和熵的变化量 由理想气体的状态方程：2221

11,

T R v p T R v p g g ==

8

101

21

21

2=⋅=v v p p T T 128

10T T =

又 )(12T T c q n n -=11129197.04

1718.01

903.04.1903.0)(1

T T T T c n n V =⨯

⨯--=

---=

κ

K 526.459197

.087

.419197.01==

=

n q T

K 91.568

1012==T T

kJ/kg 174.8)526.4591.56(718.0=-⨯=∆=∆T c u V kJ/kg

441.11)526.4591.56(005.1=-⨯=∆=∆T c h p

K)kJ/(kg

821.010ln 287.08

10ln

718.0ln

ln

1

21

2⋅=⨯+⨯=+=∆v v R T T c s g V

（3）空气对外所作的膨胀功和技术功

由闭口系能量方程：kJ/kg

696.33174.887.41=-=∆-=u q w n

kJ/kg

427.30==w n w t

3.13 题略 解：（1）略

（2）每一过程中工质热力学能、焓、熵的变化以及与外界交换的膨胀功

求热力学能、焓、熵的变化，关键是利用理想气体的状态方程和过程方程求出各点的状态参数。

1-2为等温过程 02121=∆=∆--H U

kg p T R v g /m 831.010

98.1573

10287.03

53

1

11=⨯⨯⨯=

=

kJ/K 0808

.0831

.068.1ln

287.04.0ln 1

221=⨯⨯==∆-v v mR

S g

kPa 9.9768

.1573

287.02

22=⨯=

=

v T R p g

kJ 3.46831

.068.1ln

573287.04.0ln

1

2121=⨯⨯==-v v T mR W g

2-3为等压过程，3-1为等容过程（返回初态），有1323,v v p p ==

K 5.283287

.0831

.09.97333=⨯=

=

g

R v p T

kJ 14.83)5735.283(718.04.0)(233

2-=-⨯=-=∆-T T mc U V

kJ 379.116)5735.283(005.14.0)(2332-=-⨯=-=∆-T T mc

H

p

kJ/K 2829

.0573

5.283ln

005.14.0ln

2

332-=⨯⨯==∆-T T mc

S p

kJ 25.33)68.1831.0(9.974.0)(23232-=-⨯=-=-v v mp W

3-1过程：

kJ 14.83)5.283573(718.04.0)(311

3=-⨯=-=∆-T T mc U V

kJ 379.116)5.283573(005.14.0)(3113=-⨯=-=∆-T T mc

H

p

kJ/K 2021

.05

.283573ln

718.04.0ln

3

113=⨯⨯==∆-T T mc

S V