工程热力学第五版童钧耕课后知识题目解析
工程热力学,课后习题问题详解
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 中国建筑工业第二章 气体的热力性质2-2.已知2N 的M =28,求(1)2N 的气体常数;(2)标准状态下2N 的比容和密度;(3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv 。
解:(1)2N 的气体常数2883140==M R R =296.9)/(K kg J •(2)标准状态下2N 的比容和密度1013252739.296⨯==p RT v =0.8kg m /3v 1=ρ=1.253/m kg(3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积MvMv =pTR 0=64.27kmol m/32-3.把CO2压送到容积3m3的储气罐里,起始表压力301=g p kPa ,终了表压力3.02=g p 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1111RT v p m =压送后储气罐中CO2的质量2222RT v p m =根据题意容积体积不变;R =188.9Bp p g +=11 (1) Bp p g +=22 (2) 27311+=t T (3) 27322+=t T(4)压入的CO2的质量)1122(21T p T p R v m m m -=-= (5)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)273325.1013003.99(287300)1122(21⨯-=-=-=T p T p R v m m m =41.97kg2-6 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。
工程热力学 第五版 童钧耕 课后习题答案
第一章 基本概念1-1 华氏温标规定在标准大气压(101325 Pa )下纯水的冰点是32F ,汽点是212F (F 是华氏温标温度单位的符号)。
试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。
提示和答案:C F {}0{}32212321000t t ︒︒--=--, F C 9{}{}325t t ︒︒=+。
1-2 英制系统中的兰氏温标(兰氏温标与华氏温标的关系相当于热力学温标与摄氏温标的关系),其温度以符号R 表示。
兰氏温度与华氏温度的关系为{T }°R = {t }°F + 459.67。
已知开尔文温标及朗肯温标在纯水冰点的读数分别是273.15K 和491.67R ;汽点的读数分别是373.15K 和671.67R 。
(1)导出兰氏温度和开尔文温度的关系式;(2)开尔文温标上绝对零度在兰氏温标上是多少度?(3)画出摄氏温标、开尔文温标、华氏温标和兰氏温标之间的对应关系。
提示和答案:RK {}491.67671.67491.67373.15273.15{}273.15T T ︒--=--。
R K {} 1.8{}T T ︒=; R {}0R T ︒=︒;略 1-3 设一新的温标,用符号N 表示温度单位,它的绝对温标用Q 表示温度单位。
规定纯水的冰点和汽点分别是100N 和1000N ,试求:(1)该新温标和摄氏温标的关系;(2)若该温标的绝对温度零度与热力学温标零度相同,则该温标读数为0N 时,其绝对温标读数是多少Q ?提示和答案:(1)N C {}100{}010001001000t t ︒︒--=--;N C {}9{}100t t ︒︒=+(2)Q N C {}{}9{}100T t t ︒︒︒=+=++常数常数,{T } K = 0 K 时, {Q}0Q T ︒=︒ 解得式中常数,代回原式。
;Q N {}{}2358.35T t ︒︒=+, Q {}2358.385N T ︒=︒1-4 直径为1m 的球形刚性容器,抽气后真空度为752.5mmHg ,(1)求容器内绝对压力为多少Pa ;(2)若当地大气压力为0.101MPa ,求容器表面受力多少N? 提示和答案:b v 691.75Pa p p p =-=;600.31510N F A p =∆=⨯。
工程热力学(第五版-)课后习题答案
工程热力学(第五版-)课后习题答案2-2.已知2N 的M =28,求(1)2N 的气体常数;(2)标准状态下2N 的比容和密度;(3)MPa p1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv 。
解:(1)2N 的气体常数2883140==M R R =296.9)/(K kg J • (2)标准状态下2N 的比容和密度1013252739.296⨯==p RT v =0.8kg m/3v1=ρ=1.253/m kg (3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积MvMv =pT R 0=64.27kmol m/32-3.把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里,起始表压力301=g p kPa ,终了表压力3.02=g p Mpa ,温度由t1=45℃增加到t2=70℃。
试求被压入的CO 2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CO 2的质量1111RT v p m =压送后储气罐中CO 2的质量2222RT v p m =根据题意容积体积不变;R =188.9B p p g +=11 (1) B p p g +=22(2) 27311+=t T (3) 27322+=t T(4)压入的CO 2的质量)1122(21T p T p R v m m m -=-= (5)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 m 3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 m 3,问鼓风机送风量的质量改变多少? 解:同上题1000)273325.1013003.99(287300)1122(21⨯-=-=-=T p T p R v m m m =41.97kg2-6 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 m 3,充入容积8.5 m 3的储气罐内。
工程热力学-课后思考题答案(童维道沉钧耕编)
第一章基本概念与定义1.答:不一定。
稳定流动开口系统内质量也可以保持恒定2.答:这种说法是不对的。
工质在越过边界时,其热力学能也越过了边界。
但热力学能不是热量,只要系统和外界没有热量地交换就是绝热系。
3.答:只有在没有外界影响的条件下,工质的状态不随时间变化,这种状态称之为平衡状态。
稳定状态只要其工质的状态不随时间变化,就称之为稳定状态,不考虑是否在外界的影响下,这是他们的本质区别。
平衡状态并非稳定状态之必要条件。
物系内部各处的性质均匀一致的状态为均匀状态。
平衡状态不一定为均匀状态,均匀并非系统处于平衡状态之必要条件。
4.答:压力表的读数可能会改变,根据压力仪表所处的环境压力的改变而改变。
当地大气压不一定是环境大气压。
环境大气压是指压力仪表所处的环境的压力。
5.答:温度计随物体的冷热程度不同有显著的变化。
6.答:任何一种经验温标不能作为度量温度的标准。
由于经验温标依赖于测温物质的性质,当选用不同测温物质的温度计、采用不同的物理量作为温度的标志来测量温度时,除选定为基准点的温度,其他温度的测定值可能有微小的差异。
7.答:系统内部各部分之间的传热和位移或系统与外界之间的热量的交换与功的交换都是促使系统状态变化的原因。
8.答:(1)第一种情况如图1-1(a),不作功(2)第二种情况如图1-1(b),作功(3)第一种情况为不可逆过程不可以在p-v图上表示出来,第二种情况为可逆过程可以在p-v图上表示出来。
9.答:经历一个不可逆过程后系统可以恢复为原来状态。
系统和外界整个系统不能恢复原来状态。
10.答:系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后,系统恢复到原来状态,外界没有变化;若存在不可逆因素,系统恢复到原状态,外界产生变化。
11.答:不一定。
主要看输出功的主要作用是什么,排斥大气功是否有用。
第二章 热力学第一定律1.答:将隔板抽去,根据热力学第一定律w u q +∆=其中0,0==w q 所以容器中空气的热力学能不变。
工程热力学(第五版_)课后习题答案(含题目)
对理想气体 h
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 1~2 2~3 3~4 4~5 解:同上题 3-7 解:热力系:1.5kg 质量气体 Q(kJ) 1100 0 -950 0 W(kJ) 0 100 0 50
Q U W
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。
,
T=
cp cv R
T 0 T 0 473K=200℃
一只 0.06m3 的罐,与温度为 27℃、压力
3-13
解: W
h
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
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
闭口系统,状态方程:
p av b
U 1.5[(1.5 p2v2 85) (1.5 p1v1 85)]
3
=90kJ 由状态方程得 1000=a*0.2+b 200=a*1.2+b 解上两式得: a=-800 b=1160 则功量为
热量 Q(kJ) 10 -7 x2
膨胀 x1 -4 2
(1)对 1-a-2 和 2-b-1 组成一个闭口循环,有
Q W
工程热力学(第五版_)课后习题答案
⼯程热⼒学(第五版_)课后习题答案GAGGAGAGGAFFFFAFAF2-2.已知2N 的M =28,求(1)2N 的⽓体常数;(2)标准状态下2N 的⽐容和密度;(3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv 。
解:(1)2N 的⽓体常数2883140==M R R =296.9)/(K kg J ? (2)标准状态下2N 的⽐容和密度1013252739.296?==p RT v =0.8kg m /3v1=ρ=1.253/m kg (3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积MvMv=pTR 0=64.27kmol m /32-3.把CO 2压送到容积3m 3的储⽓罐⾥,起始表压⼒301=g p kPa ,终了表压⼒3.02=g p Mpa ,温度由t1=45℃增加到t2=70℃。
试求被压⼊的CO 2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CO 2的质量GAGGAGAGGAFFFFAFAF1111RT v p m =压送后储⽓罐中CO 2的质量2222RT v p m =根据题意容积体积不变;R =188.9B p p g +=11 (1) B p p g +=22(2) 27311+=t T(3) 27322+=t T(4)压⼊的CO 2的质量GAGGAGAGGAFFFFAFAF)1122(21T p T p R v m m m -=-= (5)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 m 3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 m 3,问⿎风机送风量的质量改变多少?解:同上题1000)273325.1013003.99(287300)1122(21?-=-=-=T p T p R v m m m =41.97kg2-6 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 m 3,充⼊容积8.5 m 3的储⽓罐内。
工程热力学(第五版_)课后习题问题详解
2-2.已知2N 的M =28,求(1)2N 的气体常数;(2)标准状态下2N 的比容和密度;(3)MPa p1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv 。
解:(1)2N 的气体常数2883140==M R R =296.9)/(K kg J • (2)标准状态下2N 的比容和密度1013252739.296⨯==p RT v =0.8kg m/3v1=ρ=1.253/m kg (3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积MvMv =pT R 0=64.27kmol m/32-3.把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里,起始表压力301=g p kPa ,终了表压力3.02=g p Mpa ,温度由t1=45℃增加到t2=70℃。
试求被压入的CO 2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CO 2的质量1111RT v p m =压送后储气罐中CO 2的质量2222RT v p m =根据题意容积体积不变;R =188.9B p p g +=11 (1) B p p g +=22(2) 27311+=t T (3) 27322+=t T(4)压入的CO 2的质量)1122(21T p T p R v m m m -=-= (5)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 m 3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 m 3,问鼓风机送风量的质量改变多少? 解:同上题1000)273325.1013003.99(287300)1122(21⨯-=-=-=T p T p R v m m m =41.97kg2-6 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 m 3,充入容积8.5 m 3的储气罐。
工程热力学(第五版)课后习题答案(全章节)
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2N 的M =28,求(1)2N 的气体常数;(2)标准状态下2N 的比容和密度;(3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv 。
解:(1)2N 的气体常数2883140==M R R =296.9)/(K kg J ∙(2)标准状态下2N 的比容和密度1013252739.296⨯==p RT v =0.8kg m /3 v 1=ρ=1.253/m kg(3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积MvMv =pT R 0=64.27kmol m /3 2-3.把CO2压送到容积3m3的储气罐里,起始表压力301=g p kPa ,终了表压力3.02=g p 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 =188.9Bp p g +=11 (1) Bp p g +=22(2) 27311+=t T(3) 27322+=t T(4)压入的CO2的质量)1122(21T p T p R v m m m -=-=(5)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)273325.1013003.99(287300)1122(21⨯-=-=-=T p T p R v m m m =41.97kg2-6 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。
工程热力学(第五版)课后习题答案(全)
工程热力学(第五版)习题答案工程热力学(第五版)廉乐明 谭羽非等编第二章 气体的热力性质2-2.已知2N 的M =28,求(1)2N 的气体常数;(2)标准状态下2N 的比容和密度;(3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积Mv 。
解:(1)2N 的气体常数2883140==M R R =296.9)/(K kg J ∙(2)标准状态下2N 的比容和密度1013252739.296⨯==p RT v =0.8kg m /3v 1=ρ=1.253/m kg(3)MPa p 1.0=,500=t ℃时的摩尔容积MvMv =pT R 0=64.27kmol m/32-3.把CO2压送到容积3m3的储气罐里,起始表压力301=g p kPa ,终了表压力3.02=g p 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1111RT v p m =压送后储气罐中CO2的质量2222RT v p m =根据题意容积体积不变;R =188.9Bp p g +=11 (1) Bp p g +=22(2) 27311+=t T (3) 27322+=t T(4)压入的CO2的质量)1122(21T p T p R v m m m -=-=(5)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)273325.1013003.99(287300)1122(21⨯-=-=-=T p T p R v m m m =41.97kg2-6 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。
(完整版)工程热力学课后题答案沈维道童钧耕版
P30 (1)P56 (4)P93 (9)P133 (13)P193 (18)P235 (25)P263 (30)P281 (34)P396 (35)P301.闭与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?不一定,稳定流动系统内质量也保持恒定。
2.有人认为开口系统内系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。
对不对,为什么?不对,绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递(传热量),随物质进出的热能(准确地说是热力学能)不在其中。
3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系?平衡状态一定是稳定状态,稳定状态则不一定是平衡状态。
4.倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式p =p b +p g (p > p b ), p = p b -p v (p < p b )中,当地大气压是否必定是环境大气压?当地大气压p b 改变,压力表读数就会改变。
当地大气压p b 不一定是环境大气压。
5.温度计测温的基本原理是什么?热力学第零定律6.经验温标的缺点是什么?为什么? 不同测温物质的测温结果有较大的误差,因为测温结果依赖于测温物质的性质。
7.促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。
有势差(温度差、压力差、浓度差、电位差等等)存在。
8.分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象,说明这些是什么系统。
参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统(闭口系统——忽略蒸发时)、正在运行的电视机是闭口系统。
4题图9.家用电热水器是利用电加热水的家用设备,通常其表面散热可忽略。
取正在使用的家用电热水器为控制体(但不包括电加热器),这是什么系统?把电加热器包括在研究对象内,这是什么系统?什么情况下能构成孤立系统?不包括电加热器为开口(不绝热)系统(a 图)。
工程热力学第五版习题问题详解
第四章4-1 1kg 空气在可逆多变过程中吸热40kJ ,其容积增大为1102v v =,压力降低为8/12p p =,设比热为定值,求过程中内能的变化、膨胀功、轴功以与焓和熵的变化。
解:热力系是1kg 空气 过程特征:多变过程)10/1ln()8/1ln()2/1ln()1/2ln(==v v p p n =0.9 因为T c q n ∆=内能变化为R c v 25==717.5)/(K kg J • v p c R c 5727===1004.5)/(K kg J •=n c ==--v vc n kn c 51=3587.5)/(K kg J • n v v c qc T c u /=∆=∆=8×103J膨胀功:u q w ∆-==32 ×103J 轴功:==nw w s 28.8 ×103J焓变:u k T c h p ∆=∆=∆=1.4×8=11.2 ×103J熵变:12ln 12ln p p c v v c s v p +=∆=0.82×103)/(K kg J •4-2 有1kg 空气、初始状态为MPa p 5.01=,1501=t ℃,进展如下过程: 〔1〕可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=;〔2〕不可逆绝热膨胀到MPa p 1.02=,K T 3002=; 〔3〕可逆等温膨胀到MPa p 1.02=;〔4〕可逆多变膨胀到MPa p 1.02=,多变指数2=n ;试求上述各过程中的膨胀功与熵的变化,并将各过程的相对位置画在同一X v p -图和s T -图上解:热力系1kg 空气(1) 膨胀功:])12(1[111kk p p k RT w ---==111.9×103J熵变为0〔2〕)21(T T c u w v -=∆-==88.3×103J12ln12lnp p R T T c s p -=∆=116.8)/(K kg J • 〔3〕21ln1p p RT w ==195.4×103)/(K kg J • 21lnp p R s =∆=0.462×103)/(K kg J • 〔4〕])12(1[111nn p p n RT w ---==67.1×103Jnn p p T T 1)12(12-==189.2K12ln 12lnp p R T T c s p -=∆=-346.4)/(K kg J •4-3具有1kmol 空气的闭口系统,其初始容积为1m 3,终态容积为10 m 3,当初态和终态温度均100℃时,试计算该闭口系统对外所作的功与熵的变化。
高等工程热力学 童钧耕 习题1解析
3
1kmol/h a b
5.1406kJ/(K h)
258.15K 333.15K mol/h 29.3J/(mol K) ln 2 320.15K
熵流
S f ,Q
Tr
T0
1435.7kJ/h 5.2575kJ/(K h) 273.15K
用临界参数计算a、b
27 ( RTc ) 2 a 64 pc 27 8.3145[J/(mol K)]2 (126.2K)2 136.824 103 Pa m6 /mol2 64 33.5 101325Pa
RTc 8.3145J/(mol K) 126.2K b 0.0386 103 m3 /mol 8 pc 8 33.5 101325Pa
(2)利用范德瓦尔方程
a p 2 Vm
氮气的范德瓦尔常数
(Vm b) RT
a=0.1361×106(MPa· m6)/mol2 ,b=0.0385×103m3/mol
a p 2 (Vm b) RT Vm 1.361105 6 16.2110 (Vm 0.0385) 8314.5 189 2 Vm V 0.425 3 Vm 0.081m /mol m M 28.01 147.0 kg Vm 0.081 (3)利用R-K方程
RT a p 2 Vm b Vm
8.3145 273.15 136.824 103 1000 101325 3 2 Vm 0.0386 10 Vm
Vm 0.0539 103 m3/mol
pVm 1000 101325 0.05390 103 Z 2.4047 RT 8.3145 273.15
工程热力学思考题及答案 第 五 章
沈维道、将智敏、童钧耕《工程热力学》课后思考题答案工程热力学思考题及答案第 五 章 热力学第二定律1.热力学第二定律能否表达为:“机械能可以全部变为热能,而热能不可能全部变为机械能。
”这种说法有什么不妥当?答:不能这样表述。
表述不正确,对于可逆的定温过程,所吸收的热量可以全部转化为机械能,但是自身状态发生了变化。
所以这种表述不正确。
2.自发过程是不可逆过程,非自发过程必为可逆过程,这一说法是否正确?答:不正确。
自发过程是不可逆过程是正确的。
非自发过程却不一定为可逆过程。
3.请给“不可逆过程”一个恰当的定义。
热力过程中有哪几种不可逆因素?答:一切非准静态过程都是不可逆过程。
不可逆因素有:摩擦、不等温传热和不等压做功。
4.试证明热力学第二定律各种说法的等效性:若克劳修斯说法不成立,则开尔文说也不成立。
答:热力学第二定律的两种说法反映的是同一客观规律——自然过程的方向性⎯→⎯是一的,只要一种表述可能,则另一种也可能。
假设热量Q2能够从温度T2的低温热源自动传给温度为T1的高温热源。
现有一循环热机在两热源间工作,并且它放给低温热源的热量恰好等于Q2。
整个系统在完成一个循环时,所产生的唯一效果是热机从单一热源(T1)取得热量Q1-Q2,并全部转变为对外输出的功W。
低温热源的自动传热Q2给高温热源,又从热机处接受Q2,故并未受任何影响。
这就成了第二类永动机。
⇒违反了克劳修斯说法,⇒必须违反了开尔文说法。
反之,承认了开尔文说法,克劳修斯说法也就必然成立。
5.(1)循环净功W net 愈大则循环效率愈高;(×) (2)不可逆循环的热效率一定小于可逆循环的热效率;( ×) (3)可逆循环的热效率都相等,121T Tt −=η(× ) 6. 循环热效率公式121q q q t −=η和121T TT t −=η是否完全相同?各适用于哪些场合? 答:这两个公式不相同。
121q q q t −=η适用于任何工质,任何循环。
工程热力学第五版课后习题答案全解
m2.0工程热力学作业题2-2.已知N 2的M = 28,求(1) N 2的气体常数;(2)标准状态下N 2的比容和密度;(3) p t500 'C 时的摩尔容积Mv 。
解:(1) N 2的气体常数R8314= 296.9J/(kg ?K)M 28(2)标准状态下 N 2的比容和密度RT 296.9 2733vT=0.8m/kg3-=1.25 kg / mv(3) p 0.1MPa , t 500 C 时的摩尔容积Mv2-3.把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里,起始表压力P g1 30 kPa ,终了表压力p g2度由t1 = 45C 增加到t2= 70C 。
试求被压入的 CO 2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。
p2v2 RT2压送前储气罐中 CO 2的质量m1p1v 1 RT1 压送后储气罐中CO 2的质量0.1MPa ,MvR 0T3=64.27m / kmol0.3 Mpa ,温m2t19.83min根据题意容积体积不变;R = 188.9p1 P g1 B (1)p2 P g2B(2)T1 t1 273 (3) T2 t2 273(4)压入的C02的质量将( 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 m 3的空气,如外界的温度增高到 27C,大气压降低到99.3kPa 而鼓风机每小时的送风量仍为 300 m 3,问鼓风机送风量的质量改变多少?2-6空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15C 、压力为0.1MPa 的空气3 m 3,充入容积8.5 m 3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p2v2 7 105 8.5m2kgRT2 287 288压缩机每分钟充入空气量5pv 1 103mkgRT287 288所需时间m m1 m2R (T2解:同上题m m1 m2R T2 T1300(99.3 287(300101.325、273 )1000 = 41.97kg(5)3=4 kg /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O.IMPa —定量的空气压缩为 0.7MPa 的空气;或者说0.7MPa 、8.5 m 3的空气在O.IMPa 下占体积为多少的问题。
工程热力学课后题答案解析沈维道童钧耕版
P30 (1)P56 (4)P93 (9)P133 (13)P193 (18)P235 (26)P263 (31)P281 (34)P396 (35)P301.闭与外界无物质交换,系统内质量保持恒定,那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗?不一定,稳定流动系统内质量也保持恒定。
2.有人认为开口系统内系统与外界有物质交换,而物质又与能量不可分割,所以开口系统不可能是绝热系。
对不对,为什么?不对,绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递(传热量),随物质进出的热能(准确地说是热力学能)不在其中。
3.平衡状态与稳定状态有何区别和联系?平衡状态一定是稳定状态,稳定状态则不一定是平衡状态。
4.倘使容器中气体的压力没有改变,试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗?绝对压力计算公式优质参考资料优质参考资料p =p b +p g (p > p b ), p = p b -p v (p < p b )中,当地大气压是否必定是环境大气压?当地大气压p b 改变,压力表读数就会改变。
当地大气压p b 不一定是环境大气压。
5.温度计测温的基本原理是什么?热力学第零定律6.经验温标的缺点是什么?为什么? 不同测温物质的测温结果有较大的误差,因为测温结果依赖于测温物质的性质。
7.促使系统状态变化的原因是什么?举例说明。
有势差(温度差、压力差、浓度差、电位差等等)存在。
8.分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象,说明这些是什么系统。
参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统(闭口系统——忽略蒸发时)、正在运行的电视机是闭口系统。
4题图9.家用电热水器是利用电加热水的家用设备,通常其表面散热可忽略。
取正在使用的家用电热水器为控制体(但不包括电加热器),这是什么系统?把电加热器包括在研究对象内,这是什么系统?什么情况下能构成孤立系统?9题图不包括电加热器为开口(不绝热)系统(a图)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
15 用 U 型压力计测量容器中气体压力,在水银柱上加一段水,测得水柱高 1020mm, 水银柱高 900mm,如图 11 所示。若当地大气压为 755mmHg,求容器中气体压力(MPa)。
1
第一章 基本概念
封良好,蒸汽只能从盖子中间的缝隙逸出,在缝隙的上方有一个可移动的小柱塞,所以只有锅
内蒸汽的压力超过了柱塞的压力后蒸汽才能逸出,见图 1-3。蒸汽周期性逸出使锅内压力近似
可认为恒定,也防止了锅内压力过高产生的危险。若蒸汽逸出时压力锅内压力应达到 201kPa,
压力锅盖缝隙的横截面积为 4mm2,当地大气压力平均为 101kPa,试求小柱塞的质量。
提示和答案:没有传热,也没有作功,速度降低,动能转化为刹车带和刹车鼓的热力学
能,
mcar (c22 c12 ) 2
(mscV ,s
mbcV ,b )(t2
t1)
0 , (t2
t1)
65.9
C。
2−3 1 kg 氧气置于图 2-1 所示气缸内,缸壁能充分导热,且活塞与缸壁无摩擦。初始 时氧气压力为 0.5MPa,温度为 27℃。若气缸长度为 2 l ,活塞质量为 10kg,试计算拔除销 钉后,活塞可能达到的最大速度。
118 汽车发动机的热效率为 35%,车内空调器的工作性能系数为 3,求每从车内排除 1kJ 热量消耗燃油能量。
提示和答案:空调器耗功由发动机输出,Wac
Qc
=
We
Q1t , Q1
Qc t
0.952kJ 。
119 据统计资料,某地各发电厂平均每生产 1 kW h 电耗标煤 372 g。若标煤的热值是
提示和答案:(1)W
2 pdV 5.54 104 J ;(2) w
m
pdV
2 pdV 0.15105 J 。
1
1
m
113 某种理想气体在其状态变化过程中服从 pvn 常数的规律,其中 n 是定值,p 是压
力;v 是比体积。试据 w 2 pdv 导出气体在该过程中做功为 1
w
p1v1 n 1
纯水的冰点和汽点分别是 100 N 和 1000 N ,试求:(1)该新温标和摄氏温标的关系;(2)
若该温标的绝对温度零度与热力学温标零度相同,则该温标读数为 0 N 时,其绝对温标读数
是多少 Q ?
提 示 和 答 案 :( 1 )
{t}N 100 {t}C 0 1000 100 100 0
;
提示和答案: 气体可逆膨胀对外界作功最大,与排斥大气功的差转化为活塞动能,达
到最大速度, c2 87.7m/s 。 2−4 气体在某一过程中吸收了 50J 的热量,同时热力学能增加了 84J,问此过程是膨
胀过程还是压缩过程?对外作功是多少 J? 提示和答案: 取气体为闭口系,据能量方程式W Q U 34J ,是压缩过程。 2−5 在冬季,某加工车间每小时经过墙壁和玻璃等处损失热量 3×106kJ,车间中各种
等于 Tb 。试证明两个循环中 1kg 气体对外界所作的循环净功相
同。 提示和答案:注意到两循环中过程1 2 和 4 5 都是等温过
图 15
程,T =Ta ,1 3 和 4 6 都是等容过程, 2 3 和 5 6 都是等压过程,据 w12
v2 pdv 结合理
v1
想气体状态方程, pv RgT ,可证。
度在兰氏温标上是多少度?(3)画出摄氏温标、开尔文温标、华氏温标和兰氏温标之间的对 应关系。
提示和答案: 6 7 1 . 67 3 7 3 . 15
4 2
9 7
1.{6T7}R 3 . 1T5 K
{
4
9 }
1
.
。62 77{T3}.R1
1.8{T 5
}K
;
{T } R
0R ;略
13 设一新的温标,用符号 N 表示温度单位,它的绝对温标用 Q 表示温度单位。规定
提示和答案:表 1 的和表 3 当地大气压等于即为 pb ,表 2 的当地大气压等于 B 室压力。
pe3 pB pb 0.254MPa 。
110 起重机以每秒 2m 的恒速提升总质量为 450kg 的水泥块,试求所需功率。 提示和答案: 功率等于力与速度的乘积,因恒速提升,加速度为零。 P Fc 8.83kW 。 111 电阻加热器的电阻 15Ω,现有 10A 的电流流经电阻丝,求功率。 提示和答案: P Ei Ri2 1.5kW 。
32
。
12 英制系统中的兰氏温标(兰氏温标与华氏温标的关系相当于热力学温标与摄氏温标
的关系),其温度以符号 R 表示。兰氏温度与华氏温度的关系为{T}°R = {t}°F + 459.67。已知开
尔文温标及朗肯温标在纯水冰点的读数分别是 273.15K 和 491.67 R ;汽点的读数分别是
373.15K 和 671.67 R 。(1)导出兰氏温度和开尔文温度的关系式;(2)开尔文温标上绝对零
提示和答案: p pe pb 0.231MPa
1-6 容器中的真空度为 pv 600mmHg ,气压计上水银柱高度为 755mm ,求容器中的绝 对压力(以 MPa 表示)。如果容器中的绝对压力不变,而气压计上水银柱高度为 770mm ,求 此时真空表上的读数(以 mmHg 表示)是多少?
提示和答案: p pb pv 0.0207MPa ; pv 615mmHg 。 1-7 用斜管压力计测量锅炉烟道烟气的真空度(如图 1-2)管子的倾斜角 30 ,压力 计 中 使 用 密 度 0.8103 kg/m3 的 煤 油 , 斜 管 中 液 柱 长 度 l=200mm 。 当 地 大 气 压 力
提示和答案: 维持房子内温度需使散热与热泵供热平衡, P 1 11.43kW '
123 若某种气体的状态方程为 pv RgT ,现取质量 1kg 的该种气体分别作两次循环,如
图 1-5 中循环 1231 和循环 4564 所示,设过程 12 和过
程 45 中温度不变都等于 Ta ,过程 23 和 56 中压力不变,过 程 31 和 46 中体积不变。又设状态 3 和状态 6 温度相等,都
2−2 质量为 1 275 kg 的汽车在以 60 000 m /h 的速度行驶时被踩刹车止动,速度降至 20 000 m/h,假定刹车过程中 0.5kg 的刹车带和 4kg 钢刹车鼓均匀加热,但与外界没有传热, 已知刹车带和钢刹车鼓的比热容分别是 1.1 kJ/(kg K) 和 0.46 kJ/(kg K) ,求刹车带和刹车鼓 的温升。
4
第二章 热力学第二定律
第二章 热力学第一定律
2-1 一汽车在 1h 内消耗汽油 34.1L,已知汽油的发热量为 44 000kJ/kg,汽油密度为 750kg/m3。测得该车通过车轮输出的功率为 64kW,试求汽车通过排气、水箱散热等各种途 径所放出的热量。
提示和答案:汽车输出功率等于净换热率, Qout Q W 3600 894 900kJ/h 。
他家电耗电约 100W,为维持房内温度不变,房主购买供暖系数为 5 的热泵,求热泵最小功率。
提示和答案: P 1 3.85kW
122 一所房子利用供暖系数为 2.1 热泵供暖维持 20℃,据估算室外大气温度每低于房内 温度 1℃,房子向外散热为 0.8kW,若室外温度为-10℃,求驱动热泵所需的功率。
提示和答案:
pe
p
pb
100kPa ; m
pe A g
0.0408kg 。
19 容器被分隔成 AB 两室,如图 14 所示,已知当场大气压 pb 0.1013MPa ,气压表 2 读为 pe2 0.04MPa ,气压表 1 的读数 pe1 0.294MPa ,求气压表 3 的读数(用 MPa 表示)。
1
p2 p1
n 1
n
提示和答案:
w
2
pdv
1
2 1
pvn vn
dv
p1v1n
2 dv 1 vn
p1v1n n 1
(v2n1
v1n1 )
114 测得某汽油机气缸内燃气的压力与容积对应值如下表所示,求燃气在该膨胀过程中 所作的功。
p/MPa 1.655 1.069 0.724 0.500 0.396 0.317 0.245 0.193
机床的总功率是 375kW,且全部动力最终变成了热能。另外,室内经常点着 50 盏 100W 的 电灯。为使该车间温度保持不变,问每小时需另外加入多少热量?
提示和答案:车间内产生的热量等散失的热量,即保持温度不变,
Q补 Qloss Qm QE 1632000kJ 。 2−6 夏日为避免阳光直射,密闭门窗,用电风扇取凉,电风扇功率为 60W。假定房间
体积为 0.1m3 的空气被输入钢瓶,求大气对输入钢瓶的空气所作功。
提示和答案: 大气压力恒定,W p0V 10.13kJ 。
116 某种气体在气缸中进行一缓慢膨胀过程。其体积由 0.1m3 增加到 0.25 m3。过程中气
体压力依 p MPa
0.24 0.4Vm3
变化。若过程中气缸与活塞的摩擦保持为
1200
N;当地大
气压力为 0.1MPa;气缸截面积为 0.1m2,试求:(1)气体所作的膨胀功W ;(2)系统输出的
有用功Wu ;(3)若活塞与气缸无摩擦,系统输出的有用功Wu,re 。
提示和答案:气体膨胀作功W
2
pdV
1
0.24(V2 V1) 0.2(V22 V12 ) 0.0255106 J ;扣
{t}N 9{t}C 100
(2)
{T}Q {t}N 常数 9{t}C 100 常数 ,{T } K = 0 K 时, T{Q} 0Q 解得式中常数,代