工程热力学课后习题及答案第六版完整版

工程热力学课后习题及

答案第六版完整版 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】

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

28

83140==

M R R ＝)/(K kg J • （2）标准状态下2N 的比容和密度

101325

2739.296⨯==

p RT v ＝kg m /3 v

1=ρ＝3/m kg

（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv

Mv

＝

p

T

R 0＝kmol m /3 2-3．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 ＝ 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

压送后储气罐中CO 2的质量

根据题意

容积体积不变；R ＝

B 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

)1

122(21T p T p R v m m m -=

-= （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 m 3的空气，如外界的温度增高

到27℃，大气压降低到，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

)273

325

.1013003.99(287300)1122(21⨯-=-=

-=T p T p R v m m m ＝41.97kg

2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为的空气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

288

2875.810722225⨯⨯⨯==RT v p m kg

压缩机每分钟充入空气量

288

28731015⨯⨯⨯==RT pv m kg

所需时间

==

m

m t 2

第二种解法 将空气充入储气罐中，实际上就是等温情

况下把初压为一定量的空气压缩为的空气；或者说、 m 3的空气在下占体积为多少的问题。

根据等温状态方程

、8.5 m 3的空气在下占体积为

5.591

.05.87.01221=⨯==

P V p V m 3

压缩机每分钟可以压缩的空气3 m 3，则要压缩 m 3的空气需要的时间

==

3

5.59τ 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

==

11

2

2T V V T 582K （2）空气的初容积

p=3000×(πr 2)+101000=

==

p

mRT V 1

10.527 m 3

空气的终态比容

m

V m V v 1

222==

＝0.5 m 3/kg 或者

==

p

RT v 2

20.5 m 3/kg （3）初态密度

527.012.211=

=

V m ρ＝4 kg /m 3

==

2

12v ρ 2 kg /m 3

2-9

解：（1）氮气质量

300

8.29605.0107.136⨯⨯⨯==RT pv m ＝7.69kg

（2）熔化温度

8

.29669.705.0105.166⨯⨯⨯==mR pv T ＝361K

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%2.232=go ，

%8.762=N g 。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

.032232.01

1+==

∑i

i M

g M ＝ 气体常数

86

.2883140==

M R R ＝288)/(K kg J • 容积成分

2/22Mo M g r o o =＝％

=2N r

1－％＝％

标准状态下的比容和密度

4

.2286.284.22=

=

M ρ＝1.288 kg /m 3

ρ

1

=

v ＝0.776 m 3/kg

2-15 已知天然气的容积成分%974=CH r ，

%6.062=H C r ，%18.083=H C r ，

%18.0104=H C r ，%2.02=CO r ，%83.12=N r 。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

＝

（2）各组成气体在标准状态下分压力

因为：p r p i i =

==325.101*%974CH p

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

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。

60/204002000⨯⨯=Q ＝×105

kJ

（1）热力系：礼堂中的空气和人。