上海交大 高等工程热力学 童钧耕 第3章 实际气体下
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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 =∆=⨯。
高等工程热力学课后习题答案【篇一:工程热力学,课后习题答案】txt>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n2的m=28,求(1)n2的气体常数;(2)标准状态下n2的比容和密度;(3)p?0.1mpa,t?500℃时的摩尔容积mv。
解:(1)n2的气体常数r?r08314?m28=296.9j/(kg?k)(2)标准状态下n2的比容和密度v?rt296.9?273?p101325=0.8m3/kg13v=1.25kg/m ??(3)p?0.1mpa,t?500℃时的摩尔容积mvr0tmv =p=64.27m3/kmol2-3.把co2压送到容积3m3的储气罐里,起始表压力pg1?30kpa,终了表压力pg2?0.3mpa,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m1?p1v1rt1p2v2rt2 压送后储气罐中co2的质量 m2?根据题意容积体积不变;r=188.9p1?pg1?b (1)(2)(3)(4) p2?pg2?b t1?t1?273 t2?t2?273压入的co2的质量m?m1?m2?vp2p1(?)rt2t1 (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m?m1?m2?vp2p130099.3101.325(?)?(?)?1000rt2t1287300273=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。
第三章 气体和蒸气的性质3−1 已知氮气的摩尔质量328.110 kg/mol M −=×,求: (1)2N 的气体常数g R ;(2)标准状态下2N 的比体积v 0和密度ρ0; (3)标准状态31m 2N 的质量m 0;(4)0.1MPa p =、500C t =D 时2N 的比体积v 和密度ρ; (5)上述状态下的摩尔体积m V 。
解:(1)通用气体常数8.3145J/(mol K)R =⋅,查附表23N 28.0110kg/mol M −=×。
22g,N 3N8.3145J/(mol K)0.297kJ/(kg K)28.0110kg/molR R M −⋅===⋅×(2)1mol 氮气标准状态时体积为22233m,N N N 22.410m /mol V M v −==×,故标准状态下2233m,N 3N 322.410m /mol 0.8m /kg28.0110kg/molV v M −−×===×223N 3N111.25kg/m 0.8m /kgv ρ===(3)标准状态下31m 气体的质量即为密度ρ,即0 1.25kg m =。
(4)由理想气体状态方程式g pv R T=g 36297J/(kg K)(500273)K2.296m /kg0.110Pa R T v p ⋅×+===×33110.4356kg/m 2.296m /kgv ρ===(5)2223333m,N N N 28.0110kg/mol 2.296m /kg 64.2910m /mol V M v −−==××=×3-2 压力表测得储气罐中丙烷38C H 的压力为4.4MPa ,丙烷的温度为120℃,问这时比体积多大?若要储气罐存1 000kg 这种状态的丙烷,问储气罐的体积需多大?解:由附表查得383C H 44.0910kg/mol M −=×3838g,C H 3C H8.3145J/(mol K)189J/(kg K)44.0910kg/molR R M −⋅===⋅×由理想气体状态方程式g pv R T=g 36189J/(kg K)(120273)K0.01688m /kg4.410PaR T v p⋅×+===×331000kg 0.01688m /kg 16.88m V mv ==×=或由理想气体状态方程g pV mR T=g 361000kg 189J/(kg K)(120273)K16.88m 4.410PamR T V p×⋅×+===×3−3 供热系统矩形风管的边长为100mm ×175mm ,40℃、102kPa 的空气在管内流动,其体积流量是0.018 5m 3/s ,求空气流速和质量流量。
第三章 气体和蒸气的性质3−1 已知氮气的摩尔质量328.110 kg/mol M −=×,求: (1)2N 的气体常数g R ;(2)标准状态下2N 的比体积v 0和密度ρ0; (3)标准状态31m 2N 的质量m 0;(4)0.1MPa p =、500C t =D 时2N 的比体积v 和密度ρ; (5)上述状态下的摩尔体积m V 。
解:(1)通用气体常数8.3145J/(mol K)R =⋅,查附表23N 28.0110kg/mol M −=×。
22g,N 3N8.3145J/(mol K)0.297kJ/(kg K)28.0110kg/molR R M −⋅===⋅×(2)1mol 氮气标准状态时体积为22233m,N N N 22.410m /mol V M v −==×,故标准状态下2233m,N 3N 322.410m /mol 0.8m /kg28.0110kg/molV v M −−×===×223N 3N111.25kg/m 0.8m /kgv ρ===(3)标准状态下31m 气体的质量即为密度ρ,即0 1.25kg m =。
(4)由理想气体状态方程式g pv R T=g 36297J/(kg K)(500273)K2.296m /kg0.110Pa R T v p ⋅×+===×33110.4356kg/m 2.296m /kgv ρ===(5)2223333m,N N N 28.0110kg/mol 2.296m /kg 64.2910m /mol V M v −−==××=×3-2 压力表测得储气罐中丙烷38C H 的压力为4.4MPa ,丙烷的温度为120℃,问这时比体积多大?若要储气罐存1 000kg 这种状态的丙烷,问储气罐的体积需多大?解:由附表查得383C H 44.0910kg/mol M −=×3838g,C H 3C H8.3145J/(mol K)189J/(kg K)44.0910kg/molR R M −⋅===⋅×由理想气体状态方程式g pv R T=g 36189J/(kg K)(120273)K0.01688m /kg4.410PaR T v p⋅×+===×331000kg 0.01688m /kg 16.88m V mv ==×=或由理想气体状态方程g pV mR T=g 361000kg 189J/(kg K)(120273)K16.88m 4.410PamR T V p×⋅×+===×3−3 供热系统矩形风管的边长为100mm ×175mm ,40℃、102kPa 的空气在管内流动,其体积流量是0.018 5m 3/s ,求空气流速和质量流量。
工程热力学课后思考题答案--第四版-沈维道-童钧耕主编-高等教育1.闭口系与外界无物质交换,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。
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=pb+pg(p>pb),p=pbpb-pv(p<pb)pg2p2=pg2+p1pg1中,当地大气压是否必当地大气压pb改境大气压。
定是环境大气压?变,压力表读数就会改变。
当地大气压pb不一定是环p1=pg1+pb5.温度计测温的基本4题图原理是什么?热力学第零定律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。
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电流热水冷水传热热水传热冷水ab9题图控制体(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)。
包括电加热器则为开口绝热系统(b图)。
将能量传递和质量传递(冷水源、热水汇、热源、电源等)全部包括在内,构成孤立系统。