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工程热力学(第五版)第二章-气体的热力学性质.

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工程热力学第五版思考题

工程热力学第五版思考题

工程热力学第五版思考题工程热力学是研究能量转化和传递的学科，是工程学的基础课程之一。

第五版的教材是工程热力学的经典教材之一，本文将根据该教材中的思考题，对其中的一些关键概念和问题进行讨论和解答。

第一章：引言本章主要介绍了工程热力学的概念和内容，并对能量转化和传递的基本原理进行了简要说明。

思考题中要求讨论能量各种形式之间的转化关系。

能量在不同形式之间的转化是工程热力学的核心内容之一，它涉及到力学、热学、电学、化学等多个学科。

在不同的能量转换过程中，能量可以以不同的形式存在，如机械能、热能、电能、化学能等。

这些能量之间可以相互转化，能量守恒定律要求能量的总量在转化过程中保持不变。

例如，汽车引擎将燃料的化学能转化为机械能，供车辆行驶。

在这个过程中，化学能被转化为燃料的热能，然后通过发动机工作物质的机械运动而转化为机械能。

因此，能量的转化是多种形式能量之间的相互转换。

第二章：物质的性质本章主要介绍了物质的热力学性质，如物质的状态、物质的性质与温度的关系等。

思考题中要求解释物质状态转化的条件和过程。

物质在不同的温度和压力条件下存在不同的状态，如固态、液态、气态等。

物质状态的转化取决于物质的性质以及外部环境的温度和压力等因素。

例如，当我们加热水时，温度上升，水从液态转化为气态。

这是因为加热使得水分子增加了动能，分子之间的相互吸引力减弱，最终导致水分子脱离氢键形成气态水蒸气。

第三章：能量的传递本章主要介绍了能量的传递方式和传递率，如传导、对流和辐射等。

思考题中要求探讨能量的传递与能量转化之间的关系。

能量的传递是能量从一个物体或系统传递到另一个物体或系统的过程。

能量的传递方式有传导、对流和辐射等。

能量的传递过程中可能涉及到能量的转化，例如传热过程中，能量从高温物体传递到低温物体，高温物体的热能转化为低温物体的热能。

同时，能量的传递也可能导致物体内部能量的转化，例如在传热过程中，传热的物体可能会发生相变，热能被转化为相变潜热。

工程热力学第五版童钧耕课后知识题目解析

工程热力学第五版童钧耕课后知识题目解析
提示和答案： p p b pv 691.75Pa ； F A0p 0.315106 N 。
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

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)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 /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。

工程热力学第二章气体的热力性质..

工程热力学第二章气体的热力性质..

u cv ( )v ( ) v dT T
q
h cp ( ) p ( ) p dT T
q
• 定容比热：在定容情况下，单位物量的物体， 温度变化1K（1℃）所吸收或放出的热量，称 为该物体的定容比热。 • 定压比热：在定压情况下，单位物量的物体， 温度变化1K（1℃）所吸收或放出的热量，称 为该物体的定压比热。
第二章 气体的热力性质
●理想气体与实际气体 ●理想气体比热容 ●混合气体的性质 ●实际气体状态方程 ●对比态定律与压缩因子图
本章基本要求
1 掌握理想气体状态方程的各种表述形式，
并应用理想气体状态方程及理想气体定值 比热进行各种热力计算
2掌握理想气体平均比热的概念和计算方法
3理解混合气体性质
4掌握混合气体分压力、分容积的概念
ni R0 R0 nR0 R i 0 M m m
n
mi
i 1
n
R0 Mi
m
gi Ri
i 1
n
２ 、若已知各组成气体的容积成分及气体常数．
R R0 R0 M r1M1 r2 M 2 rn M n 1 r1 r2 R1 R2 rn Rn 1 ri i 1 Ri
t1 t2
c c2
2 A 1
q c t (t2 t1 )
1
t2
c=f (t)
q ct 1 (t2 t1 )
t2
ct
t1
t2
1
B
c1
D
0
q cdt cdt cdt
t1 0
t2
t2
q
F E
q D2E 0D D1F 0D

工程热力学(第五版_)课后习题问题详解

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(第二章)

工程热力学第五版(第二章)
1
2
Fe p2 A 向上移动了5 cm，因此体系对外力作功
1.960 105 Pa (0.01 m2 0.05 m) 98 J
W Fe L p2 A L
讨论：活塞及其上重物位能增加
Ep mgL 95 kg 9.81 m/s2 0.05 m 46.6 J
讨论：
1）改写式（B）为式（C） 输出轴功
1 2 q u ws p2v2 p1v1 cf 2 cf21 g z2 z1 （C） 2
热能转变 成功部分 流动功 机械能增量
26
2）技术功(technical work)—
技术上可资利用的功 wt
第二章 热力学第一定律
First law of thermodynamics
2–1 热力学第一定律的实质 2-2 热力学能（内能）和总能 2–3 热力学第一定律基本表达式 2–4 闭口系基本能量方程式 2–5 开口系能量方程
1
2–1 热力学第一定律的实质
一、第一定律的实质
能量守恒与转换定律在热现象中的应用。
(2) (3)
Q12 W12 (Q21 W21 )
或
W21 Q12 W12 Q21 (9 27) 6 30kJ
10
续32
方法Ⅱ
p
1
2
v
１-２-１组成一循环过程，对于循环过程有
Q W
Q12 Q21 W12 W21
W21 Q12 Q21 W12 (9) 6 27 30kJ
U mu2 u1 0.72mT2 T1
已可求出； W ?
W pdV

新版工程热力学大总结_第五版-新版.pdf

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可逆过程 ：当系统进行正、反两个过程后，系统与外界均能完全回复到初始状态，这样的过程称为
可逆过程。
膨胀功 ：由于系统容积发生变化（增大或缩小）而通过界面向外界传递的机械功称为膨胀功，也称
容积功。
热量 ：通过热力系边界所传递的除功之外的能量。
热力循环 ：工质从某一初态开始，经历一系列状态变化， 最后又回复到初始状态的全部过程称为热
1K（ 1℃）所吸收或放出的热量，称为该物
体的定容比热。
定压比热 ：在定压情况下，单位物量的物体，温度变化
1K（ 1℃）所吸收或放出的热量，称为该物
体的定压比热。
定压质量比热 ：在定压过程中，单位质量的物体，当其温度变化
1K （1℃）时，物体和外界交换的
5
热量，称为该物体的定压质量比热。
定压容积比热 ：在定压过程中，单位容积的物体，当其温度变化
热力循环 :
qw
或 u 0 ， du 0
循环热效率 : t w0 q1 q2 1 q2
q1
q1
q1
式中
q1—工质从热源吸热； q2—工质向冷源放热； w 0—循环所作的净功。
制冷系数 ：
q2
q2
1
w0 q1 q2
式中
q1—工质向热源放出热量； q2—工质从冷源吸取热量；
w 0—循环所作的净功。
3
供热系数：
第一章 基 本 概 念
1.基本概念
热力系统 ：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，
称为热力系
统，简称系统。
边界 ：分隔系统与外界的分界面，称为边界。
外界 ：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。
闭口系统 ：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。

工程热力学第二章

工程热力学第二章

n
i
i
混合气体的折合气体常数
R R = eq Meq R nR ∑ni Mi R ∑mR i i i = 0= 0= = m m m m n = ∑gi R i
五、分压力的确定
piV = ni R T pi ni 0 = = xi 或 pi = xi p = ri p pV = nR T p n 0
混 合 气 体 第i种组成气体 相对成分
m mi
n ni
V Vi
相对成分= 相对成分=
分 总
量 量
质量分数：
摩尔分数：
体积分数：
m gi = i , m ni xi = , n V r= i, i V
∑g =1
i
∑x =1
i
∑r =1
i
Vi为分体积
gi、xi、ri的转算关系
V ni i = ⇒xi = r i V n
=q02-q01
= ∫ cdt − ∫ cdt
0 0 t2 t1
= c 0 ⋅ t2 − c 0 ⋅ t1
t2 t1
c 0 , c 0 表示温度自 °C到t1和0°C到t2的平均比热容. 0
t2 t1
q ct = 1 t2 −t1
t2
∫ = ∫ =
t
t2
t1
cdt
t2
t2 −t1
0 t1
cdt + ∫ cdt
通用气体常数不仅与气体状态无关，与气 体的种类也无关 R =8.314J /(mol ⋅ K)
0
气体常数与通用气体常数的关系：
m pV = nR T = R T 0 0 M pV = mR T
R0 R= 或 R0 = M R M

工程热力学(第五版)第二章-气体的热力学性质

工程热力学(第五版)第二章-气体的热力学性质

分子运动论：只取决于分子结构（确定运动 自由度），与状态无关。凡分子中原子数目 相同的气体，其摩尔比热相等。 单原子 双原子 多原子 Cv,m[kJ/kmol.K] 3 5 7 Rm Rm Rm 2 2 2 5 7 Cp,m [kJ/kmol.K] 9 Rm R Rm m 2 2 2 1.4 1.29 k 1.67 气体温度不太高或计算精度要求不高时，可采用。
注意：前面的推导没有用到理想气体性 质， qp qv cv cp 所以 dT dT 适用于任何气体。
cv和cp的关系（理想气体）
1、理想气体： qv cv dT

qp c p dT

q p - qv = pdv p =d pv p =RdT
1、按定值比热计算理想气体热 容
2、按真实比热计算理想气体的热容
理想气体的比热实际并非定值，而 是温度的函数（考虑温度对原子振 动能量的影响）。 根据实验结果整理
MCP a0 a1T a2T a3T
2
3
Mcv (a0 -R 0 ) a1T a2T a3T
2
3
工程中一般表示为温度的三次多项式
c
q
dt
t2
c (cp ,cv)
t2
1
c=f (t)
ct
t2
1
q cdt = c (t2 t1 ) t
t1
c0
t2 t1
ct
t2
1

t2
c0
t1
cdt
t
c 02
t2 t1
t2 t1
c0
t
cdt
0
t
0
t
t1 t2 摄氏℃

工程热力学(第五版)课后习题答案(全章节)廉乐明-谭羽非等编复习课程

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工程热力学(第五版)课后习题答案(全章节)廉乐明-谭羽非等编工程热力学(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 /3v 1=ρ＝1.253/m kg（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv ＝p T 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。

工程热力学(第五版)课后习题答案(全)

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。

工程热力学(第五版)课后习题答案(全)

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。

工程热力学-课后习题答案

工程热力学-课后习题答案
第一种解法：
首先求终态时需要充入的空气质量
kg
压缩机每分钟充入空气量
kg
所需时间
19.83min
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
0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为
容积体积不变；R＝188.9
（1）
（2）
（3）
（4）
压入的CO2的质量
（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：热力系：左边的空气
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
绝热
自由膨胀W＝0
因此ΔU=0
对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得
根据理想气体状态方程
＝100kPa
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：（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。
＝2.67×105kJ
（1）热力系：礼堂中的空气和人。
闭口系统

工程热力学_第五版(2)第三章

工程热力学_第五版(2)第三章
n
五、分压力的确定

某组成气体的分压力等于混合气体的总压力与该组 成气体容积成分的乘积
piV mi RiT pVi mi RiT Vi Ri M pi p ri p gi p gi p gi p V i Mi R
六、混合气体的比热容

混合气体温度升高所需的热量，等于各组成气 体相同温升所需热量之和
C点有一个转折 点——拐点
范德瓦尔方程
三个方程、三个 未知数a，b，R

联立求解得
8a a vc 3b; Tc ; pc 27 Rb 27b2 或 27 R T RTc 8 pc v c a ;b ;R 64 pc 8 pc 3Tc
Tc和pc容易测准
2 2 c
二、其它几种二常数实际气体状态方程式简介
m m1 m2 g1 g 2 mn mi
i 1 n
g n gi 1
i 1
n

2.容积成分：混合气体中某组成气体的容积Vi与混 合气体总容积V的比值 Vi ri V n V V1 V2 Vn Vi i 1 T , p
临界定温线在C 点的切线与横坐 标轴平行。
RTc 2a p 3 0 0 2 ( vc b ) vc v Tc 2 p 2 RTc 6a 4 0 2 0 3 ( vc b ) vc v Tc a ( pc 2 )( vc b) RTc vc

q p qv pdv p d pv p
c p dT cv dT RdT
c p cv R 0 R cp cv Mc p Mcv MR R0 cp Mc p Mcv cv cv cp R cv 1 R cp 1

工程热力学期末考试复习

工程热力学期末考试复习

工程热力学习题集(含答案)第五版的很全的1.基本概念热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。

边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。

外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。

闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。

开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。

绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。

孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。

单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。

复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。

单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。

多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。

均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。

非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。

热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。

平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称为平衡状态。

状态参数：描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数。

如温度（T）、压力（P）、比容（υ）或密度（ρ）、内能（u）、焓（h）、熵（s）、自由能（f）、自由焓（g）等。

基本状态参数：在工质的状态参数中，其中温度、压力、比容或密度可以直接或间接地用仪表测量出来，称为基本状态参数。

温度：是描述系统热力平衡状况时冷热程度的物理量，其物理实质是物质内部大量微观分子热运动的强弱程度的宏观反映。

热力学第零定律：如两个物体分别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也必然处于热平衡。

压力：垂直作用于器壁单位面积上的力，称为压力，也称压强。

相对压力：相对于大气环境所测得的压力。

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)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 /3v 1=ρ＝1.253/m kg（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积MvMv ＝p T 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 ＝188.9g1（1）g 2 （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。

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2. 分子本身是弹性的不占容积的质点 现实中没有理想气体 分子本身所具有的体积与其所活动 的空间相比非常小，即分子本身的体积 可忽略，而分子间平均距离很大，分子 间的作用力小到可以忽略。
哪些气体可当作理想气体
当实际气体 p 很小, V 很大, T不 太低时, 即处于远离液态的稀薄状态 时, 可视为理想气体。 T>常温，p<7MPa 的双原子分子
空调工程中的湿空气 水蒸气含量低，稀薄，当作理想气体 介绍理想气体混合物的性质及参数的确 定方法
一、 理想气体混合物的性质
• 理想气体混合物满足理想气体状态方程及理
想气体的各种定律（过程方程、阿伏伽德罗） （分子作用力忽略，相当于独立存在） （对容器壁的作用也是独立的，具有可加性）
道尔顿分压定律
分压力: 假定组分气体单独存在，且与混合气体具有相
同的温度和体积
p T V
p T V
p T V 分压力pi
p T V
分压定律 Dalton’s law of partial pressure
p T V
p pi
p T V
p T V 分压力pi
p T V
分压定律的物理意义
p pi
压力是分子对管壁的作用力
混合气体对管壁的作用力是组元气体 单独存在时的作用力之和
piV ni RmT
i i m
p V n R T pV nRmT
比热容是过程量还是状态量?
T 1K
(1) (2)
C
q
dt
定容比热容 用的最多的某些特定过程的比热容 定压比热容
c1
c2
s
定容比热容cv
加入的热量全部用来增加气体的 热力学能，使气体温度升高 。
cv
qv
dT
物量单位，定容质量比热、定容体积比热、 定容摩尔比热
定压比热容cp
加入的热量部分增加气体的热力学能，使气 体温度升高 ，部分用来对外作膨胀功
求热量Q
m 2 3 QP = McP dT n (a0 a1T a2T a3T )dT M T1 T1
m Q v = Mc v dT n (a0 -R0 a1T a2T 2 a3T 3 )dT M T1 T1
T2 T2
T2
T2
3、按平均比热计算理想气体的热容
1、按定值比热计算理想气体热 容
2、按真实比热计算理想气体的热容
理想气体的比热实际并非定值，而 是温度的函数（考虑温度对原子振 动能量的影响）。 根据实验结果整理
MCP a0 a1T a2T a3T
2
3
Mc v (a0 -R 0 ) a1T a2T a3T
2
3
工程中一般表示为温度的三次多项式
cp cv R
q p - qv =cp dT -cv dT = cp -c v dT
迈耶公式
kR cp k 1
令 k cp
cv
比热比
R cv k 1
2、 液体、固体的cv 和 cp近似相等
§2-4 理想气体热容确定
1、按定比热 2、按真实比热计算 3、按平均比热法计算
表2-4 几种气体 c pm 0
求O2在100-500℃平均定压热容
c p ,O2
500 100
0.979 500 0.923 100 500 100
§2-5理想气体混合物的性质
实际中遇到的理想气体多为理想气体混
燃气轮机中的燃气
c
q
dt
t2
c (cp ,cv)
t2
1
c=f (t)
ct
t2
1
q cdt = c t (t2 t1 )
t1
c0
t2 t1
ct
t2
1

t2
c0
t1
cdt
t
c 02
t2 t1
t2 t1
c0
t
cdt
0
t
0
t
t1 t2 摄氏℃
t
t
ct
1
t2
c 0 t2 c 0 t1 t2 t1
第二章 理想气体的热力学性质
工程热力学的两大类工质
1、按理想气体（ ideal gas）处理
参数间的关系可用理想气体状态方程 描述。 如常温下的空气等
2、按实际气体（ real gas）处理
参数间的关系不满足理想气体状态方 程。火力发电的水和水蒸气、制冷空调中制 冷工质等
§2-1理想气体模型
1. 分子之间没有作用力
计算内能, 焓, 热量都要用到热容 定义：单位物量的物质升高1K或1oC所需的热量 q C dt
c : 质量比热容
Mc:
kJ
kg K
kJ
kg o C
摩尔比热容
kJ
kJ
kmol K
Nm K
3
kJ
kmol o C
C’: 容积比热容
kJ
Nm3 o C
Mc=M· c=22.414C’
分子运动论：只取决于分子结构（确定运动 自由度），与状态无关。凡分子中原子数目 相同的气体，其摩尔比热相等。 单原子 双原子 多原子 Cv,m[kJ/kmol.K] 3 5 7 Rm Rm Rm 2 2 2 5 7 Cp,m [kJ/kmol.K] 9 Rm R Rm m 2 2 2 1.4 1.29 k 1.67 气体温度不太高或计算精度要求不高时，可采用。
cp
qp
dT
物量单位，定压质量比热、定压体积 比热、定压摩尔比热
注意：前面的推导没有用到理想气体性 质， qp qv cv cp 所以 dT dT 适用于任何气体。
cv和cp的关系（理想气体）
1、理想气体： qv cv dT

qp c p dT

q p - qv = pdv p =d pv p =RdT
态 方 程
n kmol : pV nRmT
1 kg : pv RT m kg : pV mRT
2 2
摩尔容积Vm Rm 与R 统一单位
2 R nvB 3
Clapeyron实验得出。可以理论导出：
p nBT pv nvBT pv RT
§2-3 (比)热容
理想气体
O2, N2, Air, CO, H2
如汽车发动机和航空发动机以空气为主的燃气等 三原子分子（H2O, CO2)一般不能当作理想气体 特殊，如空调的湿空气，高温烟气的CO2 ，可以
§2-2理想气体状态方程
理想气体遵循克拉贝龙(Clapeyron)方程 四种形式的克拉贝龙方程： 注意: 1 kmol : pVm RmT 状