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工程热力学,课后习题答案

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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2

N

的比容和密度；（3）MPap1.0，500t℃时的摩尔容积Mv。 解：（1）2N的气体常数

2883140MRR＝296.9)/(KkgJ•

（2）标准状态下2N的比容和密度

1013252739.296pRTv

＝0.8kgm/3

v1

＝1.253/mkg

（3）MPap1.0，500t℃时的摩尔容积Mv

Mv ＝pTR0＝64.27kmolm/3

2-3．把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力301gpkPa，终了表压力3.02gpMpa，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 1111RTvpm

压送后储气罐中CO2的质量

2222RTvpm

根据题意 容积体积不变；R＝188.9 Bppg11 （1）

Bppg22 （2）

27311tT （3）

27322tT （4）

压入的CO2的质量

)1122(21TpTpRvmmm （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：同上题

1000)273325.1013003.99(287300)1122(21TpTpRvmmm＝41.97kg

2-6 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。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

2882875.810722225RTvpm

kg

压缩机每分钟充入空气量

28828731015RTpvm

kg

所需时间

mmt219.83min

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 constpv 0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为

5.591.05.87.01221PVpV m3

压缩机每分钟可以压缩0.1MPa的空气3 m3，则要压缩59.5 m3的空气需要的时间 3

5.59

19.83min

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

1122TVVT582K

（2）空气的初容积 p=3000×9.8/(πr2)+101000=335.7kPa pmRTV110.527 m3

空气的终态比容

mVmVv1222

＝0.5 m3/kg

或者 pRTv220.5 m3/kg

（3）初态密度 527.012.211Vm

＝4 kg /m3

212v

2 kg /m3

2-9 解：（1）氮气质量

3008.29605.0107.136RTpvm

＝7.69kg

（2）熔化温度

8.29669.705.0105.166mRpvT

＝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Ng。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

28768.032232.011iiMgM＝28.86 气体常数

86.2883140MRR＝288)/(KkgJ•

容积成分 2/22MoMgroo＝20.9％ 2Nr 1－20.9％＝79.1％

标准状态下的比容和密度

4.2286.284.22M

＝1.288 kg /m3

1v

＝0.776 m3/kg

2-15 已知天然气的容积成分%974CHr，%6.062HCr，%18.083HCr，%18.0104HCr，%2.02COr，%83.12Nr。试求：

天然气在标准状态下的密度； 各组成气体在标准状态下的分压力。 解：（1）密度 100/)2883.1442.05818.04418.0306.01697(iiMrM ＝16.48 30/736.04.2248.164.22mkgM

（2）各组成气体在标准状态下分压力 因为：prpii 325.101*%974CHp98.285kPa

同理其他成分分压力分别为：（略）

第三章 热力学第一定律 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 WUQ 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＝2.67×105kJ

（1）热力系：礼堂中的空气和人。 闭口系统 根据闭口系统能量方程 WUQ 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。 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，热量和功的某些值已知，如表，试确定未知量。 过程 热量Q（kJ） 膨胀功W（kJ） 1-a-2 10 x1 2-b-1 -7 -4 1-c-2 x2 2 解：闭口系统。 使用闭口系统能量方程 (1)对1-a-2和2-b-1组成一个闭口循环，有 WQ

即10＋（－7）＝x1+（－4） x1=7 kJ (2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环 x2＋（－7）＝2+（－4） x2=5 kJ (3)对过程2-b-1，根据WUQ )4(7WQU－3 kJ

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 Q（kJ） W（kJ） ΔE（kJ） 1～2 1100 0 1100 2～3 0 100 -100 3～4 -950 0 -950 4～5 0 50 -50 解：同上题

3-7 解：热力系：1.5kg质量气体 闭口系统，状态方程：bavp )]85115.1()85225.1[(5.1vpvpU＝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 2.12.0221]1160)800(21[5.15.1vvpdvW

＝900kJ

过程中传热量 WUQ＝990 kJ

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工程热力学课后题答案

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习题及部分解答第一篇 工程热力学 第一章 基本概念1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量：答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。

2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。

3.用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。

若水柱高mm 200，水银柱高mm 800，如图2-26所示。

已知大气压力为mm 735Hg ，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ？解：根据压力单位换算kPap p p p kPaPa p kPa p Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==⨯=⨯==⨯=⨯=4.锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。

若已知斜管倾角 30=α，压力计中使用3/8.0cm g =ρ的煤油，斜管液体长度mm L 200=，当地大气压力MPa p b 1.0=，求烟气的绝对压力（用MPa 表示）解：MPaPa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -⨯==⨯⨯⨯==αρMPa p p p v b 0992.0108.7841.06=⨯-=-=-5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中C 为压力表，读数为kPa 110，B 为真空表，读数为kPa 45。

若当地大气压kPa p b 97=，求压力表A 的读数（用kPa表示）kPa p gA 155=6. 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。

（1）.取水为系统；（2）.取电阻丝、容器和水为系统；（3）.取图中虚线内空间为系统。

答案略。

7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为MPa 4.13；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为mmHg 706。

工程热力学(第三版)习题答案全解可打印第九章

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π
pV 400 ∴ q m = 400 × 1 es = × R g T1 60
可逆定温功压缩功率为：
Wc ,T = − p1V1 ln =−
p2 p1
400 8 π × 0.1 × 10 6 × 0.786 × × 0.3 2 × 0.2 × ln = 15.4 × 10 3 J = 15.4kW s 60 4 1
n = 3× p1 v1 (π n −1 t1 = 20°C
n −1 n
p4 12.5 =3 =5 p1 0 .1
（1） wc = 3wc , L
Q p1 = 0.1MPa
− 1) ∴v =
1 1.3−1 1.3
R g T1 p1
=
287 × 293.15 0.1× 10
6
= 0.8413 m
3
kg kg
− 1] =
1.4 × 0.1× 10 6 × 140 × [6 1.4 − 1
1.4 −1 1.4
− 1] = 327.9 × 10 5 J
h
327.9 ×10 5 = 9108.3W = 9.11KW 3600 p n p1V1 [( 2 ) n −1 p1
n −1 n
（3）多变压缩
Wt , n = Nn = − 1] = 1 .2 × 0.1×10 6 × 140 × [6 1 .2 − 1
V h = 0.009m 3
π =7
1 n
σ = 0.06
1 n
n = 1.3
1
（1） η v = 1 −
Vc (π Vh
− 1) = 1 − σ (π
− 1) = 1 − 0.06 × (7 1.3 − 1) = 0.792
工程热力学课后习题及答案第六版(完整版)

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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/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》 朱明善 刘颖 课后习题答案

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《工程热力学》教材 习题详解及简要提示 (2009.9 -2010.1)任课教师：吴晓敏， 助教：胡珊第一章1-1解：（法一）按照式（1-10）P gh ρ=物理大气压定义为：1760133.3760atm mmHg Pa ==⨯故有133.3760P h g gρρ⨯== 对于水：23133.376010.327109.81H O h m ⨯==⨯ 对于酒精：133.376013.0897899.81h m ⨯==⨯酒精 对于液体钠：133.376012.0088609.81h m ⨯==⨯液体钠 （法二）直接用公式Hg Hg g h g h ρρ⋅⋅=⋅⋅水水故有3313.6107601033610.33610Hg Hg h h mm m ρρ⋅⨯==⨯==水水同理313.6107601310013.1789h mm m ⨯=⨯==酒精 313.6107601201912.019860h mm m ⨯=⨯==液体钠1-2解：由2E l l 0H O m g P =P h g h ρρ+⋅⋅-⋅⋅代入数据有51.011010059.810.54-9009.810.15E P =⨯+⨯⨯⨯⨯51.49910787.7Pa mmHg =⨯=1-3解：221sin15Hg cHg v H O H O P P g h g h g h ρρρ=+⋅⋅⋅-⋅⋅-⋅⋅ 3763133.3136009.810.770.2588136009.810.008109.810.60=⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯ 97405730.7Pa mmHg ==1-4解：（法一）取海平面为基准，对海平面上h 米处dh 厚的空气薄层进行受力分析：pS gSdh S dp p =++ρ)( （1）（S 为受力面积）由上式可得：gdh dp ρ-= （2）将题目中p 和ρ的关系式4.1ρc p =gdh d c ρρρ-=4.04.1 （3）式（3）中c 可由题目中所给条件求得。