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
288314
0==
M R R ＝296.9)/(K kg J ∙
（2）标准状态下
2N 的比容和密度
101325
273
9.296⨯==
p RT v ＝0.8
kg m /3
v 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
/3
2-3．把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力
30
1=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 ＝188.9
B
p p g +=11 （1） B
p 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=12.02kg
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⨯-=-=
-=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⨯⨯⨯=
=RT v p m kg
压缩机每分钟充入空气量
28828731015⨯⨯⨯=
=RT pv m kg
所需时间
=
=
m m t 2
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
const pv =
0.7MPa 、8.5 m3的空气在0.1MPa 下占体积为
5.591.05
.87.01221=⨯==
P V p V 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
==
35.59τ19.83min
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
==
1122T V V T 582K
（2）空气的初容积
p=3000×9.8/(πr2)+101000=335.7kPa
==
p mRT V 1
10.527 m3
空气的终态比容
m V m V v 1222==
＝0.5 m3/kg
或者
==
p RT v 2
20.5 m3/kg
（3）初态密度
527.012.211=
=
V m ρ＝4 kg /m3 =
=
212v ρ 2 kg /m3
2-9
解：（1）氮气质量
3008.29605.0107.136⨯⨯⨯=
=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 ＝28.86
气体常数
86.288314
0=
=
M R R ＝288)/(K kg J ∙
容积成分
2/22Mo M g r o o =＝20.9％
=
2N r
1－20.9％＝79.1％
标准状态下的比容和密度
4.2286
.284.22=
=
M ρ＝1.288 kg /m3 ρ
1
=
v ＝0.776 m3/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：
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(⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯==∑i i M r M
＝16.48
