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化工热力学课后答案完整版朱自强

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第二章 流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式 2-1 试分别用下述方法求出400℃、下甲烷气体的摩尔体积。（1） 理想气体方程；（2） RK方程；（3）PR方程；（4） 维里截断式（2-7）。其中B用Pitzer的普遍化关联法计算。 [解] （1） 根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积idV为 （2） 用RK方程求摩尔体积 将RK方程稍加变形，可写为

0.5()()RTaVbVbpTpVVb

 （E1）

其中 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为cT=, cp =，将它们代入a, b表达式得 以理想气体状态方程求得的idV为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V值为 第二次迭代得2V为 353520.563353553313.2217(1.3896102.984610)1.381102.984610673.154.053101.389610(1.3896102.984610)1.381102.9846102.1120101.389710Vmmol











1V和2V已经相差很小，可终止迭代。故用RK方程求得的摩尔体积近似为

（3）用PR方程求摩尔体积 将PR方程稍加变形，可写为 ()()()RTaVbVbppVVbpbVb

 （E2）

式中 220.45724ccRTap 从附表1查得甲烷的=。 将cT与代入上式 用cp、cT和求a和b， 以RK方程求得的V值代入式（E2），同时将a和b的值也代入该式的右边，藉此求式（E2）左边的V值，得 563563355353558.314673.152.68012104.053100.10864(1.390102.6801210)4.05310[1.39010(1.390102.6801210)2.6801210(1.390102.6801210)]1.381102.68012101.8217101.3896V



33110mmol

再按上法迭代一次，V值仍为3311.389610mmol，故最后求得甲烷的摩尔体积近似为3311.39010mmol。 （4）维里截断式求摩尔体积 根据维里截断式（2-7）

11()crcrBppBpZRTRTT （E3）

01c

c

BpBBRT （E4）

01.60.0830.422/rBT

（E5）

14.20.1390.172/rBT

（E6）

其中 已知甲烷的偏心因子=，故由式（E4）~（E6）可计算得到 从式（E3）可得 因pVZRT，故 四种方法计算得到的甲烷气体的摩尔体积分别为31.38110、31.39010、31.39010和31.3911031mmol

。其中后三种方法求得的甲烷的摩尔体积基本

相等，且与第一种方法求得的值差异也小，这是由于该物系比较接近理想气体的缘故。 2-2 含有丙烷的3m的容器具有的耐压极限。出于安全考虑，规定充进容器的丙烷为127℃，压力不得超过耐压极限的一半。试问可充入容器的丙烷为多少千克? [解] 从附表1查得丙烷的cp、cT和，分别为，和。则 用普遍化压缩因子关联求该物系的压缩因子Z。根据rT、rp值，从附表（7-2），（7-3）插值求得： (0)0.911Z ，(1)0.004Z

，故

丙烷的分子量为，即丙烷的摩尔质量M为0.00441 kg。 所以可充进容器的丙烷的质量m为 从计算知，可充9.81 kg的丙烷。本题也可用合适的EOS法和其它的普遍化方法求解。 2-3 根据RK方程、SRK方程和PR方程，导出其常数a、b与临界常数的关系式。 [解] （1）RK方程式，

0.5()RTapVbTVVb

（E1） 利用临界点时临界等温线拐点的特征，即 22()()0ccTTTTppVV

（E2） 将式（E1）代入式（E2）得到两个偏导数方程，即

20.52211()0()()cccccRTaVbTbVVb

（E3） 30.53311()0()()cccccRTaVbTbVVb （E4）

临界点也符合式（E1），得 0.5()ccccccRTapVbTVVb

（E5）

式（E3）~（E5）三个方程中共有a、b、cp、cT和cV五个常数，由于cV的实验值误差较大，通常将其消去，用cp和cT来表达a和b。解法步骤如下： 令 ccccpVZRT（临界压缩因子），即 ccccZRTVp。

同理，令22.5accRTap，bccRTbp，a和b为两个待定常数。将a、b、cV的表达式代入式（E3）~（E5），且整理得 222(2)1()()acbccbcbZZZZ

 （E6）

22333(33)1()()acbcbccbcbZZZZZ

 （E7）

11()accbcbZZZ

 （E8）

式（E6）除以式（E7），式（E6）除以式（E8）得 3223330cbcbcbZZZ

（E9）

322232320ccbcbcbbZZZZ

（E10）

对式（E8）整理后，得 ()(1)ccbcbacbZZZZ



（E11） 式（E9）减去（E10），得 22(13)(2)0cbbccZZZ

（E12）

由式（E12）解得 13cZ，或

(21)bcZ（此解不一定为最小正根），或 (21)bcZ（b不能为负值，宜摒弃） 再将13cZ代入式（E9）或式（E10），得 32110327bbb

（E13） 解式（E13），得最小正根为 将13cZ和0.08664b代入式（E11），得0.42748a，故 22.50.42748ccRT

ap （E14）

0.08664ccRTbp （E15）

式（E14）和式（E15）即为导出的a、b与临界常数的关系式。 （2） SRK方程 立方型状态方程中的a、b与临界常数间的通用关系式可写为 SRK方程的是cT与的函数，而RK方程的0.5rT，两者有所区别。至于a

与b的求算方法对RK和SRK方程一致。因此就可顺利地写出SRK方程中a、b与临界常数间的关系式为 220.42748ccRT

ap （E16）

0.08664ccRTbp （E17）

（3）PR方程 由于PR方程也属于立方型方程，a、b与临界常数间的通用关系式仍然适用，但a、b的值却与方程的形式有关，需要重新推导 PR方程由下式表达 因()cTTpV=0

22()20()[()()]cccTTcccccRTVbpaVVbVVbbVb

（E18） 经简化，上式可写为

2222222()()()4()cccccccRTaVbVbVbbVVb

 （E19）

把ccccZRTVp、22acccRTap、bccRTbp代入式（E19）中，化简得出 222222()1()()4()acbcbcbcbcbZZZZZ

 （E20）

对式（E18）再求导，得 2222232232

2322222222[()4()()(44124)]()()[()4()]ccccccccccTTccccRTaVbbVVbVbVbVbVbpVVbVbbVVb





0 （E21） 将上式化简后得出 （E22） 再将ccccZRTVp、22acccRTap、bccRTbp代入式（E22）中，化简得出 432234387263544536278(3121445)1()8208268208acbcbcbcbcbcbcbcbcbcbcbcbcbZZZZZZZZZZZZZ



（E23） PR方程的cZ=，将其分别代入式（E21）和（E23）后，就可联立解出a与b，得到a=和b=。最后得到 22.50.45724ccRT

ap 和

2-4 反应器的容积为3m，内有45.40kg乙醇蒸气，温度为227℃。试用下列四种方法求算反应器的压力。已知实验值为。（1）RK方程；（2）SRK方程；（3）PR方程；（4） 三参数普遍化关联法。 [解] （1）用R-K方程法计算 从附表1查得乙醇的cp和Tc分别为 和。则RK方程参数a, b为 再求乙醇在该状态下的摩尔体积，V 按R-K方程求算压力，有

350.5335668.314(227273.15)28.0391.229105.82810500.151.229*10(1.229105.82810)(3.55190.7925)102.759102.759PaMPa





（2）用SRK方程计算 从附表1查得乙醇的为。SRK方程中的a和b分别计算如下： 在给定条件下乙醇摩尔体积为3311.22910mmol，将上述有关数值代入SRK方程，得

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化工热力学课后答案

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化工热力学课后答案(填空、判断、绘图)之五兆芳芳创作第1章 绪言一、是否题1.封锁体系的体积为一常数.（错） 2.封锁体系中有两个相βα,.在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相封闭体系；达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封锁体系.（对）3.理想气体的焓和热容仅是温度的函数.（对）4.理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数.（错.还与压力或摩尔体积有关.）5.封锁体系的1mol 气体进行了某一进程，其体积总是变更着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终态的温度辨别为T1和T2，则该进程的⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的进程有⎰=21T T P dT C H ∆.（对.状态函数的变更仅决定于初、终态与途径无关.） 二、填空题1.状态函数的特点是：状态函数的变更与途径无关，仅决定于初、终态 .2.封锁体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(Pi ，Vi)等温可逆地膨胀到(Pf ，Vf)，则所做的功为()f i rev V V RT W ln =(以V 暗示)或()i f rev P P RT W ln = (以P 暗示).3.封锁体系中的1mol 理想气体(已知igP C )，按下列途径由T1、P1和V1可逆地变更至P2，则A 等容进程的 W= 0 ，Q=()1121T P P R C ig P ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--，∆U=()1121T P P R C igP ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--，∆H=1121T PP C ig P ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-. B 等温进程的 W=21ln P P RT -，Q=21ln P P RT ，∆U= 0 ，∆H=0 .第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程一、是否题1.纯物质由蒸汽酿成液体，必须经过冷凝的相变更进程.（错.可以通过超临界流体区.）2.当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在.（错.若温度也大于临界温度时，则是超临界流体.）3.由于份子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z<1.（错.如温度大于Boyle 温度时，Z ＞1.）4.纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不合而改动.（错.纯物质的三相平衡时，体系自由度是零，体系的状态已经确定.）5.在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等.（对.这是纯物质的汽液平衡准则.）6.纯物质的平衡汽化进程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变更值均大于零.（错.只有吉氏函数的变更是零.）7.气体混杂物的virial 系数，如B ，C…，是温度和组成的函数.（对.）C 绝热进程的 W=()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--11211igPC RigPP P R V P R C ，Q= 0 ，∆U=()⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-11211ig P C R igPP P R V P R C ，∆H=1121T P P C igP C R ig P ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛. 4.1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg.5.普适气体常数R=8.314MPa cm3 mol-1 K-1=83.14bar cm3 mol-1 K-1=8.314J mol-1 K-1=1.980cal mol-1 K-1.三、填空题1.表达纯物质的汽平衡的准则有()()()()sl sv sl sv V T G V T G T G T G ,,==或（吉氏函数）、vapvap s V T H dT dP ∆∆=（Claperyon 方程）、()⎰-=svslV V slsv s V V P dV V T P ),(（Maxwell 等面积法则）.它们能（能/不克不及）推广到其它类型的相平衡.2.Lydersen 、Pitzer 、Lee-Kesler 和Teja 的三参数对应态原理的三个参数辨别为c r r Z P T ,,、ω,,r r P T 、ω,,r r P T 和ω,,r r P T .3.对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力相同的（相同/不合）；一定温度下的泡点与露点，在P －T 图上是重叠的(重叠／分隔)，而在P-V 图上是分隔的(重叠／分隔)，泡点的轨迹称为饱和液相线，露点的轨迹称为饱和汽相线，饱和汽、液相线与三相线所包抄的区域称为汽液共存区.纯物质汽液平衡时，压力称为蒸汽压，温度称为沸点.4.对于三混杂物，展开PR 方程常数a 的表达式，∑∑==-=3131)1(i j ij jj ii jik a a yy a =()()()311313233232122121323222121121212k a a y y k a a y y k a a y y a y a y a y -+-+-+++，其中，下标相同的相互作用参数有332211,k k k 和，其值应为1；下标不合的相互作用参数有),,(,,123132232112123132232112处理已作和和和k k k k k k k k k k k k ===，通常它们值是如何得到？从实验数据拟合得到，在没有实验数据时，近似作零处理. .5.正丁烷的偏心因子ω2435.0101==--ωc s P P MPa.五、图示题1.试定性画出纯物质的P-V 相图，并在图上指出 (a)超临界流体，(b)气相，（c ）蒸汽，（d ）固相，（e ）汽液共存，（f ）固液共存，（g ）汽固共存等区域；和(h)汽-液-固三相共存线，(i)T>Tc 、T<Tc 、T=Tc 的等温线.2.试定性讨论纯液体在等压平衡汽化进程中，M （= V 、S 、G ）随T 的变更（可定性作出M-T 图上的等压线来说明）.六、证明题1.由式2-29知，流体的Boyle 曲线是关于0=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂TP Z 的点的轨迹.证明vdW 流体的Boyle 曲线是()0222=+--ab abV V bRT a证明：001=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂T T T V P V P V P P V RT P Z 得由由vdW 方程得整理得Boyle 曲线第3章 均相封锁体系热力学原理及其应用一、是否题1.热力学根本关系式dH=TdS+VdP 只适用于可逆进程.（错.不需要可逆条件，适用于只有体积功存在的封锁体系）2.当压力趋于零时，()()0,,≡-P T M P T M ig （M 是摩尔性质）.（错.当M ＝V 时，不恒等于零，只有在T ＝TB 时，才等于零）3.纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，f RTd dG ln =.（错.应该是=-ig G G 0()0ln P f RT 等）4.当0→P 时，∞→P f.（错.当0→P 时，1→P f ）5. 因为⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛-=PdP P RT V RT 01ln ϕ，当0→P 时，1=ϕ，所以，0=-PRTV .（错.从积分式看，当0→P 时，PRT V -为任何值，都有1=ϕ；实际上，0lim 0=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=→BT T P P RT V 6.吉氏函数与逸度系数的关系是()()ϕln 1,,RT P T G P T G ig ==-.（错,(),(T G P T G ig -fRT P ln )1==）7.由于偏离函数是两个等温状态的性质之差，故不成能用偏离函数来计较性质随着温度的变更.（错.因为：()()()()[]()()[]()()[]0102011102221122,,,,,,,,P T M P T M P T M P T M P T MP T M P T M P T M igigigig-+---=-）三、填空题1.状态方程P Vb R T()-=的偏离焓和偏离熵辨别是bP dP P R T b P RTdP T V T V HH PP P ig=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=-⎰⎰00和0ln 0000=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=+-⎰⎰dP P R P R dP T V P R P P R S S PP P ig；若要计较()()1122,,P T H P T H -和()()1122,,P T S P T S -还需要什么性质？igP C ；其计较式辨别是()()1122,,P T H P T H -()()[]()()[]()()[]()dTC P P b dTC bP bP T H T H T H P T H T H P T H T T igP T T igP ig ig ig ig ⎰⎰+-=+-=-+---=2121121212111222,,和()()1122,,P T S P T S -()()[]()()[]()()[]dTTC P P R dT T C P P R P P R P T S P T S P T S P T S P T S P T S TT igP T T ig P ig ig ig ig ⎰⎰+-=++-=-+---=2121120102010201110222ln ln ln ,,,,,,.2.对于混杂物体系，偏离函数中参考态是与研究态同温．同组成的理想气体混杂物.五、图示题1.将下列纯物质经历的进程暗示在P-V ，lnP-H ，T-S 图上 (a)过热蒸汽等温冷凝为过冷液体； (b)过冷液体等压加热成过热蒸汽； (c)饱和蒸汽可逆绝热膨胀；(d)饱和液体恒容加热；(e)在临界点进行的恒温膨胀.解：第4章 非均相封锁体系热力学一、是否题1.偏摩尔体积的定义可暗示为{}{}ii x P T i n P T i i x V n nV V ≠≠⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂=,,,,∂.(错.因对于一个均相封闭系统，n 是一个变数，即(){}0,,≠∂∂≠i n P T i n n )2.对于理想溶液，所有的混杂进程性质变更均为零.（错.V ，H ，U ，CP ，CV 的混杂进程性质变更等于零，对S ，G ，A 则不等于零）3.对于理想溶液所有的逾额性质均为零.（对.因is E M M M -=）4.体系混杂进程的性质变更与该体系相应的逾额性质是相同的.（错.同于4）5.理想气体有f=P ，而理想溶液有i i ϕϕ=ˆ.（对.因i i i i i i is iis i Pf Px x f Px f ϕϕ====ˆˆ） 6.温度和压力相同的两种理想气体混杂后，则温度和压力不变，总体积为原来两气体体积之和，总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原来两气体熵之和.（错.总熵不等于原来两气体的熵之和）7.因为GE(或活度系数)模型是温度和组成的函数，故理论上i γ与压力无关．（错.理论上是T ，P ，组成的函数.只有对低压下的液体，才近似为T 和组成的函数）8.纯流体的汽液平衡准则为f v=f l.（对）9.混杂物体系达到汽液平衡时，总是有l iv i l v l i v i f f f f f f ===,,ˆˆ.（错.两相中组分的逸度、总体逸度均不一定相等）10. 理想溶液一定合适Lewis-Randall 法则和Henry 法则.（对.）、填空题1.填表2.有人提出了一定温度下二元液体混杂物的偏摩尔体积的模型是)1(),1(122211bx V V ax V V +=+=，其中V1，V2为纯组分的摩尔体积，a ，b 为常数，问所提出的模型是否有问题？由Gibbs-Duhem 方程得， b V x V x a 1122=， a,b 不成能是常数，故提出的模型有问题；若模型改成)1(),1(21222211bx V V ax V V +=+=，情况又如何？由Gibbs-Duhem 方程得， b V V a 12=，故提出的模型有一定的公道性_.3.常温、常压条件下二元液相体系的溶剂组分的活度系数为32221ln x x βαγ+=（βα,是常数），则溶质组分的活度系数表达式是=2ln γ3121232x x ββα-+. 解： 由0ln ln 2211=+γγd x d x ，得从()1021==γ此时x 至任意的1x 积分，得 五、图示题1.下图中是二元体系的对称归一化的活度系数21,γγ与组成的关系部分曲线，请补全两图中的活度系数随液相组成变更的曲线；指出哪一条曲线是或12~x γ；曲线两端点的含义；体系属于何种偏差.21,γγ条件而得到的.第5章 非均相体系热力学性质计较一、是否题1.在一定压力下，组成相同的混杂物的露点温度和泡点温度不成能相同.（错，在共沸点时相同）2.在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，则11x y >，22x y <.（错，若系统存在共沸点，就可以出现相反的情况）3.在（1）-（2）的体系的汽液平衡中，若（1）是轻组分，（2）是重组分，若温度一定，则体系的压力，随着1x 的增大而增大.（错，理由同6）4.纯物质的汽液平衡常数K 等于1.（对，因为111==y x ）5.下列汽液平衡关系是错误的i i Solvent i v i i x H Py *,ˆγϕ=.（错，若i 组分采取不合错误称归一化，该式为正确）6.对于理想体系，汽液平衡常数Ki(=yi/xi)，只与T 、P 有关，而与组成无关.（对，可以从理想体系的汽液平衡关系证明）7.对于负偏差体系，液相的活度系数总是小于1.（对）8.能满足热力学一致性的汽液平衡数据就是高质量的数据.（错）9.逸度系数也有归一化问题.（错）10. EOS ＋γ法既可以计较混杂物的汽液平衡，也能计较纯物质的汽液平衡.（错）、填空题1.说出下列汽液平衡关系适用的条件(1) l iv i f f ˆˆ= ______无限制条件__________；(2)i l i i v i x y ϕϕˆˆ= ______无限制条件____________； (3)ii s i i x P Py γ= _________低压条件下的非理想液相__________.2.丙酮(1)-甲醇(2)二元体系在98.66KPa 时，恒沸组成x1=y1=0.796，恒沸温度为327.6K ，已知此温度下的06.65,39.9521==s s P P kPa 则 van Laar 方程常数是(已知van Laar 方程为 221112212112x A x A x x A A RT G E+=)1.组成为x1=0.2，x2=0.8，温度为300K 的二元液体的泡点组成y1的为(已知液相的3733,1866),/(75212121==+=s sE t P P n n n n G Pa)___0.334____________.2.若用EOS ＋γ法来处理300K 时的甲烷（1）－正戊烷（2）体系的汽液平衡时，主要困难是MPa P s 4.251=饱和蒸气压太高，不容易简化；（ EOS+γ法对于高压体系需矫正）.3.EOS 法例计较混杂物的汽液平衡时，需要输入的主要物性数据是ij Ci Ci Ci k P T ,,,ω，通常如何得到相互作用参数的值？_从混杂物的实验数据拟合得到.4.由Wilson 方程计较常数减压下的汽液平衡时，需要输入的数据是Antoine 常数Ai,Bi,Ci; Rackett 方程常数α，β；能量参数),2,1,)((N j i ii ij =-λλ，Wilson 方程的能量参数是如何得到的？能从混杂物的有关数据（如相平衡）得到.五、图示题 1描述下列二元y x T --图中的变更进程D C B A →→→：这是一个等压定（总）组成的降温进程.A 处于汽相区，降温到B 点时，即为露点，开始有液滴冷凝，随着温度的持续下降，产生的液相量增加，而汽相量削减，当达到C 点，即泡点时，汽相消失，此时，液相的组成与原始汽相组成相同.持续降温到达D 点.描述下列二元y x P --图中的变更进程D C B A →→→：这是一等温等压的变组成进程.从A 到B ，是液相中轻组分1的含量增加，B 点为泡点，即开始有汽泡出现.B 至C 的进程中，系统中的轻组分增加，汽相相对于液相的量也在不竭的增加，C 点为露点，C点到D点是汽相中轻组分的含量不竭增加.T=常数1.将下列T-x-y图的变更进程A→B→C→D→E和P-x-y图上的变更进程F→G→H→I→J暗示在P-T图（组成=0.4）上.。

华自强工程热力学课后思考题

华自强工程热力学课后思考题

华自强工程热力学课后思考题1-1 试确定表压力为0.1 kPa时U形管压力计中的液柱高度差。

(1)液体为水，其密度为1 000 kg/m3；(2)液体为酒精，其密度为789 kg/m3。

提示：表压力数值等于U形管压力计显示的液柱高度的底截面处液体。

答案：(1) mm10.19 水单位面积上的力，ghp eh (2) mm12.92 酒精h。

1-2 测量锅炉烟道中真空度时常用斜管压力计。

如图1-17所示，若 =30°，液柱长度l＝200 mm，且压力计中所用液体为煤油，其密度为800 kg/m3 ，试求烟道中烟气的真空度为多少mmH2O(4 ℃)。

提示：参照习题1-1的提示。

真空度正比于液柱的“高度”。

答案：C4OmmH802v p。

1-3 在某高山实验室中，温度为20 ℃，重力加速度为976 cm/s2，设某U形管压力计中汞柱高度差为30 cm，试求实际压差为多少mmHg(0 ℃)。

提示：描述压差的“汞柱高度”是规定状态温度t=0℃及重力加速度g=980.665cm/s2下的汞柱高度。

答案：Δp=297.5 mmHg(0℃)。

1-4 某水塔高30 m，该高度处大气压力为0.098 6 MPa，若水的密度为1 000 kg/m3 ，求地面上水管中水的压力为多少MPa。

提示：地面处水管中水的压力为水塔上部大气压力和水塔中水的压力之和。

答案：Mpa 8 0.392 p。

1-5 设地面附近空气的温度均相同，且空气为理想气体，试求空气压力随离地高度变化的关系。

又若地面大气压力为0.1 MPa，温度为20 ℃，求30 m高处大气压力为多少MPa。

→提示： hgpp 0TRhgppgdd，0p为地面压力。

答案：MPa65099.0 p。

1-6 某烟囱高30 m，其中烟气的平均密度为0.735 kg/m3。

若地面大气压力为0.1 MPa，温度为20 ℃，现假设空气密度在烟囱高度范围内为常数，试求烟囱底部的真空度。

工程热力学课后答案--华自强张忠进高青(第四版)第3章详解

工程热力学课后答案--华自强张忠进高青(第四版)第3章详解

= 4 000－10.22×300 = 934 kJ/kg 同时活塞受阻前,缸内气体定压膨胀
w1−2 = p(v2 − v1) = Rg (T ′2 − T ′1)
T2′ = T1′+
w1−2 Rg
= 300 +
934 4.1244
= 526.5
K
3-14 如图3-4所示自输气总管向气缸送 气，设输气总管中空气压力为0.6 MPa，温度为 27 ℃，而气缸中活塞及重物产生的压力为0.2 MPa。试求送气过程中气缸内空气的温度。
⎝
300
1.5 ⎠
3-12 有一空储气罐自输气总管充气，若总管中空气的压力
为0.6 MPa，温度为27 ℃，试求：(1)当罐内压力达到0.6 MPa时， 罐内空气的温度；(2)罐内温度和输气总管内空气温度的关系。
解 对于储气罐（开口系统）可写出能量方程：
按题意有：
Q =U2 −U1+ He − Hi +W Q = 0 （绝热）
解解由附表1查得氮气的气体常数rg02968kjkgk故1020iitr气体经历了一个不可逆的等温膨胀过程在过程中q0w0?u0u2uit2ti所以小瓶破裂而气体充满容器时的压力为9822922v3434有一储气罐罐中压缩空气的压力为15mpa温度为37现用去部分压缩空气而罐内压力降为1mpa温度降为31
℃到327
℃间氮的平均比定压热容 cpm
327°C 25°C
的数值。
解 由附表5 氧的热力性质表查得，h298=8 669 J/mol以及 h600=17 563 J/mol，因此
∆h = h600 − h298 = 17563 − 8669 = 8 894 J/mol
c pm
工程热力学课后答案--华自强张忠进高青(第四版)第2章

工程热力学课后答案--华自强张忠进高青(第四版)第2章

解 第二章 热力学第一定律2-1 一辆汽车在1.1 h 内消耗汽油37.5 L ，已知通过车轮输出的功率为64 kW ，汽油的发热量为44 000 kJ/kg ，汽油的密度为0.75 g/cm 3，试求汽车通过排气、水箱散热及机件的散热所放出的热量。

解 37.5 L=33cm 105.37×消耗汽油量 kg 13.281075.01037.533=×××=−m 汽油燃烧发出的热量kJ 10238.10044013.2861×=×=Q1.1小时内汽车发出功kJ/h1053.203606450×=×=W 所以通过排气、机件散热所发出的热量kJ 1084.91053.210238.15562×=×−×=Q2-2 一台工业用蒸汽动力装置，每小时能生产11 600 kg 蒸汽，而蒸汽在汽轮机中膨胀作功输出的功率为3 800 kW 。

如果该装置每小时耗煤1 450 kg ，煤的发热量为30 000 kJ/kg ，而在锅炉中水蒸气吸收的热量为2 550 kJ/kg 。

试求：(1)锅炉排出废烟气带走的能量；(2)汽轮机排出乏汽带走的能量。

（1）每小时该装置煤的发热量 kJ/h 1043500300014551×=×=Q每小时锅炉中水蒸汽吸热kJ/h 108.29502550011652×=×=Q所以废气带走的热量5521g 108.29510435×−×=−=Q Q QkJ/h 10392.17×=（2）每小时汽轮机输出功kJ/h 108.1363600380050×=×=W所以乏汽带走的能量5502w 108.136108.295×−×=−=W Q WkJ/h 1059.17×=2-3 夏日室内使用电扇纳凉，电扇的功率为0.5 kW ，太阳照射传入的热量为0.5 kW 。