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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N2的M＝28，求（1）（2）标准状态下N2的比容和密度；（3）p?0.1MPa，N2的气体常数；

t?500℃时的摩尔容积Mv。

解：（1）N2的气体常数

R?R08314?＝296.9J/(kg?K) M28（2）标准状态下N2的比容和密度

v?RT296.9?2733?＝0.8m/kg p10132513＝1.25kg/m v??（3）

p?0.1MPa，t?500℃时的摩尔容积Mv

Mv ＝

R0Tp＝64.27m3/kmol

2-3．把CO2压送到容积3m的储气罐里，起始表压力

3

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?p1v1 RT11

压送后储气罐中CO2的质量

m2?p2v2 RT2根据题意

容积体积不变；R＝188.9

p1?pg1?B p2?pg2?B

T1?t1?273 T2?t2?273

压入的CO2的质量

（1） （2） （3） （4）

m?m1?m2?m=12.02kg

vp2p1(?) RT2T1（5）

将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得

2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m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，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题

3

3

m?m1?m2?

vp2p130099.3101.325(?)?(?)?1000＝41.97kg RT2T12873002733

3

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 m，充入容积8.5 m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

p2v27?105?8.5m2??kg

RT2287?288压缩机每分钟充入空气量

pv1?105?3m??kg

RT287?288

2

所需时间

t?m2?19.83min m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 m的空气在0.1MPa下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程

3

pv?const

3

0.7MPa、8.5 m的空气在0.1MPa下占体积为

V1?p2V20.7?8.5??59.5 m P10.13

3

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

3

??

59.5?19.83min 32－8 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

T2?V2T1?582K V12

（2）空气的初容积

p=3000×9.8/(πr)+101000=335.7kPa

V1?mRT1?0.527 mp3

空气的终态比容

v2?或者

V22V1?＝0.5 m/kg mm3

v2?RT2?0.5 m/kg p3

（3）初态密度

3