工程热力学课后作业答案(第二章)第五版

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）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/3v1＝1.253/mkg（3）MPap1.0，500t℃时的摩尔容积MvMv＝pTR0＝64.27kmolm/32-3．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＝101.325kPa。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＝188.9Bppg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=12.02kg2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300m3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300m3，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＝41.97kg2-6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3m3，充入容积8.5m3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RTvpmkg压缩机每分钟充入空气量28828731015RTpvmkg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、8.5m3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、8.5m3的空气在0.1MPa下占体积为5.591.05.87.01221PVpVm3压缩机每分钟可以压缩0.1MPa的空气3m3，则要压缩59.5m3的空气需要的时间35.5919.83min2－8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pmRTV110.527m3空气的终态比容mVmVv1222＝0.5m3/kg或者pRTv220.5m3/kg（3）初态密度527.012.211Vm＝4kg/m3212v2kg/m32-9解：（1）氮气质量3008.29605.0107.136RTpvm＝7.69kg（2）熔化温度8.29669.705.0105.166mRpvT＝361K2－14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％2Nr1－20.9％＝79.1％标准状态下的比容和密度4.2286.284.22M＝1.288kg/m31v＝0.776m3/kg2-15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：（1）天然气在标准状态下的密度；（2）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＝16.4830/736.04.2248.164.22mkgM（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）