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)N2的气体常数;(2)标准状态下N2的比容和密度;(3)p?0.1MPa,t?500℃时的摩尔容积Mv。 解:(1)N2的气体常数
R?R08314?M28=296.9J/(kg?K)
(2)标准状态下N2的比容和密度
v?RT296.9?273?p1013253m=0.8/kg
??13v=1.25kg/m
(3)p?0.1MPa,t?500℃时的摩尔容积Mv
R0TMv =p=64.27m3/kmol
2-3.把CO2压送到容积3m3的储气罐里,起始表压力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?p1v1RT1 p2v2RT2
压送后储气罐中CO2的质量
m2?根据题意
容积体积不变;R=188.9
p1?pg1?B (1) (2) (3) (4)
p2?pg2?B
T1?t1?273 T2?t2?273
压入的CO2的质量
m?m1?m2?vp2p1(?)RT2T1
(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
m?m1?m2?vp2p130099.3101.325(?)?(?)?1000RT2T1287300273=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
p2v27?105?8.5m2??RT2287?288kg
压缩机每分钟充入空气量
pv1?105?3m??RT287?288kg
所需时间
t?m2?m19.83min
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
pv?const
0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为
V1?p2V20.7?8.5??59.5P10.1
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