热工课后题答案 下载本文

nO2?0.08mol,nN2?0.65mol,nCO2?0.3mol

?试求混合气体的体积分数、质量分数和在p?400kPa,t?27C时的比体积。 解

n??ni??0.08?0.65?0.3??1.03?mol?0.08?0.078n1.03nN20.65xN2???0.631n1.03xCO2?1?xO2?xN2?1?0.078?0.631?0.291xO2??Meq??xiMi?0.078?32?0.63?28?0.291?44?32.94?gmol?wO2?wN2?xO2MO2MeqxN2MN2Meq??0.078?32?0.07632.940.631?28?0.53632.94nO2wCO2?1?wO2?wN2?1?0.076?0.536?0.388Rg,eq?v?R8.314??0.252?kJ?kg.K??Meq32.940.252?103?3003??0.0189mkg3400?10Rg,eqTp??

15.试证明:对于理想气体的绝热过程,若比热容为定值,则无论过程是否可逆,恒有

w?Rgk?1?T1?T2?

式中:T1和T2分别为过程初终态的温度。

证明 对于理想气体的绝热过程,有

w???u??cV?T?cV?T1?T2?

??cp?cV?Rg又 ?

??cpcV?k得 cV?Rgk?1Rgk?1

故 w?证毕

?T1?T2?

第四章 理想气体的热力过程

1. 某理想气体初温T1?470K,质量为2.5kg,经可逆定容过程,其热力学能变化为

R?0.4kJ?kg.K?,k?1.35?U?295.4kJ,求过程功、过程热量以及熵的变化。设气体g,

并假定比热容为定值。

W??pdV?012

Q??U?295.4kJ??cp?cV?Rg由?

cc?k??pVcV?得

0.4?1.143?kJ?kg.K??k?11.35?1?U?mcV?T?mcV?T2?T1???U295.4?T1??470?573.3?K?mcV2.5?1.143T2573.4?2.5?1.143ln?0.568?kJK?T1470

RgT2??S?mcVln2. 一氧化碳的初态为p1?4.5MPa,T1?493K。定压冷却到T2?293K。试计算1kmol的一氧化碳在冷却过程中的热力学能和焓的变化量,以及对外放出的热量。比热容取定值。

答案 ?U?4.154?10kJ,???5.82?10kJ

3. 氧气由t1?30C,p1?0.1MPa被定温压缩至p2?0.3MPa。

(1)试计算压缩单位质量氧气所消耗的技术功;

(2)若按绝热过程压缩,初态与终态与上述相同,试计算压缩单位质量氧气所消耗的技术功;

(3)将它们表示在同一副p?v图和t?s图上,试在图上比较两者的耗功。 解 Rg??44R8.314??0.26?kJ?kg.K?? M32p10.1?0.26?303ln??86.55 p20.3(1)wt,T?RgT1ln(2)

wt,sk?10.4????kkRgT1??p1??1.4?0.26?3031.40.3?????101.7?kJkg? ??1?????1???????0.1??k?1??p2??1.4?1??????(3)两过程在p?v图和T?s图上的表示分别如图3-37(a)和3-37(b)所示。图中过程线1?2T为定温过程,1?2s为绝热过程线。从p?v图中可以看到,绝热过程耗功比定温过程耗功多出曲边三角形面积1?2T?2s。

4.使满足下要的理气体变过

将以求想多程

在p?v和图示(

出4个基本热力过程):

(1)气体受压缩、升温和放热;

(2)气体的多变指数n?0.8,膨胀; (3)气体受压缩、降温又降压;

(4)气体的多变指数n?1.2,受压缩; (5)气体膨胀、将压且放热。

t?s上表出来先画

答案 如图3-38(a)和图3-38(b)所示的p?v图和T?s图上,1-1,1-2,1-3,1-4和1-5分别为满足(1),(2),(3),(4)和(5)要求的多变过程线。

?335.柴油机汽缸吸入温度t1?60C的空气2.5?10m,经可逆绝热压缩。空气的温度等于

?燃料的着火温度。若燃料的着火温度为720C,问空气应被压缩到多大的体积? 答案V2?1.63?10?4?m3

6.有1kg空气,初态为p1?0.6MPa,t1?27C,分别经下列三种可逆过程膨胀到

?p2?0.1MPa,试将各过程画在p?v图和t?s图上,并求各过程始态温度、做工量和熵

的变化量:

(1)定温过程;

(2)n?1.25的多变过程; (3)绝热过程。

答案

(1)

t2?27?C;w?154.3kJkgwt?154.3kJkg;?s?0.514kJ?kg.K?t2??63.35?C,w?103.7kJkgwt?129.6kJkg,?s?0.154kJkg

(2) (3)

t2??93.2?C,w?86.2kJkgwt?120.7kJkg,?s?0

p?v 图和T?s图如图3-39所示。

37.一容积为0.2m的贮气罐,内装氮气,其初压力p1?0.5MPa,温度t1?37C。若对氮

?气加热,其压力、温度都升高。贮气罐上装有压力控制阀,当压力超过0.8MPa时,阀门便自动打开,防走部分氮气,即罐中维持最大压力为0.8MPa,问当贮气罐中氮气温度为

287?C时,对罐内氮气共加入多少热量?设氮气比热容为定值。

解Rg?R8.314??0.297?kJ?kg.K?? M28由 pV?mRgT