第1、2章作业习题(09修订版)

1、湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制第1章习题参考答案补充：一容器被一刚性壁分为两部分，如图所示.压力表D读数为175kPa, C读数为llOkPa, 如大气压为97kPa,试求表A的读值.©"-0沁;:ww：仅供交流学习交潦之用9谓勿上传湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制仅供交流学习交潦之用9谓勿上传湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制分析：由题意知容器上装有假设右侧容器是处于正压工作状态，容器中工质的压力高于大气压力. 表C的读数畏容器 相对于大气压的差值，表A的读数是容器 相对于大气压的差值，而表D的 读数则是容器相对

2、于容器的差值。解：根据压力测量的概念有：Pi = P.c + Pb、Pu = P.A + Ph% = Pi Pn经推到，得：% = " 一 Pb = Pi _ Psd Pb= （Psc + Pb） - PgD卜 Pb = PKc _ 卩加=（110一 175） = -65kPa 由此可以看到A为真空表.读数为65kPa.13、气体初态Pi=0.5MPaM=0.VJ2m计kg,按=常数的规律，可逆膨胀到p = 0AMpat 试求膨胀功.解：乎w= f pdv = 1'=ln-= pL lii = 0.5xl06 x0.172x= 138.4VvVjp20.11-9.热泵供热装置

3、，每小时供热量a=105kJ,消耗功率P=7kw,试求:(1) 热泵供热系数；(2) 从外界吸取的热*Q2；(3) 如改用电炉供热，需用多大功率的电炉.解：仅供交流学习交潦之用9谓勿上传湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制仅供交流学习交潦之用9谓勿上传湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制=a =p105/3600-7= 3.97仅供交流学习交潦之用9谓勿上传湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制仅供交流学习交潦之用9谓勿上传湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制Qz=Q.-P =-7 = 20.8R W = 20.8 灯 / 5 =

4、74800U !h360仅供交流学习交潦之用9谓勿上传湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制3仅供交流学习交流之用谓勿上传湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制Q,=kJ/h = 21.nw#仅供交流学习交流之用谓勿上传湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制第2章习题参考答案思考题2-8理想气体的°和c,都随温度而变，那么它的差值是否也随温度而变化？而比热容比K = ±则C.又如何？答：yc尸R,不会随温度不同而变化.只要温度不太高，尤其是对于单原子气体，按估算公式,c Mei + 2比热容比 = = = 也不会随温度不同而变化.c

5、y Mcv i2-9何谓混合气体的折合气体常数？它比混合气体中最大的气体常数还大吗？答：通用常数与混合气体的折合分子量比值，即为它的折合气体常数.不会，可由下式推导之R = "K = ©K + g虫 + + gA § （& + g + += nuxr«l入 a2-13有人断言，对于CO?和UO两种气体混合物的质量成分和摩尔成分是相同的，这是真的吗? 为什么？X、M答：g严兀C6和20各自对应的分子量都为44,所以无论以何比例混合，折合分子量44. z *44P所以£ =兀廿=忑石=兀M 442-15混合气体中质量成分较大的组成气体，其摩

6、尔成分是否也一定较大？由公式可见，即便各组分混合比一定，即折合分子量一定，但还受其答：不一定，=-组分分子量彫响.习题2-1 求p=0.5IVIpa, /=170解：弋k时，M的比体积和密度.#仅供交流学习交潦之用9谓勿上传湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制R由pv = RT以及R =得到 MRJ 8314x4433/Zv = = 0.2629/7/ /kgpM 5x105x28p = =-=3.804kgv 0.26292-2已知M的Af=28,求（l）M的气体常数；（2）标准状杰下M的比体积和密度；（3）p=0.1MPa、 r=5OO时的摩尔容积My.=296.93（丿/

7、（RgK）解："皿M 285仅供交流学习交潦之用9谓勿上传湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制#仅供交流学习交潦之用9谓勿上传湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制(2) pv = RT ,其中p=101325Pa, T=273.15K,计算得"=0.8加'/Rg, p = 1.25kg/in5(3 ) pv=RT ,代入 p=10(M)()0Pa , T=773.15K ,计算得 y = 2.30/n3 / kg , Mv=M .R T v=28x2.3=64.28m3/niole 另也有一法：Vw = Mv 而 = R0T =>

8、; Vw =-P2-3把CO2压送到容积3nf的贮气權里，起始表压力pR1=30kPa,终了表压力pg2=0.3Mpa.温度由 ti=45增至70 .试求被压入的CO?的质量.当地大气压力B =101.325kPa.解：心心-g =型一空丄(邑一巴)=丄件 _ P寸B “2.021畑-1 RT2 RT R T2 T R°/M 273 + 70 273 + 452-6空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15 、压力为O.IMPa的空气3n/,充入容积85亦的储 气罐内.设开始时繼内的温度和压力与外界相通，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐内的表 压力升高到0.7MPa?设充气过程中气罐内温

9、度始终保持不变.解：初态时储气罐内气体质量由下式公式计算：终状杰计算如下:咄+阿-叩0°°°°皿每分钟充入的气体质量可计算如下:R7287x288.15_吧-800000 x&5 RT：287x288.15pM100000 x3= HjRTr => 匚 1028畑8223畑RT' 287x288.15所需充气时间为:r =叫一叫=82.23-10.28 = 19 g2nun 加3.63更简单的办法是，先进行公式计算，并利用巳知条件简化，然后再代入数据:人-加I _ RT、 Rl-pV7-R其中« =匕，厂=7=人,，=必，

10、所以rt2 Rl _V1(P2-P1)p*. 一 刊'R需耍注意的是，表压力是相对压力.必须转换成绝对压力才能代入公式28在一直径为400mm的活塞上置有质量为3(MH)kg的物体,气缸中空气的温度为18 ,质量为4仅供交潦学习交流之用,谓勿上传212kg.加热后其容积增大为原来的两倍.大气压力为B"OlkPn，问：（1）气缸中空气的终温是 多少？（2）终态的比体积是多少？（3）初态与终态的密度各是多少？解：（1）卩0 = +竽=101000 +彳。00%9$ = 335076.4P。,利用条件先将容器原始体积求 fx0.2-出来毗=mRT0 =>VQ =053F山凡7

11、； = 212x287x(27315 + 18)pQ335076.4PM= mR7 n7；=上匕=上仝=335076.4x0.53x2 = 582 约合309 mR mR 2.12x287更简便的方法是：利用pV = niRT,初终状态斥力与质量都不变，=27=582K70 53x2吓萨步=0曲/如也可用状态方程求解.2.120.53x2=2kg/m5z 、 m 2.12 z 3 m(3) p0 = = 4kg/m、p= Vo 0.536 心匕215氧气在容积为0.5m啲刚性密闭容器中从20被加热到64U ，设加热前的压力为608kPa 求加热刖需的热量.（1）按定值比热容计算；（2）按真实比

12、热容计算；（3）按平均比热容计算. M：须先注意的畏，刚性密闭，表示定容了，所有过程的比热均采用定容比热，而非定压比热了. 到底是采用定压质量比热容，还是容积比热容，抑或摩尔比热容，原则上说都可以，但一般有一 种最简单还長需要注意，釆用容积比热容，都得把非标准体积转化为标准体积才可以套用公式.7仅供交流学习交潦之用9谓勿上传湖南工业大学土木工程学院建筑环境与设备工程教研室编制（1）按定值比热容计算Rl 259.8x293pV 608x103x0.5M 32Q = nMcvAT = 0.125x20.785x620 = 1611V(2) 按真实比热容计算查表得a0 = 25.477坷=15.20

13、22x10-'a, =-5.0618x10a5 = 1.3117xl0-9.Q =町;Mc、dT =(q -R°+ aj + aj2 + aJz)clT = 1914 灯(3) 按平均比热容计算查表2-4,并根据内插法Cp：° = 0.917M/(如 K)&CpJ40 = 0.9983/(畑 K)根据陷1) = 18367:一/?,例如，(1)也可如此计算：Me l/ Ao? 5x814Q = /nc;A/ = m / = m A/ = 4x x 620 = 1611U2-18巳知天然气容器的容积成分如下rCfl4 =97%,=0.6%,吃问=0.18%,佗申。=0.18%,仏=0.2%,% =1.83%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杰下的分压力.解： M