高等工程热力学课后答案

高等工程热力学课后答案【篇一：工程热力学课后题答案】一篇工程热力学第一章基本见解1.2.3.指出以下各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量：答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。指出以下物理量中哪些是强胸怀：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。用水银差压计测量容器中气体的压力，为防备有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。若水柱高200mm，水银柱高800mm，如图2-26所示。已知大气压力为735mmhg，试求容器中气体的绝对压力为多少kpa？解：依照压力单位换算ph2o?200?9.80665?1.961?103?1.96.kpaphg?800?133.32?1.006?105pa?106.6kpap?pb?(ph2o?phg)?98.0?(1.961?106.6)?206.6kpa4.2-27所示。若已锅炉烟道中的烟气常用上部张口的斜管测量，如图知斜管倾角?使用??30?，压力计中?0.8g/cm3的煤油，斜管液体长度l?200mm，当地大气压力pb?0.1mpa，求烟p?l?gsin??200?0.8?9.81?0.5?784.8pa?784.8?10?6mpa气的绝对压力（用mpa表示）解：p?pb?pv?0.1?784.8?10?6?0.0992mpa5.一容器被刚性壁分红两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中c为压力表，读数为110kpa，b为真空表，读数为45kpa表示）。若当地大气压pb?97kpa，求压力表a的读数（用kpapga?155kpa试述按以下三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。1）.取水为系统；2）.取电阻丝、容器和水为系统；（3）.取图中虚线内空间为系统。答案略。7.某电厂汽轮机出入处的蒸汽用压力表测量，起读数为13.4mpa；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，mmhg。若大气压力为0.098mpa，试求汽轮机出入处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力其读数为706（用mpa表示）8.测得容器的真空度p1?0.024m7pa;p2?0.003m9papv?550mmhg，大气压力pb?0.098mpa，求容器内的绝对压力。若大气压变为??0.10m，pb2pa求此时真空表上的读数为多少mmmpa？??579.8mpap?0.0247mpa,pv若是气压计压力为83kpa，试达成以下计算：（1）.绝对压力为0.1mpa1时的表压力；2）.真空计上的读数为70kpa时气体的绝对压力；（3）.绝对压力为50kpa时的相应真空度（kpa）；（4）.表压力为0.25mpa时的绝对压力（kpa）。（1）.pg?17kpa；p?13kpa；2）.（3）.（4）.pv?33kpa；p?333kpa。10.摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为0℃和100℃，而华氏温标则相应地取为32℉和℉。试导出华氏温度和摄氏温度之间的换算关系，并求出绝对零度所对应的华氏温度。tf?at?b100℃代入，得将水在标准大气压下的冰点值32f和0℃，以及沸点值292f和???32?0?b??212?100a?b解该二元一次方程组，得：进而有当ta?1.8,b?32。tf?1.8t?32??273.15℃时，有气体进行可逆过程，知足式，并在tf?1.8?(?273.15_)?32??459.7(?f)pv?c（c为常数），试导出该气体从状态1变化到状态2时膨胀功的表达p?v图上定性画出过程线、示出膨胀功。答案：略某气体的状态方程为（1）.定稳下气体pv?rgt，试导出：p,v之间的关系；（2）.定压下气体v,t之间的关系；（3）.定容下气体p,t之间的关系。答案：（1）.p2v1?p1v2；（2）.v2t2?v1t1；（3）.p2t2?p1t1。第二章热力学第必然律1.一蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量为q?180?103kg/h，输出功率为p?55000kw，全厂耗煤qm,c?19.5t/h，煤的发热量为qc?30?103kj/kg。蒸汽在锅炉中吸热量q?2680kj/kg。试求：1）.该动力厂的热效率?t；2）.锅炉的效率?b（蒸汽总吸热量煤的总发热量）。解：（1）.锅炉中蒸汽吸热量?h?qm?q?180?103?2680?4.82?10(kj/h)?1.34?10(kw)p55000??41%5?h1.34?1085热效率?t?2）.锅炉效率?b?蒸汽总放热量?h?煤的总放热量?b19.5?103?30?103?b?qb,c?qc??1.625?105(kw)36005?1.34?10??h??82.5%?b1.625?105系统经一热力过程，放热8kj对外做功26kj。为使其返回原状态，对系统加热6kj，问需对系统作功多少？解：由q??u?w得?u?q?w??8?26??34(kj)关于返回初态的过程?u???u?34kj??w?q??u?6?34??28kj故需对系统做功28kj。气体在某一过程只能感吸取了54kj的热量，同时热力学能增加了94kj。此过程是膨胀过程仍是压缩过程？系统与外界互换的功是多少？答案：此过程为压缩过程；此过程中系统与外界互换的功是?40kj。4.1kg空气由p1?5mpa,t1?0.5mpa膨胀到p2?0.5mpa,t2?500℃，获得热量506kj，对外做膨胀功506kj。接着又从终态被压缩到初态，热出热量390kj，试求：1）.[膨胀过程空气热力学能的增量；（2）.压缩过空气热力学能的增量；（3）.压缩过程外界耗资的功。答案：（1）.?u?0；（2）.?u?0；（3）.w??390kj。闭口系统中推行以下过程，试填充表中的空缺数据。表中括号内的数为答案。6.以以下列图，某封闭系统沿a?c?b路子由状态a变化到b，吸入热量90kj，对外做功40kj，试问：1）.系统从a经d至b，若对外做功10kj，则吸取热量是多少？2）.系统由b经曲线所示过程返回a，若外界对系统左贡23kj，吸取热量为多少？（3）.设uadb答案（1）.qadb（2）.qad3?5kj,ud?45kj,，那么过程a?d和d?b中系统吸取的热量各为多少？2）.qba??73kj；?60kj；4）.qdb?10kj。?50kj；容积为1m的绝热封闭的气缸中装有完好不可以压缩的流体，如图2-31所示。试问：（1）.活塞可否对流体做功？（2）.经过对活塞加压，把流体压力从少？焓变化多少？答案（1）.w3?0；（2）.?u?0,?h?2.8?10kj。p1?0.2mpa提高到p3?3mpa，热力学能变化多8.一质量为4500kg的汽车沿坡度为15?的山坡下行，车速为300m/s。在距山脚100m处开始刹车，且在山脚处恰好刹住。若不计其他力，求因刹车而产生的热量。q?2.04?105kj。3440kj/kg，9.某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40t/h，汽轮机出入口处压力表读数为9mpa，入口比为【篇二：工程热力学,课后习题答案】txt>

工程热力学（第五版）廉乐明

谭羽非等编中国建筑工业初版社第二章气体的热力性质2-2.已知n2的m＝28，求（1）n2n2的比容和密度；（3）p?0.1mpa解：（1）n2的气体常数

的气体常数；（2）标准状态下，t?500℃时的摩尔容积mv。r?r08314?m28＝296.9j/(kg?k)（2）标准状态下n2的比容和密度v?rt296.9?273?p101325＝0.8m3/kg13v＝1.25kg/m??3）p?0.1mpa，t?500℃时的摩尔容积mvr0tmv＝p＝64.27m3/kmol2-3．把co2压送到容积3m3的储气罐里，初步表压力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＝101.325kpa。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m1?p1v1rt1p2v2rt2压送后储气罐中co2的质量m2?依照题意容积体积不变；r＝188.9p1?pg1?b（1）2）3）4）p2?pg2?bt1?t1?273t2?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=12.02kg2-5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m?m1?m2?vp2p130099.3101.325(?)?(?)?1000rt2t128730027341.97kg2-6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：第一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胸襟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，实质上就是等温情况下把初压为定量的空气压缩为0.7mpa的空气；或许说0.7mpa在0.1mpa下占体积为多少的问题。依照等温状态方程

0.1mpa一、8.5m3的空气pv?const0.7mpa、8.5m3的空气在0.1mpa下占体积为v1?p2v20.7?8.5??59.5p10.1m3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??59.5?319.83min2－8在素来径为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：气缸和活塞组成的区间。使用理想气体状态方程。（1）空气终态温度t2?v2t1?v1582k（2）空气的初容积v1?mrt1?p0.527m3空气的终态比容v2?v22v1?mm＝0.5m3/kg或许v2?rt2?p0.5m3/kg（3）初态密度?1?m2.12?v10.527＝4kg/m3?2?1?v22kg/m32-9解：（1）氮气质量pv13.7?106?0.05m??rt296.8?300＝7.69kg（2）消融温度2－14若是忽略空气中的罕有气体，则可以以为其质量成分为go2?23.2%，gn2?76.8%。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m?11?gi0.2320.768??m3228i＝28.86气体常数r?r08314?m28.86

＝288j/(kg?k)容积成分ro2?go2m/mo2

＝20.9％【篇三：工程热力学课后答案】标准状态下p2?pg2?bt1?t1?273t2?t2?273压入的co2的质量2）（3）（4）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m?m1?m2?m=12.02kgvp2p1(?)rt2t1（5）将（1）、(2)、(3)、(4)代入（

5）式得r?r08314?＝296.9j/(kg?k)m282-5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（2）标准状态下n2的比容和密度v?rt296.9?2733?＝0.8m/kgp10132513＝1.25kg/mvm?m1?m2?41.97kg??（3）vp2p130099.3101.325(?)?(?)?1000rt2t1287300273p?0.1mpa，t?500℃时的摩尔容积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mvrtmv＝0p＝64.27m3/kmol0.7mpa？设充在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到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：第一求终态时需要充入的空气质量2-3．把co2压送到容积3m3的储气罐里，初步表压力终了表压力pg2?0.3mpa，pg1?30kpa，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p2v27?105?8.5m2??kgrt2287?288压缩机每分钟充入空胸襟m1?p1v1rt1p2v2rt2pv1?105?3m??kgrt287?288所需时间压送后储气罐中co2的质量t?m2?m2?19.83minm第二种解法将空气充入储气罐中，实质上就是等温情况下把初压为定量的空气压缩为0.7mpa的空气；（1）

0.1mpa

一或许说0.7mpa、8.5m3的空气在0.1mpa下占体积为多少的问题。依照等温状态方程依照题意容积体积不变；r＝188.9p1?pg1?bpv?const0.7mpa、8.5m3的空气在0.1mpa下占体积为2）消融温度v1?p2v20.7?8.5??59.5m3p10.1，则pv16.5?106?0.05t??＝361kmr7.69?296.82－14若是忽略空气中的罕有气体，则可以以为其质量成分为go2压缩机每分钟可以压缩0.1mpa的空气3m3要压缩59.5m3的空气需要的时间59.5???19.83min32－8在素来径为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：气缸和活塞组成的区间。使用理想气体状态方程。（1）空气终态温度?23.2%，gn2?76.8%。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m?11?＝??m3228i气体常数r?r08314＝288j/(kg?k)m28.86t2?v2t1?582kv1容积成分2）空气的初容积ro2?go2m/mo2＝20.9％rn2?1－20.9％＝79.1％v1?mrt1?0.527m3pv22v1＝0.5m3/kgmm标准状态下的比容和密度空气的终态比容??v?m28.86＝1.288kg/m3v2?或许1?0.776m3/kgrt2v2??0.5m3/kgp（3）初态密度2-15已知天然气的容积成分rch4?97%，，?1?m2.12?＝4kg/m3v10.5271?2??2kg/m3v2rc2h6?0.6%rc4h10?0.18%，rc3h8?0.18%，rco2?0.2%，2-9解：（1）氮气质量rn2?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态下的分压力。解：（1）密度m?pv13.7?10?0.05?＝7.69kgrt296.8?3006m??rimi?(97?16?0.6?30?0.18?44?0.18?58?0.16.48过c变化到状态2。在这个过程中，热量和功的某些值已知，如表，试确定未知量。?0?m16.482）各组成气体在标准状态下分压力因为：pi?rippch4?97%*101.325?98.285kpa同理其他成分分压力分别为：（略）3－1沉寂状态下的人对环境的散热量大概为400kj/h，假定能容纳2000人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初20min内礼堂中的空气内能增加多少？（2）把礼堂空气和所有的人考虑为一个系统，假定对外界没有传热，系统内能变化多少？怎样讲解空气温度的高升。解：（1）热力系：礼堂中的空气。闭口系统依照闭口系统能量方程解：闭口系统。使用闭口系统能量方程对1-a-2和2-b-1组成一个闭口循环，有?q??w即10＋（－7）＝x1+（－4）x1=7kj(2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环x2＋（－7）＝2+（－4）x2=5kj对过程2-b-1，依照qq??u?w因为没有作功故w=0；热量根源于人体散热；内能的增加等于人体散热。1）热力系：礼堂中的空气和人。闭口系统依照闭口系统能量方程??u?w?u?q?w??7?(?4)?－3kj3-6一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环，试填充表中所缺数据。解：同上题3-7解：热力系：1.5kg质量气体闭口系统，状态方程：q??u?w因为没有作功故w=0；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量，所以内能的增加为0。空气温度的高升是人体的散热量由空气吸取，致使的空气内能增加。3－5，有一闭口系统，从状态1经a变化到状态2，p?av?b如图，又从状态2经b回到状态1；再从状态1经内空气的温度。设充气过程是在绝热条件下进行的。解：张口系统特点：绝热充气过程工质：空气（理想气体）依照张口系统能量方程，忽略动能和未能，同时没有轴功，没有热量传达。?u?1.5[(1.5p2v2?85)?(1.5p1v1?85)]＝90kj由状态方程得1000＝a*0.2+b200=a*1.2+b解上两式得：a=-800b=1160则功量为0?m2h2?m0h0?de没有流出工质m2=0de=du=(mu)cv2-(mu)cv121.2w?1.5?pdv?1.5[(?800)v2?1160v]10.221＝900kj过程中传热量终态工质为流入的工质和原有工质和m0=mcv2-mcv1mcv2ucv2-mcv1ucv1=m0h0h0=cpt0ucv2=cvt2ucv1=cvt1(1)q??u?w990kj3－8容积由隔板分红两部分，左边盛有压力为600kpa，温度为27℃的空气，右边为真空，容积为左边5倍。将隔板抽出后，空气快速膨胀充满整个容器。试求容器内最后压力和温度。设膨胀是在绝热下进行的。解：热力系：左边的空气系统：整个容器为闭口系统过程特点：绝热，自由膨胀依照闭口系统能量方程p1vrt1p2vmcv2=rt2mcv1=代入上式(1)整理得t2?kt1t2p1t1?(kt0?t1)p2=398.3k3－10供暖用风机连同加热器，把温度为t1?0℃的冷空气加热到温度为t2?250℃，然后送入建筑物的风道内，送风量为0.56kg/s，风机轴上的输入功率为1kw，设整个装置与外界绝热。试计算：（1）风机出口处空气温度；（2）空气在加热器中的吸热量；（3）若加热器中有阻力，空气经过它时产生不可以逆的摩擦扰动并带来压力降，以上计算结果是否正确？解：张口稳态稳流系统（1）风机入口为0℃则出口为q??u?w绝热q?0对空气可以看作理想气体，其内能是温度的单值函数，得mcv(t2?t1)?0?t2?t1?300k依照理想气体状态方程?cp?t?q??t?m1.78℃q1000???cp0.56?1.006?103mp2?rt2p1v11??p1＝100kpav2v26t2?t1??t?1.78℃空气在加热器中的吸热量3-9一个储气罐从压缩空气总管充气，总管内压缩空气参数恒定，为500kpa，25℃。充气开始时，?cp?t?0.56?1.006?(250?1.78)q?m罐内空气参数为100kpa，25℃。求充气终了时罐＝138.84kw(3)若加热有阻力，结果1仍正确；但在加热器中的吸