工程热力学第四版沈维道课后答案书上光盘原版

第一章基本概念第一章基本概念习题11英制系统中采用华氏温标，它规定在标准大气压（1）下纯水的冰点是，汽点是，试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。01325PA32F212F提示和答案华氏温标和摄氏温标定点不同，但分度规律相同，可得，FC9325TT。12英制系统中朗肯温度与华氏温度的关系为。已知热力学绝对温标及朗肯温标在纯水冰点的读数分别是27315K和491；汽点的读数分别是37315K和。1导出朗肯温度和开尔文温度的关系式；（2）开尔文温标上绝对零度在朗肯温标上是多少度RF45967TT67R67167R提示和答案朗肯温标和华氏温标的关系与摄氏温标和热力学温标的关系相仿，故朗肯温度和热力学温度也成比例，解得，R18KTTK0TK时。R0RT13设一新温标，用符号表示温度单位（它的绝对温标是用表示温度单位）。规定纯水的冰点和汽点100和100。试求（1）该新温标与摄氏温标的关系；（2）若该温标的绝对零度与热力学温标零度相同，则该温标读数为时，其绝对温标读数是多少NQN0N0NQ提示和答案（1）N100010001001000TTC5230610PA0231MPAPNC9100TT（2）QNC9100TTT常数常数K927315100T常数据题意，当TK0K时，故解得上式中常数235835代回原式得Q0QTQN235835TT时N0TQ2358385NT14直径为1M的球形刚性容器，抽气后真空度为7525MMHG，若当地大气为，求（1）容器内绝对压力为多少PA；（2）容器表面受力多少N0101MPA提示和答案容器表面力为两侧压力差与表面积的乘积。可解得，。69175PAP6126110NF15用型压力计测量容器中气体的压力，在水银柱上加一段水，则得水柱高1020MM，水银柱高900MM，如图124所示，若当地大气压为755MMHG，求容器中气体的压力为多少MPA提示和答案表压力为水柱和汞柱之和，解得。图124题15附图1第一章基本概念16容器中的真空度为，气压计上水银柱高度为，求容器中的绝对压力（以MPA表示）。如果容器中的绝对压力不变，而气压计上水银柱高度为，求此时真空表上的读数（以MMHG表示）是多少V600MMHGP755MMBPB770MMP提示和答案容器中气体绝对压力是当地大气压与真空度的差，故；大气压力改变后真空表上的读数为。00207MPAPV615MMHGP17用斜管压力计测量锅炉烟道烟气的真空度（如图124）管子的倾斜角30，压力计中使用密度的煤油，斜管中液柱长度L200MM。当地大气压力。求烟气的真空度（以MMH30810KG/M32V745MMHGP2O表示）及绝对压力（以PA表示）。图125斜管压力计提示和答案倾斜式压力计上读数即烟气的真空度，故；烟气绝对压力。VSIN80981PAPLGV80MMHOP5BV2100483MMHO0985710PAPPP18压力锅因其内部压力和温度比普通锅高而缩短了蒸煮食物的时间。压力锅的盖子密封良好，蒸汽只能从盖子中间的缝隙逸出，在缝隙的上方有一个可移动的小柱塞，所以只有锅内蒸汽的压力超过了柱塞的压力后蒸汽才能逸出。蒸汽周期性逸出使锅内压力近似可认为恒定，也防止了锅内压力过高产生的危险。若蒸汽逸出时压力锅内压力应达到201KPA，压力锅盖缝隙的横截面积为4MM2，当地大气压力平均为101KPA，试求小柱塞的质量。提示和答案蒸汽逸出时锅内表压力即为由柱塞产生的压力，柱塞质量。00408KGM19容器被分隔成AB两室，如图127所示，已知当场大气压，气压表2读为，气压表1的读数，求气压表3的读数（用MPA表示）。B01013MPAPE2004MPAPE10294MPAP提示和答案气压表2处于B室内，故其当地大气压为B室的压力，解得。图127题18附图E30254MPAP110起重机以每秒2M的恒速提升总质量为450KG的水泥块，试求所需功率。提示和答案功率等于力与速度的乘积，恒速提升，加速度为零，解得。883KWP111电阻加热器的电阻15，现有10A的电流流经电阻丝，求功率。提示和答案电功率等于电阻和电流平方乘积15KWP。112气缸中密封有空气，初态为，缓慢胀到。（1）过程中31102MPA04MPV，3208MVPV保持不变；（2）过程中气体先循3MPAM0405PV膨胀到，再维306MMV2第一章基本概念持压力不变，膨胀到。分别求出两过程中气体作出的膨胀功。3208MV提示和答案过程可近似为可逆，21DWPV，1、2。455410JW501510JW113某种理想气体在其状态变化过程中服从NPV常数的规律，其中N是定值，P是压力；V是比体积。试据导出气体在该过程中做功为21DWPV111211/1NNPVWPPN提示和答案122211211111111NNNNNNPVPPVDVWPDVDVPVVVNL。114测得某汽油机气缸内燃气的压力与容积对应值如下表所示，求燃气在该膨胀过程中所作的功。P/MPA165510690724050003960317024501930103V/CM3114711638724581327744096849161573556554870464提示和答案膨胀过程的功可用过程线下的面积表示，该面积近似等于若干矩形面积累加，即，21DWPVPV，解得3047JW。115有一绝对真空的钢瓶，当阀门的打开时，在大气压的作用下有体积为的空气被输入钢瓶，求大气对输入钢瓶的空气所作功为多少50101310PAP301M提示和答案设想体积为的空气系统边界上压力恒为大气压力，故。301M1013KJW116某种气体在气缸中进行一缓慢膨胀过程。其体积由01M3增加到025M3。过程中气体压力循3MPAM02404PV变化。若过程中气缸与活塞的摩擦保持为1200N；当地大气压力为01MPA；气缸截面积为01M2，试求（1）气体所作的膨胀功W；（2）系统输出的有用功；（3）若活塞与气缸无摩擦，系统输出的有用功。UWU,REW提示和答案活塞移动距离2115MVVLA。（1）气体膨胀作功、摩擦耗功22611D02404D0025510JWPVVV“180WFLJ、气体膨胀排拆大气功；（2）有用功；（3）有用功。6021001510JWPVVU“8700JWWWWU,RE10500JWWW117某蒸汽动力厂加入锅炉的每1MW能量要从冷凝器排出058MW能量，同时水泵要3第一章基本概念消耗002MW功，求汽轮机输出功率和电厂的热效率。提示和答案汽轮机输出功率为循环净功加水泵消耗的功率；电厂的热效率为循环净功与循环吸热量之比，。T044MWP042T118汽车发动机的热效率为35，车内空调器的工作性能系数为3，求每从车内排除1KJ热量消耗燃油能量。提示和答案空调器耗功/CWQ由汽车发动机输出功1TWQ，解得。10952KJQ119据统计资料，某地各发电厂平均发1KWHNULL的电耗标煤372G，若标煤的热值是，试求电厂平均热效率29308KJ/KGT是多少提示和答案电厂平均热效率为循环净功与循环吸热量之比，。330T120某空调器输入功率15KW需向环境介质输出热量51KW，求空调器的制冷系数。提示和答案制冷系数为单位时间制冷量与输入功率的比值，24。121某房间冬季通过墙壁和窗子向外散热70000，房内有2只40W电灯照明，其他家电耗电约100W，为维持房内温度不变，房主购买供暖系数为5的热泵，求热泵最小功率。KJ/H提示和答案家电耗电转化为热能，故热泵单位时间供暖为通过墙壁和窗子向外散热和所有家电耗电之差，解得。385KWP122一所房子利用供暖系数为21热泵供暖维持20，据估算室外大气温度每低于房内温度1，房子向外散热为08KW，若室外温度为10，求驱动热泵所需的功率。提示和答案为维持房子内温度需使散热与热泵供热平衡，所以1143KWP。123若某种气体的状态方程为GPVRT，现取质量1KG的该种气体分别作两次循环，如图128中循环1231和循环4564所示，设过程12和过程45中温度不变都等于，过程23和56中压力不变，过程31和46中体积不变。又设状态3和状态6温度相等，都等于ATBT。试证明两个循环中1KG气体对外界所作的循环净功相同。提示和答案循环1231和循环4564中过程12和45都是等温过程，据理想气体状态方程，ATTGPVRT，图128习题125附图可知GGARTRTPVV，2211GA212GA1DDLNVVVVRTVWPVVRTVV；同理345GA4LNVWRTV。根据已知条件V，13V4632652536ABVVPPPPTTTTTT，得4第一章基本概念G2A223132G3RTTVVPVVTPRTB；同理54BVTVTA，即5214VVVV，1245WW。表明1KG工质在12和45过程中作出的膨胀功相同。过程23和56都是等压过程，同样，232323322GBAWPVVPVPVRTT56GBAWRTT，即。过程31和64中V不变，故功为零。综上两循环的净功相等，即2356WW。NET1231122331455664NET4564WWWWWWWW，5第二章热力学第一定律第二章热力学第一定律习题21一辆汽车1小时消耗汽油341升，已知汽油发热量为，汽油密度。测得该车通过车轮出的功率为64KW，试求汽车通过排气，水箱散热等各种途径所放出的热量。44000KJ/KG3075G/CM提示和答案汽车通过排气，水箱散热等散发热量为汽油总发热量与通过车轮出的功率之差，解得。OUT894900KJ/HQ22质量为1275KG的汽车在以60000M/H速度行驶时被踩刹车止动，速度降止20000M/H，假定刹车过程中05KG的刹车带和4KG钢刹车鼓均匀加热，但与外界没有传热，已知刹车带和钢刹车鼓的比热容分别是11KJ/KGK和046KJ/KGK，求刹车带和刹车鼓的温升。提示和答案汽车速度降低，动能转化为刹车带和刹车鼓的热力学能，。21659CTTO231KG氧气置于图214所示气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无磨擦。初始时氧气压力为05MPA，温度为27，若气缸长度2，活塞质量为10KG。试计算拔除钉后，活塞可能达到最大速度。L提示和答案气体输出的有用功转化为活塞动能，可逆过程对外界作功最大，故按可逆定温膨胀计算功，。2877M/SC24气体某一过程中吸收了50J的热量，同时，热力学能增加84J，问此过程是膨胀过程还是压缩过程对外作功是多少J提示和答案取气体为系统，据闭口系能量方程式，解得外界对气体作功34J。图214习题23附图QUW25在冬季，工厂车间每一小时经过墙壁和玻璃等处损失热量，车间中各种机床的总功率是375KW，且最终全部变成热能，另外，室内经常点着50盏100W的电灯，若使该车间温度保持不变，问每小时需另外加入多少热量6310KJ提示和答案车间内产生的热量等散失的热量车间保持温度不变，解得。1632000KJQ补26夏日，为避免阳光直射，密闭门窗，用电扇取凉，若假定房间内初温为28，压力为01，电扇的功率为006KW，太阳直射传入的热量为01KW，若室内有三人，每人每小时向环境散发的热量为4187KJ，通过墙壁向外散热1800，试求面积为，高度为30M的室内空气每小时温度的升高值，已知空气的热力学能与温度关系为MPAKJ/H215M6第二章热力学第一定律K072KJ/KGUT。提示和答案室内门窗密闭，近似假定空气总质量不变，据能量守恒，解得。086KT27有一飞机的弹射装置，如图215，在气缸内装有压缩空气，初始体积为，终了体积为，飞机的发射速度为61，活塞、连杆和飞机的总质量为2722KG。设发射过程进行很快，压缩空气和外界间无传热现象，若不计摩擦图215习题27附图3028M3099MM/S力，求发射过程中压缩空气的热力学能变化。提示和答案取压缩空气为系统，且202122MWPVVC，解得。3513510JU28如图216所示，气缸内空气的体积为，温度为17。初始时空气压力为，环境大气压力，弹簧呈自由状态。现向空气加热，使其压力升高，并推动活塞上升而压缩弹簧。已知活塞面积为，弹簧刚度为，空气图216习题28附图30008M01013MPAB01MPAP2008M40000N/MK热力学能变化关系式为KJ/KGK0718UT。试求，使气缸内空气压力达到所需的热量。015MPA提示和答案初始时弹簧呈自由状态，利用力平衡求得活塞质量1B1061KGGPPAM活。据空气质量进而得3A97310KGM101MVHA。终态时的力平衡2BG2PPAMKX活解得，于是解得、200974MX32200158MVAHX222G84826KAPVTMR，。因21390KJVUMCTTBGMKXPPA活，所以22BGD098KJAMKXWPAXA活，488KJQUW。29有一橡皮球，当其内部气体的压力和大气压相同，为0时呈自由状态，体积为。气球受火焰照射而受热，其体积膨胀一倍，压力上升为，设气球的压力与体积成正比。试求（1）该过程中气体作的功；（2）用于克服橡皮气球弹力所作的功，若初始时气体温度为17，求球内气体吸热量。已知该气体的气体常数，1MPA303M015MPAG287J/KGKR7第二章热力学第一定律其热力学能KJ/KGK072UT。提示和答案据题意0PPPKVB，初、终态压力及体积确定PPV，利用解得；克服橡皮气球弹力所作的功和排斥大气功等于过程中气体作的功，得；据闭口系能量方程解得21DWPV375KJW75KJW弹1881KJQ。210空气在某压气机中被压缩，压缩前空气的参数是，101MPAP310845MKGV。压缩后的参数是，201MPAP320175MKGV。设在压缩过程中每KG空气的热力学能增加1465KJ同时向外放出热量50KJ。压气机每分钟产生压缩空气10KG。求（1）压缩过程中对每KG气体所作的体积变化功；（2）每生产1KG的压缩空气所需的功（技术功）；（3）带动此压气机要用多大功率的电动机提示和答案（1）压缩过程中气体为闭口系，据能量方程求得1965KJ/KGW；（2）压气机是开口系，生产1KG空气需要的是技术功。由开口系能量方程得；（3）压气机生产压缩空气TWT252KJ/KGW1KG/S6，故带动压气机的电机功率为42KWP。211某建筑物的排气扇每秒能把25KG/S压力为98KPA，温度为20的空气通过直径为04M的排气孔排出，经过排气扇后气体压力升高50MMH2O，但温度近似不变，试求排气扇的功率和排气速度。提示和答案排气扇前后质量流量相同，但比体积变化，故流速改变，列稳定流动能量方程22F1F21122GG0QMMCCQQHZQHZP0365KWP解得。212进入蒸汽发生器中内径为30MM管子的压力水参数为10MPA、30，从管子输出时参数为9MPA、400，若入口体积流量为3L/S，求加热率。已知，初态时、；终态时。1348KJ/KGH300010M/KGV331175KJ/KG00299M/KGHV、提示和答案管截面积242706910M4DA，据质量流量向等可得进出口流速，而2221F2F1189722KW2MQHHCC。213某蒸汽动力厂中锅炉以的蒸汽供入蒸汽轮机。进口处压力表上读数是，蒸汽的焓是344。蒸汽轮机出口处真空表上的读数是，出口蒸汽的焓是，汽轮机对环境散热为。求（1）进、出口处蒸汽的绝对压力，（当场大气压是101325PA）；（2）不计进、出口动能差和位能差时汽轮机的功率；（3）40T/H9MPA1KJ/KG00974MPA2248KJ/KG568110KJ/H8第二章热力学第一定律进口处蒸汽为70M/S，出口处速度为140M/S时对汽轮机的功率有多大的影响；（4）蒸汽进出、口高度并差是16M时，对汽轮机的功率又有多大影响提示和答案（1）、；（2）功率1E,1B91MPAPPP22BV,20392510MPAPPP130667KW3600TWP；（3）计及动能差22F2F112985KW2MIMQPQHCC；（4）计及位能差。“130669KWIMMPQHQGZ214500KPA饱和液氨进入锅炉加热成干饱和氨蒸气，然后进入压力同为500KPA的过热器加热到275K，若氨的质量流量为0005KG/S，求锅炉和过热器中的换热率。已知氨进入和离开锅炉时的焓分别为，氨离开过热器时的焓为。123962KJ/KG“2232KJ/KGHHHH、251KJ/KGH提示和答案氨在锅炉和过热器中过程均近似为定压过程，换热量等于焓差。，。G0865KW0991KWS215向大厦供水的主管线在地下5M进入时，管内压力600KPA。经水泵加压，在距地面150M高处的大厦顶层水压仍有200KPA，假定水温为10，流量为10KG/S，忽略水热力学能差和动能差，假设水的比体积为0001M3/KG，求水泵消耗的功率。提示和答案对整个水管系统列稳定流动能量方程，由于水的密度较大，且有较大的高差，不能忽略位能的变化，得112KWP。216用一台水泵将井水从6M深的井里泵到比地面高30M的水塔中，水流量为，水泵耗功是12KW。冬天井水温度为35，为防止冬天结冰，要求进入水塔的水温不低于4。整个系统及管道均包有一定厚度的保温材料，问是否有必要在管道中设置加热器如有必要的话需加入多少热量设管道中水进、出口动能差可忽略不计；水的比热容取定值且水的焓差325M/H4187KJ/KGKPCPHCT，水的密度取。31000KG/M提示和答案同题219，有必要加入加热器，加热量最小为。41810KJQ217一种工具利用从喷嘴射出的高速水流进行切割，若供水压力200KPA、温度20，喷嘴内径为0002M，射出水流温度20，流速1000M/S，假定喷嘴两侧水的热力学能变化可略去不计，求水泵功率。已知，在200KPA、20时水的比体积。30001002M/KGV提示和答案水流的质量流量F3135KG/SVMQCAQVV，稳定流动能量方程22F1F21122S0CCQHGZHGZW9第二章热力学第一定律据题意，所以121220QTTUUZ、1Z2F2221150K2SCWPVPVJ/G，于是。15672KWMSPQW218一刚性绝热容器，容积为，原先装有压力为、温度为21的空气。现将与此容器连接的输气管道阀门打开，向容器充气。设输气管道内气体的状态参数保持不变，。当容器中压力达到02MPA时，阀门关闭。求容器内气体到平衡时的温度。设空气可视为理想气体，其热力学能与温度的关系为30028MV01MPA07MPA21CPT，KJ/KGK072UT；焓与温度的关系为KJ/KGK1005HT。提示和答案取刚性容器为控制体，则22CVF2F2221F111I11DQEHCGZMHCGZMW据题意、0QI0W20M12F2C和21GZZ可忽略不计，积分有CVININEHM，而、所以CVEUIN21MMM2211IN21MUMUHMMIN2111IN2111222PVVCTMMMCTHMMMUTMCMCV（A）且222G22195PVMRTT（B）联立求解式（A）、（B）得，。200571KGM234269KT219医用氧气袋中空时是扁平状态，内部容积为零。接在压力为14MPA，温度为17的钢质氧气瓶上充气。充气后氧气袋隆起，体积为，压力为。由于充气过程很快，氧气袋与大气换热可以忽略不计，同时因充入氧气袋内气体质量与钢瓶气体内质量相比甚少，故可以认为钢瓶内氧气参数不变。设氧气可作为理想气体，其热力学能和焓可表示为30008M015MPAKJ/KGKKJ/KGK06570917UTH，T，理想气体服从。求充入氧气袋内氧气的质量GPVMRT提示和答案开系能量方程22FFCVOUTINIDCCQEHGZMHGZMW0，简化为。因且氧气袋内氧气质量即充入氧气的质量，积分整理得，结合解得、。ININID0UHMWI0DWPV22IN02MUHPV222G2PVMRT231320KT200147KGM10第二章热力学第一定律220两个体重都是80KG的男子每天吃同样的食物，完成相同的工作，但A每天上下班步行60MIN，而B则每天驾驶汽车20MIN上下班，另40MIN用于看电视，试确定100工作日后这两人的体重差。提示和答案比较A比B多消耗能量，得100工作日后两人的体重差。404KGM221一间教室通过门窗散发热量25000KJ/H，教室内有30名师生，15套电子计算机，若每人散发的热量是100W，每台计算机功率120W，为了保持室内温度，是否有必要打开取暖器提示和答案取室内空气为系统，0W，为保持温度不变需打开取暖器补充热量214KWQ。222一位55KG的女士经不住美味的诱惑多吃了025L冰激凌，为了消耗这些额外的冰激凌的能量她决定以72KM/H的速度步行55KM回家，试确定她能否达到预期目的提示和答案步行消耗的热量11183KJQ与冰激凌提供的热量相当，所以她基本上能达到预期目的。1150KJQ11第三章气体和蒸气的性质第三章气体和蒸气的性质习题31已知氮气的摩尔质量M281103KG/MOL，求1的气体常数R2NG；2标准状态下的比体积V和密度2N00；3标准状态1M的质量M；4P01MPA，T500时的比体积V和密度32N0N2；5上述状态下的摩尔体积。MV提示和答案GRMR，标准状态时气体体积为。解得；标准状态下、；P01MPA，T500时、；。3322410M/MOL2G,N0297KJ/KGKR23N08M/KGV23N125KG/M0125KGM32296M/KGV304356KG/M233M,N642910M/MOLV32压力表测得储气罐中丙烷的压力为44MPA,丙烷的温度为120，问这时比体积多大若要储气罐存1000KG这种状态的丙烷，问储气罐的体积需多大38CH提示和答案假设题示状态满足理想气体状态方程式求得。31688MV33供热系统矩形风管的边长为100175MM，40、102KPA的空气在管内流动，其体积流量是00185M3/S，求空气流速和质量流量。提示和答案处于平衡态的气体在流动状态下同样满足理想气体的状态方程，此时状态方程形式为，解得、。GVMPQQRTF106M/SC0020KG/S34一些大中型柴油机采用压缩空气启动，若启动柴油机用的空气瓶体积V03M3，内装有，的压缩空气，启动后瓶中空气压力降低为，求用去空气的质量。18MPAP1303KT2046MPAP2303KT提示和答案使用前后瓶中空气满足理想气体状态方程，用去空气。121173KGMM35空气压缩机每分钟从大气中吸入温度B17CT，压力等于当地大气压力的空气02M，充入体积为V1M的储气罐中。储气罐中原有空气的温度，表压力，参见图316。问经过多长时间储气罐内气体压力才能提高到，温度B750MMHGP33117CTE1005MPAP207MPAP250CT12第三章气体和蒸气的性质提示和答案利用气体的状态方程式得充气前后储气罐里空气质量GPVMRT11G1G51721PVMRTR、22G2G216718PVMRTR压气机吸入空气的质量流量可由体积流率计算，ININBGING6896VMPQQRTR。由质量守恒得充气时间，。图316习题35附图21INMQMM4。2393MIN36锅炉燃烧需要的空气量折合标准状态为5000，鼓风机实际送入的是温度为、表压力为150MMHG的热空气。已知当地大气压力为。设煤燃烧后产生的烟气量与空气量近似相同，烟气通过烟囱排入上空，已知烟囱出口处烟气压力为温度。要求烟气流速为。求（1）热空气实际状态的体积流量Q；（2）烟囱出口内直径的设计尺寸，参见图317。图317习题36附图3M/H250CB756MMHGP201MPAP2480KTF3M/SC,INV提示和答案鼓风机实际送入的空气并非标准状态，故须利用质量守恒折合为相应的气体状态，解得热空气实际状态的体积流量，烟囱出口截面积为。3IN79627M/HVQD1025M37烟囱底部烟气的温度为，顶部烟气的温度为100，若不考虑顶、底部两截面间压力微小的差异，欲使烟气以同样的速度流经此两截面，求顶、底部两截面面积之比。250CC提示和答案利用烟囱顶、底部两截面上质量流量相同得到两截面上体积流量关系，进而解得2111AA38截面积的气缸内充有空气，活塞距底面高度H10CM，活塞及负载的总质量是195KG（见图320）。已知当地大气压力，环境温度为，气缸内空气外界处于热力平衡状态，现将其负载取去100KG，活塞将上升，最后与环境重新达到热力平衡。设空气可以通过气缸壁充分与外界换热，达到热力平衡时，空气的温度等于环境大气的温度。求活塞上升的距离，图318习题38附图2100CMA0771MMHGP027CT13第三章气体和蒸气的性质空气对外作出的功以及与环境的换热量。提示和答案负载取走前气缸内气体的初始状态为11B0294MPAMGPPA、。取走负载后，重新建立热力平衡时，气缸内压力与温度等于外界的压力与温度，33110MV22B0196MPAMGPPA、3312121510MPVVP，上升距离5CMH。气缸内气体由状态1到状态2，其间经过的是非准平衡过程，所以不能用21DWPV求解过程功，但气缸内气体所做的功等于克服外力的功，故。因为是理想气体，TT必有U，所以。298JWPAH21U2198JQW39空气初态时，经某一状态变化过程被加热到，这时。求1KG空气的11480K02MPATP，21100KT205MPAP1212UUUHHH、。1按平均质量热容表；2按空气的热力性质表；3若上述过程为定压过程，即，问这时的1480KT21100KT1202MPAPP1212UUUHHH、有何改变4对计算结果进行简单的讨论为什么由气体性质表得出的、与平均质量热容表得出的U、不同两种方法得出的是否相同为什么UHHU，H提示和答案（1）由附表查出207C0C10125KJ/KGK|PC、827C0C10737KJ/KGK|PC。故、207C207CG0C0C07255KJ/KGK|VPCCR827C827CG0C0C07867KJ/KGK|VPCCR。，207C827C11220C0C1502KJ/KG6506KJ/KG|VVUCTUCT、5004KJ/KGU、，207C110C2096KJ/KG|PHCT827C220C8879KJ/KG|PHCT6783KJ/KGH（2）利用空气的热力性质表查得，由定义，、，1248449KJ/KG116295KJ/KGHH，11G134673KJ/KGUHRT284725KJ/KGU50052KJ/KGU、67846KJ/KGH。（3）理想气体的只是温度的函数，与压力的大小无关，所以UH、UH、不会改变；（4）用气体性质表得出的U是以0K为计算起点，用比热容表求得的是以为计算起点，故值不同，但两种方法得出的H、UH、0CUH、UH、相同。310体积的密闭容器中装有、06的氧气，加热后温度升高到305MV27CMPA14第三章气体和蒸气的性质327C，求加热量1按定值比热容；2按平均热容表；3按理想气体状态的比热容式；4按平均比热容直线关系式；5按气体热力性质表。VQ提示和答案参见题310。（1）、（2）、（3）、4。80827KJVQ80559KJVQ80595KJVQ80534KJVQ311某种理想气体初态时经过放热膨胀过程，终态，过程焓值变化，已知该气体的质量定压热容，且为定值。求（1）热力学能变化量；（2）比定容热容和气体常数311520KPA01419MPV，2170KPAP3202744MV6795KJH520KJ/KGKPCGR。提示和答案（1）；（2）定值热容时，所以4081KUHPVJVUMCTPHMCT3123KJ/KGK/PVCCHU、G2077KJ/KGKPVRCC。3122KG理想气体，定容下吸热量同时输入搅拌功4683KJ（见附图）。该过程中气体的平均比热容为C3676KJVQ1P124J/KGK，已知初态温度为T934J/KGKVC1280CS，求（1）终态温度；（2）热力学能、焓、熵的变化量2TUH、。图319习题312附图提示和答案气体吸入的热量和输入的功转换为气体的热力学能。（1）T，（2）、。272748CO1V100594KJH11075KJ/KS3135G氩气初始状态，T，经历一个热力学能不变的过程膨胀到体积V，氩气可作为理想气体，且热容可看作为定值，求终温T、终压106MPAP1600K2322P及总熵变。S提示和答案氩气可看为理想气体，热力学能只是温度的函数，故T、。2600K620210PAP311410KJ/KS3141KMOL氮气由，T变化到，T，试求摩尔熵变量。（1）比热容可近似为定值；2藉助气体热力表计算。11MPAP1400K204MPAP2900KMS15第三章气体和蒸气的性质提示和答案（1）氮为双原子气体,M72910J/MOLK2PCR，；（2）热容为变值时，M3122KJ/KSNS002MM,2M,11LNPSSSRP。由附表查得、0M,1200179J/MOLKS0M,2224756J/MOLKS，M3220J/MOLKS，。3220KJ/KS315初始状态，的CO101MPAP127CTO2，经历某种状态变化过程，其熵变（精确值），终压，求终态温度。3208MV0242KJ/KS201MPAP2T提示和答案利用求得，00M,2M,121LN/SNSSRPP0M,2234953J/MOLKS由表查得。222747CTO316绝热刚性容器中间有隔板将容器一分为二，左侧005KMOL的300K、28MPA的高压空气，右侧为真空。若抽出隔板，求容器中空气的熵变。提示和答案熵是状态参数，22,M11LNLN2882J/KVTVSNCRTV。317CO2按定压过程流经冷却器，温度由600K冷却到366K，试分别使用（1）真实热容经验式、（2）比热容算术平均值，计算1KGCO120105MPAPP2的热力学能变化量、焓变化量及熵变化量。提示和答案（1）查得CO2的摩尔定压热容为2336,MKK/2401873510660710200210PCRTTT9K21,MD23374KJ/KGTPTCRHTMR、G18954KJ/KGUHRT21,M2G1DLN04903KJ/TPTCPRSTRMRTPKG2查得，11075KJ/KGKPC10886KJ/KGKVC；2090908KJ/KGKPC，。T到之间的比热容算术平均值2072018KJ/KGKVC12T,AV099204KJ/KGKPC、。,AV080309KJ/KGKVC,AV2118792KJ/KGVUCTT、23214KJ/KGH16第三章气体和蒸气的性质22,AVG11LNLN04904KJ/KGKPTPSCRTP。讨论对照例题34得（1）利用气体热力性质表直接查取或的方法是一种既精确又简便的方法，各种方法的计算结果，以及与此相比得出的相对误差见下表。利用平均比热容表也是精确的计算方法。真实摩尔经验式和比热容算术平均值这两种方法的误差也都能满足工程计算的要求。若按定值比热容计算，可得，误差分别为181、145、152，显然误差过大。HMH,M9/PCR215473KJ/KGU19894KJ/KGH04202KJ/KGKS方法/KJ/KGU误差/KJ/KGH误差/KJ/KGKS误差/12341888801918852189540561879203223310016232722337404623214024049240630495504903106049041032理想气体的熵不是温度的单值函数，比熵变为21212G1DLNTPTPTSCRTP，摩尔熵变002MM2M11LNPSSSRP。本题为定压过程，与压力相关量21LNPRP为零，熵变量也只与温度项21DTPTTCT有关。318氮气流入绝热收缩喷管时压力，温度，速度，流出喷管时压力，温度。若位能可忽略不计，求出口截面上气体流速。氮气比热容可取定值，1300KPAP1400KTF130M/SC2100KPAP2330KT1042J/KGKPC。提示和答案取喷管为控制体积，列能量方程，忽略位能差，得。F23831M/SC319刚性绝热容器用隔板分成A、B两室，A室的容积05M3，其中空气压力250KPA、温度300K。B室容积1M3，其中空气压力150KPA、温度1000K。抽去隔板，A、B两室的空气混合，最终达到均匀一致，求平衡后的空气的温度和压力过程熵变。空气比热容取定值。1005J/KGKPC提示和答案先求初态时A室和B室空气质量，再取容器内全部气体位系统，列能量方程，解得、。24854KT21834KPAP0223KJ/KS320气缸活塞系统内有3KG压力为1MPA、温度为27的O2。缸内气体被加热到17第三章气体和蒸气的性质327，此时压力为1500KPA。由于活塞外弹簧的作用，缸内压力与体积变化成线性关系。若O2的比热容可取定值，、G0260KJ/KGKR0658KJ/KGKVC。求过程换热量。提示和答案G13110234MMRTVP、。，。320312MV2211DD975WPVKVVKJ216897KJVQUWMCTTW321利用蒸汽图表，填充下列空白并用计算机软件计算校核/MPAPT/KJ/KGH/KJ/KGKSX过热度123430530025003923606134573244314023757226776467807210090266239126322湿饱和蒸汽，、，应用水蒸表求095X1MPAPST、H、U、V、S，再用图求上述参数并用计算机软件计算校核。HS提示和答案利用饱和水和饱和水蒸气表求取饱和参数，再与干度一起求得湿蒸汽参数、26769KJ/KGH3018472M/KGV63635KJ/KGKS、。24922KJ/KGU323过热蒸汽，根据水蒸气表求、3MPA400CPTO、HUVS和过热度，再用图求上述参数。HS提示和答案据水蒸气表233893C32301KJ/KG69199KJ/KGKSTHS、。利用H30099352M/KGV1661CSDTTS图234CST、3233KJ/KGH301M/KGV692KJ/KGKS、。3166CDTT324已知水蒸气的压力为05MPAP，比体积，问这是不是过热蒸汽如果不是，那是饱和蒸汽还是湿蒸汽用水蒸气表求出其它参数。3035M/KGV提示和答案时，、。因所以是饱和湿蒸汽。05MPAP300010925M/KGV3037486M/KGVVVV0N，所以不是定熵过程。（3）略。419一孤立系统由带有隔板的气缸组成，隔板将气缸两部分，一侧装有理想气体氦，气体常数，比热容G2077J/KGKR3116J/KGKVC，另一侧03M，弹性力为025图425题419附图平衡。假定不计隔板质且隔板是绝热的，面积，完全真空，内装有一弹簧，弹性系数900N/MK，弹簧的自由长度为KX，X表示伸长或压缩的长度，初始位置如图427所示。初态为431140MTV，014MPAP，弹簧长度M。开始时隔板由销子固定，现拔去销子，则气体和弹簧达到新的力量，且不计移动磨擦阻力。求力平衡时气体的压力和温度，状态变化前后气F0C1，120001MA体的熵变，是否是定熵过程试在TS图上示意画出该过程。案03M025M005MX，提示和GPVM。初态弹簧压力G1RT11010045MPAFKXPP，气源相通。如附图，起气缸截面积，内置一重100N活塞，通过管道、阀门与初活塞在气缸底部，打开阀门空气缓缓流入，当活门关闭，这时气是非定熵绝热过程。420一竖直26450MMA塞上移至06ML时阀缸内空气温度为30，已知输气管中空气参数保持一定，TL015MPAP，L90C。中气体对外作出的有用功UW；（4）吸718J/KGK活塞与缸壁间无磨擦损失，大气压力求（1）活塞上升过程中气缸内气体压力P；（；（3）过程热量Q。已知001013MPAP，2）对外作出的功WVC1005J/KGK。，图426题420附图提示和答案（1）气缸内气体压力PC001168MPAFPPA；（2）空气对外作功，；（3）输出的有用功；（4）由非稳定流动能量方程DQUHMW，考虑到，IMM，21D0452KJWPVU006KJWFLININIINNDMM2222G2RT00052KGPVM、。421容器A中装有02KG的一氧化碳CO，压力为、温度为。容器B中装有08KG压力、温度为温度为CO见附图。A，若压力度，为理想气体，过程中平均比热容（。图427习题421附图提示和答案取AB为热力系，总质量和总容积不变，对终态写出状态方程，得；由闭0313KJQ007MPA77C012MPA、27C的A和B的壁面均为透热壁面，之间用管道和阀门相通，现打开阀门，CO气体由B流向平衡时温同为2CO0745KJ/KG。试求1）平衡时终压；（2）吸热量Q口系能量方程求得35KJQ42CTKVC2P20105MPAP72。422有一刚一分为二，2810MV，A中装有的氧气，B为真空，见图430。打开安装在隔板上的阀门，氧气自A流向性绝热容器被绝热隔板ABV3307MPA65C、28第四章气体和蒸汽的热力过程B，两侧压力相同时关闭阀门。试求（1）终压2P和两侧终温A2T和T；（2）过程前后氧气的熵变SB212，设氧气的0920KJ/KGKPC提示和答案。终态时两侧质量即初态A侧质量，考虑到终态压力O222ABPP，所以图42附图28习题4232221120710AABPTT（A）A侧为绝热放气，其中气体经历等比熵过程，参数变化规律133522110986010AAAATPPT2AT（B）取A和B为热力系，是不作外功的绝热闭口系338AABB（C）而5（D）采用迭代方法（A）（B）（C）（D）四式联解求得。熵变。423大容器内水蒸气，其比焓，通过阀门与汽轮机连接，汽轮机排汽流入的小容器，如附图所示。初始时小容器内真空。打开阀门向小容器充入蒸汽，温分别为2222448MTTT622201062710AAMT2035MPAAP；22773KAT，243272KBT1200352KJ/KSBB15MPA320CPT，B30809KJ/KGH306MV直到终压终2215MPA400CPT，后关闭阀门，这时，充气过程为绝热的，汽轮机中也按绝热膨胀，且不计变，终态时汽轮机和连接管道内蒸汽质量可不计。求（1）汽轮机作出的功；（2）移走汽轮机，蒸汽直接图429习题423附图充入小容器，问当小容器内蒸汽压力为时终温是否仍为400提示和答案取图中虚线为控制体积，能量守恒式可简化为M，积分并320229M/KGV、229115KJ/KGU动能差，位能差的影响。设大容器内蒸汽参数保持不TW15MPAIINDDWUH29第四章气体和蒸汽的热力过程因小容器内初态为真空，求得；移走汽轮机，蒸汽直接流入小容器，控制体积不作功，这时能量方程可简化得，小容器内蒸汽终温约为504。I44384KJW230809KJ/KGBUHC424空气瓶内装有的高压空气，可驱动一台小型气轮机，用作发动机的起动装置，如图430所示。要求该气轮机能产生5KW的平均输出功率，并持续半分钟而瓶内空气压力不得低于。设气轮机中进行的是可逆绝热膨胀过程，气轮机出口排气压力保持一定。空气瓶是绝热的，不计算管路和阀门的摩阻损失。问空气瓶的体积V至少要多大图430习题424附图1130MPA296KPT，03MPAB01MPAP提示和答案初态气瓶内空气质量11G135314PVMVRT。打开阀门绝热放气，瓶中剩余气体的参数按等比熵过程变化，1221115331KPTTP终态气瓶内空气质量22G26818PVMVRT流出的空气1235314681828496MMMVVV放气过程气瓶内任何中间状态2P、都有2T1221PTP1T，若不计磨擦损失，气轮机入口参数与气瓶内放气参数2P、时刻相同。任一时刻气轮机内，2T14433PTTP，气轮机入口参数为2P、，气轮机出口参数为2T4401MPAPT、，1111442444321133311201KPPPPTTTTT整个放气过程气轮机出口压力、温度保持为、11201。01MPAK取气瓶和涡轮机一起为热力系，能量方程OUTOUTININIDQUHMHMW，积分得30第四章气体和蒸汽的热力过程221140IVWMTMTTMC。据题意解得，。30043MV425绝热刚性容器内有一绝热的不计重量的自由活塞，初态活寒在容器底部，A中装有的氮气，体积，见附图。打开阀门，缓缓充入，活塞上升到压力平衡的位置，此时A1A101MPA290KPT，3A1012MV2NA2B2LPPP然后关闭阀门，输气管中参数保持一定，为，。求（1）终温；A的体积；及充入的氮气量。图431习题425附图2NL032MPAPL330KTA2B2TT、A2VB2M提示和答案取A为热力系，经历可逆绝热压缩、。再取B为控制体积，是变质量系系统，其能量方程24043KAT3200523MAVDBININWQUHM，据题意简化整理后得、。,237922KBT,201924KGBM426的刚性容器中装有的，容器上方的阀门设计成使以固定的质量流量排出，见图434。已知热流量，且保持恒定。设按理想气体，比热容为38MV064MPA48C、2N2N0032KG/SMQ56KJ/SQQ2N0743KJ/KGK1040KJ/KG