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正文內(nèi)容

[工程科技]熱工學(xué)第二版課后題答案(編輯修改稿)

2025-02-04 20:20 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 壓為: PaVVpp 552112 ?????? 熵的變化為: KkJppmRT TcS p / 12g21 ??????? ? 35 解:由于活塞和氫氣側(cè)氣缸均是絕熱的,所以氫氣在過(guò)程中沒(méi)有從外界吸入熱量,可看可逆絕熱過(guò)程,所以氫氣的終溫為: KppTT k k ) (288)( 2112 ???? ??氫氫氫氫 根據(jù)狀態(tài)方程可得到終態(tài)時(shí)氫氣的體積: 35512212 mTp TVpV ===氫氫氫氫氫氫 ?? ??? 所以,空氣終態(tài)的體積為: 32 1 3 6 mV =-=空 故空氣的終溫為: 07 14V 551112空22空 ??? ?????空空空空 Vp TpT 把空氣和氧氣作為熱力學(xué)系統(tǒng),根據(jù)熱力學(xué)第一定律可得到外界加入的熱量為: JTTRTRVpTTcTRVpTTRkmTTcmUUUQggvggv)12884157(7 1 5 9 288287)()()(11)(5512111121111212????????????????????????-(+)=-=-=氫氫氫氫氫氫氫空空空空空空空氫氫氫氫空空空空氫空 36 解:選取氣缸中的空氣作為研究的熱力學(xué)系統(tǒng),系統(tǒng)的初壓為: PaAGpp b 54511 ????????? ? 當(dāng)去掉一部分負(fù)載,系統(tǒng)重新達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),其終壓為: PaAGpp b 54522 ????????? ? 過(guò)程可看作可逆絕熱膨脹過(guò)程,所以: 331. 4/124/k12112 ) (101010100)( mppVV ??? ???????? KppTT kk 17267.)(300)( 1. 4/0. 411212 ???? ? 所以,活塞的上升距離為: cmA VVL 4 3312 ?? ????? ? ?? 37 解: ⑴ 定溫: KTT 30321 ?? ,由理想氣體的狀態(tài)方程可得到初終態(tài)的體積: 3611g1 3032876 mp TmRV ?? ???? 3622g2 . 3032876 mp TmRV ?? ???? 所以氣體對(duì)外所作的功和吸收的熱量分別為: kJVVTmRVpW gVV 2257 21 12121 ??????? ? kJWQ 225 7 3 .???? ⑵ 定熵:相當(dāng)于可逆絕熱過(guò)程,氣體對(duì)外所作的功和熱量分別為: kJppVpkkVpW kkVV135])31(1[ . 4 ])(1[1d31121121???????????????? 0?Q 終溫為: KppTT kk 4122 1.)(303)( 1. 4 11. 411212 ???? ?? ⑶ n=:為多方過(guò)程,根據(jù)過(guò)程方程可得到氣體的終溫為: KppTT nn )(303)( 21./1212 ???? ? 氣體對(duì)外所作的功和熱量分別為: kJppn TmRW nng ])31(1[121. 3032876])(1[1 121 ????????? ?? kJn knTTmcQ V )()( 12 ???????????? 3- 7解:( 1)如果放氣過(guò)程很快,瓶?jī)?nèi)氣體來(lái)不及和外界交換熱量,同時(shí)假設(shè)容器內(nèi)的氣體在放氣過(guò)程中,時(shí)時(shí)處于準(zhǔn)平衡態(tài),過(guò)程可看作可逆絕熱過(guò)程,所以氣體終溫為: KppTT k k ) (293)( 2112 ???? ?? 瓶?jī)?nèi)原來(lái)的氣體質(zhì)量為: kgTR Vpmg 51111 ?? ????? 放氣后瓶?jī)?nèi)氣體的質(zhì)量為: .55 5222 ?? ????? TR Vpmg 所以放出的氧氣質(zhì)量為: kgmmm ?????? ( 2)閥門關(guān)閉后,瓶?jī)?nèi)氣體將升溫,直到和環(huán)境溫度相同,即 KT 2933 ? ,壓力將升高,根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得到,最終平衡時(shí)的壓力為: PaTTpp 552323 ?????? ( 3)如果放氣極為緩慢,以至瓶?jī)?nèi)氣體與外界隨時(shí)處于熱平衡,即放氣過(guò)程為定溫過(guò)程,所以放氣后瓶?jī)?nèi) 的氣體質(zhì)量為: kgTR Vpmg 52222 ?? ????? 故所放的氧氣比的一種情況多。 38 解:理想氣體可逆多變過(guò)程對(duì)外作的功和吸收的熱量分別為: kJTT knqkJTTn RwVg2)(12)(11221????????? 兩式相除,并考慮到 1??kRc gV,可得到: 51???nkk 由多方過(guò)程的過(guò)程方程可得到: .49413)/l n(1 57 3)/l n(3 331)/l n( )/l n(1 21 12122111 ??????? ?? VV TTnVTVT nn 所以有: ?k 把 n 值帶入多方過(guò)程功的表達(dá)式中,可求出: KkgJTT nwR g ./ )()1( 321 ?? ????? ?? 所以有: KkgJk Rc gV ./ ????? kgKJcRc VgP ./6 9 1 1 2 9 78 9 1 3 0 ????? 3- 10 解:根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程,每小時(shí)產(chǎn)生煙氣的體積為: hmpTT VpV / 10500101325 36221 112 ???????? 所以可得到煙囪出口處的內(nèi)直徑為: mDVcD 22 ????? 3- 11解:因?yàn)榧俣ㄈ細(xì)饩哂欣硐霘怏w的性質(zhì),查空氣平均比定壓熱容表得: )./(900)./()./(1210200201122121KkgkJtttctccKkgkJcCtKkgkJcCttPtPttPtPtP?????????????時(shí),時(shí),?? 所以過(guò)程中燃?xì)獾撵刈優(yōu)椋?kgJppRTTcppRTTcsgPgP/ lnlnlnd121221 12??????????? ? 由于熵減少,對(duì)于可逆過(guò)程,熵減少意味著過(guò)程是放熱過(guò)程 3- 12 解:根據(jù)剛性容器 A 和彈性球 B 中氣體的初態(tài)參數(shù),可求出 A 和 B 中包含的氣體質(zhì)量分別為: kgmmmkgTRVpmkgTRVpmBABgBBBAgAAA300287 0 3 30028766=+=總???????????? 打開(kāi)閥門,重新平衡后,氣體溫度 T 依然保持不變,球內(nèi)壓力 p (也即總壓力)和球的直徑成正比, 故設(shè): 361 DVcDp ??? , 帶入彈性球 B 的初始體積和壓力值可得到: 356 /1044 1010 mNDpc ????? 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程有: 34361)61(mDcTRmDVDTRmVDcDTRmpV gAgAg????????得到:帶入數(shù)值,通過(guò)疊代可總總總 ?? 所以,球 B 終態(tài)的壓力和體積分別為: 3355mDVPacDp????????? 3- 13 解:假設(shè)氣體的定壓和定容比熱容都是常數(shù),首先計(jì)算此理想氣體的氣體常數(shù)和定壓、定容比熱容: )./()./(62010700)./(2983143kgKJcRckgKJTuckgKJMRRVgPVg???????????? 所以其焓變和熵變分別為: kg kJ v v R T T c s kg kJ T c h g V P / 00 . 808 593 1213 ln 03 . 1 12 9 ln ln / 75 . 877 620 72 . 1415 1 2 1 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 314 解:設(shè)氣體的初態(tài)參數(shù)為 111 VTp 、 ,終態(tài)參數(shù)為 222 VTp 、 。 ⑴ 可逆絕熱膨脹:根據(jù)過(guò)程方程可得到終溫: KvvTT k )21(340)( ???? ?? 氣體對(duì)外所作的功和熵變分別為: 0 )()( 21,?? ???????s kJTTnCW mV ⑵ 氣體向真空自由膨脹:氣體對(duì)外不作功,且和外界無(wú)熱量交換,故內(nèi)能不變,由于理想氣體的內(nèi)能和焓均是溫度的單值函數(shù),所以氣體溫度保持不變,焓也保持不變,即 0 34012 ?? ??h KTT 過(guò)程 中氣體熵變?yōu)椋? KJvvccTTvvRTTSmVmPVV/]ln)(ln[)lnln(12,121212?????????? 315 解: ⑴ 按定值比熱容計(jì)算: 空氣可看作是雙原子分子氣體,故有: )./(???? )./(???? 根據(jù)可逆絕熱過(guò)程的過(guò)程方程,可得到終態(tài)壓力為: MP aTTp k k )300480(p)( 0. 41. 411122 ???? ? 內(nèi)能和與外界交換的功量分別為: kgkJTcu V /061 2 9 .1 8 00 .7 1 7ΔΔ ???? kgkJuw /129Δ ???? ⑵ 按空氣熱力性質(zhì)表的數(shù)據(jù)計(jì)算:查表得 kgkJuCt kgkJuCt / / 2211 ???? ??通過(guò)差值有 所以有: kgkJuw kgkJuuu / / ????? ?????? 316 解:首先把標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的體積流量值轉(zhuǎn)換為入口狀態(tài)下和出口狀態(tài)下的體積流量值: hmpTT mpmhmpTT mpm/ 543273 108000101325/ 293273 10800010132532223111??????????????標(biāo)標(biāo)標(biāo)體標(biāo)標(biāo)標(biāo)體 轉(zhuǎn)化為質(zhì)量流量為: skghkgTR mpmg/?????===標(biāo)體,標(biāo)標(biāo)質(zhì) 根據(jù)開(kāi)口系統(tǒng)的能量方程,忽略進(jìn)出口宏觀動(dòng)能和勢(shì)能的變化并考慮到氣體流動(dòng)時(shí)對(duì)外不作軸功,故有煙氣每小時(shí)所提供的熱量為: )(質(zhì) 12 hhmQ ?? ? ( 1)用平均定壓質(zhì)量比熱容數(shù)據(jù)計(jì)算 查表并通過(guò)插值可得到: )./( )./()./(2 7 0202 7 00200KkgkJcKkgkJcKkgkJcPPP?? ?????? 所以有: hkJhhmQ / 6712 ?????? ? )(質(zhì) ( 2)將空氣視為雙原子理想氣體,用定比熱容進(jìn) 行計(jì)算 )./(???? 所以有: hkJhhmQ / 05 656 96 6712 ?????? ? )(質(zhì) 317 解:混合后各成分的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為: 122 ?????? mm mcoco ?? 37550 22,11, 222 ?? ??????? mm mm ooo ??? 21122 ????? mm mOHOH ?? 2N ?? ???? 折合分子量為: 2 8 . 8 5280 . 7 6 1180 . 0 2320 . 1 6 3440 . 0 5 6 11ii?????? ?MM ? )./( KkgJMRR g ??? 318 解:體積分?jǐn)?shù)等于摩爾分?jǐn)?shù): 2 9 . 7 2180 .0 4280 .7 9320 .0 5440 .1 2 ?????????? ? ii MM ? )./( KkgJMRMRR iig ???? ? ? 體積流量為: hmpTT mpm /106 . 2 8100 . 9 8553273 1010301 0 1 3 2 5 355322 ????????????標(biāo)標(biāo)標(biāo)體,標(biāo) 319 解:根據(jù)混合理想氣體的狀態(tài)方程有: )./(226 6105 5g KkgJTpvR ????? .RRM g ??? 又因?yàn)椋? ??ii1MM ? 1i ??? 聯(lián)立求解得到: 40 .2 9,60 .7 0 22 CON ?? ?? 320 解: ⑴ 該未知?dú)怏w的氣體常數(shù) gR 及摩爾質(zhì)量 M: 根據(jù)混合理想氣體狀態(tài)方程可得: K)/(028 6 ??? ???? kgJmTp
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