第三章气体热力性质和热力过程

《第三章气体热力性质和热力过程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第三章气体热力性质和热力过程3-1已知氖的相对分子质量为20.183，在25℃时比定压热容为1.030kJ／(kg.K)。试计算(按理想气体)：(1)气体常数；(2)标准状况下的比体积和密度；(3)25℃时的比定容热容和热容比。解：（1）气体常数　　　　　（2）由理想气体状态方程得比体积密度　　　　（3）由迈耶分式　　　　　得　　　　　比定容热容热容比3-2容积为2.5m3的压缩空气储气罐，原来压力表读数为0.05MPa，温度为18℃。充气后压力表读数升为0.42MPa，温度升为40℃。当时大气压力为0.1MPa。求充进空气的质量。解：充气前p1=pg1+

2、pb=0.05MPa+0.1MPa=0.15MPa，充气后p2=pg2+pb=0.42MPa+0.1MPa=0.52MPa，由理想气体状态方程，得由，得又容积V＝v1m1=v2m2，所以充进空气的质量3-3有一容积为2m3的氢气球，球壳质量为lkg。当大气压力为750mmHg、温度为20℃时，浮力为11.2N。试求其中氢气的质量和表压力。解：由，得又，得对氢气由，得真空度3-4汽油发动机吸入空气和汽油蒸气的混合物，其压力为0.095MPa。混合物中汽油的质量分数为6％，汽油的摩尔质量为114g/mol。试求混合气体的平均摩尔质量、气体常数及汽油蒸气的分压力

3、。解：混合气体的平均摩尔质量为气体常数汽油的摩尔分数汽油蒸汽分压力3-550kg废气和75kg空气混合。已知废气的质量分数为wCO2=14％，wO2=6％，wH2O=5％，wN2=75％空气的质量分数为wO2=23.2％，wN2=76.8％求混合气体的：(1)质量分数；(2)平均摩尔质量；(3)气体常数。解：（1）各气体的质量分数为，，（2）平均摩尔质量（3）混合气体常数3-6同习题3—5。已知混合气体的压力为0.1MPa，温度为300K。求混合气体的：（1）体积分数；(2)各组成气体的分压力；(3)体积；(4)总热力学能(利用附表2中的经验公式)。解：（

4、1），其中所以，同理，，（2）由，得，同理，，（3）由，得（4）总热力学能同理，，3-7定比热容理想气体，进行了1→2、4→3两个定容过程以及1→4、2→3两个定压过程(图3-18)。试证明：q123>q143证明：由迈耶公式，则同理对定压过程，则，又，所以所以q123>q1433-8某轮船从气温为-20℃的港口领来一个容积为40L的氧气瓶。当时压力表指示出压力为15MPa。该氧气瓶放于储藏舱内长期未使用，检查时氧气瓶压力表读数为15.1MPa，储藏室当时温度为17℃。问该氧气瓶是否漏气?如果漏气，漏出了多少(按理想气体计算，并认为大气压力pb≈0.1MP

5、a)?解：由附表1查得，氧气气体常数-20℃时，压力17℃时，压力由，得　　　　　　　　　所以氧气瓶漏气，且漏出1.118kg氧气。3-9在锅炉装置的空气预热器中(图3—19)，由烟气加热空气。已知烟气流量qm=l000kg/h；空气流量qm′=950kg/h。烟气温度tl=300℃，t2=150℃，烟气成分为wCO2=l5.80％，wO2=5.75％，wH2O=6.2％，wN2=72.25％空气初温t1=30℃，空气预热器的散热损失为5400kJ/h。求预热器出口空气温度(利用气体平均比热容表)。解：烟气放出的热量为　　　（1）由附表3可知，可得，即　　

6、　　　　　　　　　　　（2）（1）和（2）两式联立可解得3-10空气从300K定压加热到900K。试按理想气体计算每千克空气吸收的热量及熵的变化：(1)按定比热容计算；(2)利用比定压热容经验公式计算；(3)利用热力性质表计算。解：（1）由附表1查得（2）利用比定压热容经验公式　　（3）利用热力性质表3-11空气在气缸中由初状态T1=300K、p1=0.15MPa进行如下过程：(1)定压吸热膨胀，温度升高到480K；(2)先定温膨胀，然后再在定容下使压力增加到0.15MPa，温度升高到480K。试将上述两种过程画在压容图和温熵图中；利用空气的热力性质表计算

7、这两种过程中的膨胀功、热量、热力学能和熵的变化，并对计算结果略加讨论。Ts12T1T20pv12p10解：(1)定压过程如图所示初终态温度T1=300K，T2=480K由热力性质表查得，h1=300.19kJ/kg，h2=482.49kJ/kg；u1=214.07kJ/kg，u2=344.70kJ/kg；，热量qp=h2-h1=482.49kJ/kg-300.19kJ/kg=182.3kJ/kg膨胀功wp=p(v2-v1)=Rg(T2-T1)=0.2871kJ/(kg.K)×(480-300)K=51.678kJ/kgTs12T1T303热力学能的变化Δu

8、=u2-u1=344.70kJ/kg-214.07kJ/kg=13