工程热力学课后答案

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1、第三章理想气体的性质第三章理想气体的性质-33-1已知氮气的摩尔质量M=28.1×10kg/mol，求(1)N2的气体常数Rg；(2)标准状态下N2的3比体积v0和密度ρ0；(3)标准状态1米N2的质量m0；(4)p=0.1MPa，t=500℃时N2的比体积v和密度ρ；(5)上述状态下的摩尔体积Vm。-3解：(1)通用气体常数R=8.3145J/(mol·K)，由附表查得M=28.01×10kg/mol。N2R8.3145J/(molK)⋅RgN2==−3=0.297kJ/(kg·K)M28.0110kg

2、/mol×-33(2)1mol氮气标准状态时体积为V=Mv=22.4×10m/molm,N2N2V−33mN,222.410m/mol×3v===0.8m/kg(标准状态)N2−3M28.0110kg/mol×113ρ===1.25kg/m(标准状态)N23v0.8m/kgN23(3)标准状态下1米气体的质量即为密度ρ，等于1.25kg。(4)由理想气体状态方程式pv=RgT，可得RTg297J/(kgK)(500273)K⋅×+3v===2.296m/kg6p0.110Pa×113ρ===0.4356k

3、g/m3v2.296m/kg-33-33(5)Vm=Mv=28.01×10kg/mol×2.296m/kg=64.29×10m/mol3-2压力表测得储气罐中丙烷CH的压力为4.4MPa,丙烷的温度为120℃，问这时比体积多38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？-3解：由附表查得M=44.09×10kg/molCH38R8.3145J/(molK)⋅R===⋅189J/(kgK)g,CH38−3M44.0910kg/mol×CH38由1kg理想气体状态方程式pv=RgT可得

4、14第三章理想气体的性质RTg189J/(kgK)(120273)K⋅×+3v===0.01688m/kg6p4.410Pa×33V=mv=1000kg×0.01688m/kg=16.88m或由理想气体状态方程pV=mRgT可得mRTg1000kg189J/(kgK)(120273)K×⋅×+3V===16.88m6p4.410Pa×3-3空气压缩机每分钟从大气中吸入温度t=17C°，压力等于当地大气压力p=750mmHgbb33的空气0.2m，充入体积为V=1m的储气罐中。储气罐中原有空气的温度t=17

5、C°，表压力p=0.05MPa，1e1问经过多少分钟储气罐内气体压力才能提高到p=0.7MPa,温度t=°50C？(参见图3-9)。22解：利用气体的状态方程式pVm=RT，充气前储g气罐里空气质量75050.5+×10×1pv1750.062517.21m===1RTR(17273)+Rg1gg充气后储气罐里空气质量5pv710××12167.182m===2RTR(50273)+Rg2gg3已知压气机吸入空气体积流率q=0.2m/min，故质量流率Vin7505××100.2pqinVpq

6、bV750.06268.96q===inin=minRTRTR(17273)+Rgginingg若充气时间为τ分钟，由质量守恒得mm21−2167.18/Rgg−517.21/Rqmττ=−m，===23.93minmin21q68.96/Rming33-4锅炉燃烧需要的空气量折合标准状态为5000m/h，鼓风实际送入的是温度为250C°、表压力为150mmHg的热空气。已知当地大气压力为p=756mmHg。设煤燃烧后产生的烟气b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p=0.1

7、MPa温215第三章理想气体的性质度T=480K。要求烟气流速为c=3m/s。求（1）热空气实际状态的体积流率q；（2）2fVin烟囱出口内直径的设计尺寸，参见图3-10。解：（1）标准状态为pT==760mmHg0.101325MPa，=273K00−33V=×22.410m/molm,0送入锅炉的空气的量q3V5000m/hq==0n−33qV22.410m/mol×m,0==223.21kmol/h0.062kmol/s实际送风的体积流率qRT223.21kmol/h8.3145J/(molK)(2

8、50273)K×⋅×+nq==inp150765+5×10Pa750.0623=7962.7m/hpqpq0V0V或=TT076053××10Pa5000m/h523K×pqT0V0750.0623q===7962.7m/hVin150765+pT05××10Pa273K750.062（2）烟囱出口处烟气的体积流量qRTn20.062mol/s8.3145J/(molK)480K×⋅×3q===2.47