工程热力学第四版答案精简版.pdf

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1、2−4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？解：取气体为系统，据闭口系能量方程式WQU=−Δ=50J84J−=−34J所以过程是压缩过程，外界对气体作功34J。2−6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0.1MPa，电扇的功率为0.06kW，太阳直射传入的热量为0.1kW，若室内有三人，每人每2小时向环境散发的热量为418.7kJ，通过墙壁向外散热1800kJ/h，试求面积为15m，高度

2、为3.0m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Δ=uT0.72{Δ}kJ/kg。K解：室内空气总质量62pV0.110Pa15m×××3.0mm===52.06kgRT287J/(kgK)(28273.15)K⋅×+g取室内空气为系统，QUW=Δ+，因W=0，所以ΔUQ=QΔ=T0.72m(0.10.06)kJ/s3600+×s+×418.7kJ31800kJ−==0.86K0.7252.06kg×工程热力学第4版习题解2−16用一台水泵将井水从6m深的井里泵到比地面高30

3、m的水塔中，水流量为325m/h，水泵耗功是12kW。冬天井水温度为3.5℃，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3值c=⋅4.187kJ/(kgK)且水的焓差Δhct≅Δ，水的密度取1000kg/m。ppm22解QHccm=Δ+()−+g(zzW−+)f2f121s2忽略管道中水进出口的动能差qqhg=Δ+−+=[()eePqcttg][

4、()()−+−+zzP]Qm21spm2121s3325m/h1000kg/m×a=×[4.187kJ/(kgK)(43.5)C⋅×−+360023−49.81m/s×+×−(306)m10]12kJ/s=4.99kJ/s=×1.810kJ/h4所以有必要加入加热器，加热量最小为1.810kJ/h×。32−18一刚性绝热容器，容积为V=0.028m，原先装有压力为0.1MPa、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pt==0.7MPa，21C

5、°保持不变。当容器中压力达到0.2MPa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{uT}=0.72{}；焓kJ/kgK与温度的关系为{hT}=1.005{}。kJ/kgK解：取刚性容器为控制体，则1122δQEhcg=+++d(zmhcg)δ−++()zmWδδ+CVf2f2221f111i222c据题意，δQ=0，δW=0，δm=0，f1和g()zz−可忽略不计，所以i2212dE==hmhmδdCV11inin积分，Δ=Ehm。因Δ=EΔU，mm

6、m=−，所以CVininCVin21mu−=−mu()mmh221121inhmmmuin()2−+111cTmpVin()2−+m1mcT11T==（a）2mcmc22VV工程热力学第4版习题解63pV0.210Pa0.028m××11m===0.0332kg1RT287J/(kgK)294.15K⋅×g16pV0.210××0.02819.522m===（b）2RTT287×Tg222联立求解式（a）、（b）得m=0.0571kg，T=342.69K223−5空气压缩机每分钟从大气中吸入温度t

7、=17C°，压力等b3于当地大气压力p=750mmHg的空气0.2m，充入体积为b3V=1m的储气罐中。储气罐中原有空气的温度t=17C°，表压1力p=0.05MPa，参见图3−1。问经过多长时间储气罐内气体e1压力才能提高到p=0.7MPa，温度t=50C°？图3-1习题3-5附图22解：利用气体的状态方程式pV=mRT，充气前储气罐里空气质量g⎛⎞7505⎜⎟0.5+×10×1pv1⎝⎠750.062517.21m===1RTR(17+273)Rg1gg充气后储气罐里空气质量5pv710××1

8、2167.182m===2RTR(50273)+Rg2gg3已知压气机吸入空气体积流率q=0.2m/min，故质量流量Vin7505××100.2pqinVVinpqbin750.06268.96q====minRTRTR(17+273)Rgingingg若充气时间为τ分钟，由质量守恒qmminτ=21−m，得mm−2167.18/RR−517.21/21ggτ===23.93minqR68.96/mgin工程热力学第4版习题解23−8截面积A=100cm的气缸内充有空气，活塞距底