工程热力学(第五版)习题答案
2-3．把CO2压送到容积3m3的储气罐里，起始表压力kPa，终了表压力Mpa，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO2的质量。当地大气压B＝101.325 kPa。
解：热力系：储气罐。
应用理想气体状态方程。
压送前储气罐中CO2的质量
压送后储气罐中CO2的质量
根据题意
容积体积不变；R＝188.9
（1）
（2）
（3）
（4）
压入的CO2的质量
（5）
将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得
m=12.02kg
第二章 气体的热力性质
2-2.已知的M＝28，求（1）的气体常数；（2）标准状态下的比容和密度；（3），℃时的摩尔容积。
解：（1）的气体常数
＝296.9
（2）标准状态下的比容和密度
＝0.8
＝1.25
（3），℃时的摩尔容积
＝＝64.27
2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？
解：同上题
＝41.97kg
2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa的空气3 m3，充入容积8.5 m3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到0.7MPa？设充气过程中气罐内温度不变。
解：热力系：储气罐。
使用理想气体状态方程。
第一种解法：
首先求终态时需要充入的空气质量
kg
压缩机每分钟充入空气量
kg
所需时间
19.83min
第二种解法
将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为0.1MPa一定量的空气压缩为0.7MPa的空气；或者说0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为多少的问题。
根据等温状态方程
0.7MPa、8.5 m3的空气在0.1MPa下占体积为
m3
压缩机每分钟可以压缩0.1MPa的空气3 m3，则要压缩59.5 m3的空气需要的时间
19.83min
2-9
解：（1）氮气质量
＝7.69kg
（2）熔化温度
＝361K
2－14 如果忽略空气中的稀有气体，则可以认为其质量成分为，。试求空气的折合分子量、气体常数、容积成分及在标准状态下的比容和密度。
解：折合分子量
＝28.86
气体常数
＝288
容积成分
＝20.9％
1－20.9％＝79.1％
标准状态下的比容和密度
＝1.288 kg /m3
＝0.776 m3/kg
2-15 已知天然气的容积成分，，，，，。试求：
天然气在标准状态下的密度；
各组成气体在标准状态下的分压力。
解：（1）密度
＝16.48
（2）各组成气体在标准状态下分压力
因为：
98.285kPa
同理其他成分分压力分别为：（略）
2－8 在一直径为400mm的活塞上置有质量为3000kg的物体，气缸中空气的温度为18℃，质量为2.12kg。加热后其容积增大为原来的两倍。大气压力B＝101kPa，问：（1）气缸中空气的终温是多少？（2）终态的比容是多少？（3）初态和终态的密度各是多少？
解：热力系：气缸和活塞构成的区间。
使用理想气体状态方程。
（1）空气终态温度
582K
（2）空气的初容积
p=3000×9.8/(πr2)+=335.7kPa
0.527 m3
空气的终态比容
＝0.5 m3/kg
或者
0.5 m3/kg
（3）初态密度
＝4 kg /m3
2 kg /m3
3－5，有一闭口系统，从状态1经a变化到状态2，如图，又从状态2经b回到状态1；再从状态1经过c变化到状态2。在这个过程中，热量和功的某些值已知，如表，试确定未知量。
过程 热量Q（kJ） 膨胀功W（kJ） 1-a-2 10 x1 2-b-1 -7 -4 1-c-2 x2 2 解：闭口系统。
使用闭口系统能量方程
(1)对1-a-2和2-b-1组成一个闭口循环，有
即10＋（－7）＝x1+（－4）
x1=7 kJ
(2)对1-c-2和2-b-1也组成一个闭口循环
x2＋（－7）＝2+（－4）
x2=5 kJ
(3)对过程2-b-1，根据
－3 kJ
3-6 一闭口系统经历了一个由四个过程组成的循环，试填充表中所缺数据。
过程 Q（kJ） W（kJ） ΔE（kJ） 1～2 1100 0 1100 2～3 0 100 -100 3～4 -950 0 -950 4～5 0 50 -50 解：同上题
第三章 热力学第一定律
3－1 安静状态下的人对环境的散热量大约为400KJ/h，假设能容纳2000人的大礼堂的通风系统坏了：（1）在通风系统出现故障后的最初20min内礼堂中的空气内能增加多少？（2）把礼堂空气和所有的人考
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