第1、2章作業(yè)習(xí)題(09修訂版).pdf

湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 建筑環(huán)境與設(shè)備工程教研室編制 僅供交流學(xué)習(xí)交流之用僅供交流學(xué)習(xí)交流之用 請(qǐng)勿上傳 請(qǐng)勿上傳 1 第第 1 章章 習(xí)題參考答案習(xí)題參考答案 補(bǔ)充 一容器被一剛性壁分為兩部分 如圖所示 壓力表補(bǔ)充 一容器被一剛性壁分為兩部分 如圖所示 壓力表 D 讀數(shù)為讀數(shù)為 175kPa C 讀數(shù)為讀數(shù)為 110kPa 如大氣壓為 如大氣壓為 97kPa 試求表 試求表 A 的讀值 的讀值 C D A 分析 由題意知容器上裝有假設(shè)右側(cè)容器是處于正壓工作狀態(tài) 容器中工質(zhì)的壓力高于大氣壓力 表 分析 由題意知容器上裝有假設(shè)右側(cè)容器是處于正壓工作狀態(tài) 容器中工質(zhì)的壓力高于大氣壓力 表 C 的讀數(shù)是容器 相對(duì)于大氣壓的差值 表的讀數(shù)是容器 相對(duì)于大氣壓的差值 表 A 的讀數(shù)是容器 相對(duì)于大氣壓的差值 而表的讀數(shù)是容器 相對(duì)于大氣壓的差值 而表 D 的 讀數(shù)則是容器 相對(duì)于容器 的差值 的 讀數(shù)則是容器 相對(duì)于容器 的差值 解 根據(jù)壓力測(cè)量的概念有 解 根據(jù)壓力測(cè)量的概念有 ppppppppp gDbgAbgC 經(jīng)推到 得 經(jīng)推到 得 kPapppppppppppp gDgCbgDbgCbgDbgA 65 175110 由此可以看到由此可以看到 A 為真空表 讀數(shù)為為真空表 讀數(shù)為 65kPa 1 3 氣體初態(tài) 按 氣體初態(tài) 按kgmvMPap 172 0 5 0 3 11 常數(shù) pv的規(guī)律 可逆膨脹到 試求膨脹功 的規(guī)律 可逆膨脹到 試求膨脹功 Mpap1 0 解 解 kJ p p vp v v vpdv v vp pdvw v v 4 138 1 0 5 0 ln172 0 105 0lnln 6 2 1 11 1 2 11 2 1 11 2 1 1 9 熱泵供熱裝置 每小時(shí)供熱量 熱泵供熱裝置 每小時(shí)供熱量kJ 消耗功率 消耗功率 P 7kW 試求 試求 5 1 10 Q 1 熱泵供熱系數(shù) 熱泵供熱系數(shù) 2 從外界吸取的熱量 從外界吸取的熱量Q2 3 如改用電爐供熱 需用多大功率的電爐 如改用電爐供熱 需用多大功率的電爐 解 解 97 3 7 3600 105 1 2 P Q hkJskJkWPQQ 74800 8 20 8 207 360 105 12 課后答案網(wǎng) w w w k h d a w c o m 湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 建筑環(huán)境與設(shè)備工程教研室編制 僅供交流學(xué)習(xí)交流之用僅供交流學(xué)習(xí)交流之用 請(qǐng)勿上傳 請(qǐng)勿上傳 2 kWhkJQ 8 27 105 1 課后答案網(wǎng) w w w k h d a w c o m 湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 建筑環(huán)境與設(shè)備工程教研室編制 僅供交流學(xué)習(xí)交流之用僅供交流學(xué)習(xí)交流之用 請(qǐng)勿上傳 請(qǐng)勿上傳 3 第第 2 章章 習(xí)題參考答案習(xí)題參考答案 思考題思考題 2 8 理想氣體的理想氣體的cp和和cv都隨溫度而變 那么它的差值是否也隨溫度而變化 而比熱容比都隨溫度而變 那么它的差值是否也隨溫度而變化 而比熱容比 v p c c 則 又如何 則 又如何 答 答 cp cv R 不會(huì)隨溫度不同而變化 只要溫度不太高 尤其是對(duì)于單原子氣體 按估算公式 比熱容比 不會(huì)隨溫度不同而變化 只要溫度不太高 尤其是對(duì)于單原子氣體 按估算公式 比熱容比 i i Mc Mc c c v p v p 2 也不會(huì)隨溫度不同而變化 也不會(huì)隨溫度不同而變化 2 9 何謂混合氣體的折合氣體常數(shù) 它比混合氣體中最大的氣體常數(shù)還大嗎 何謂混合氣體的折合氣體常數(shù) 它比混合氣體中最大的氣體常數(shù)還大嗎 答 通用常數(shù)與混合氣體的折合分子量比值 即為它的折合氣體常數(shù) 不會(huì) 可由下式推導(dǎo)之 答 通用常數(shù)與混合氣體的折合分子量比值 即為它的折合氣體常數(shù) 不會(huì) 可由下式推導(dǎo)之 112212maxmax 1 n iinnn i Rg Rg Rg Rg RgggRR 2 13 有人斷言 對(duì)于有人斷言 對(duì)于CO2和和N2O兩種氣體混合物的質(zhì)量成分和摩爾成分是相同的 這是真的嗎 為什么 兩種氣體混合物的質(zhì)量成分和摩爾成分是相同的 這是真的嗎 為什么 答答 M M xg i ii CO2和和N2O各自對(duì)應(yīng)的分子量都為各自對(duì)應(yīng)的分子量都為 44 所以無(wú)論以何比例混合 折合分子量 所以無(wú)論以何比例混合 折合分子量 44 所以 所以 44 44 i iii M gxxx M i 2 15 混合氣體中質(zhì)量成分較大的組成氣體 其摩爾成分是否也一定較大混合氣體中質(zhì)量成分較大的組成氣體 其摩爾成分是否也一定較大 答 不一定 答 不一定 M M xg i ii 由公式可見(jiàn) 即便各組分混合比一定 即折合分子量一定 但還受其 組分分子量影響 由公式可見(jiàn) 即便各組分混合比一定 即折合分子量一定 但還受其 組分分子量影響 習(xí)題習(xí)題 2 1 求求p 0 5Mpa t 170 時(shí) 時(shí) N2的比體積和密度 的比體積和密度 解 解 3 3 5 0 0 804 3 2629 0 11 2629 0 28105 4438314 M R RRTp mkg v kgm pM TR v v 得到以及由 2 2 已知已知N2的的M 28 求 求 1 N2的氣體常數(shù) 的氣體常數(shù) 2 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下N2的比體積和密度 的比體積和密度 3 p 0 1MPa t 500 時(shí)的摩爾容積 時(shí)的摩爾容積Mv 93 296 28 8314 0 KkgJ M R R 解 解 1 課后答案網(wǎng) w w w k h d a w c o m 湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 建筑環(huán)境與設(shè)備工程教研室編制 僅供交流學(xué)習(xí)交流之用僅供交流學(xué)習(xí)交流之用 請(qǐng)勿上傳 請(qǐng)勿上傳 4 2 其中 其中 p 101325Pa T 273 15K 計(jì)算得 計(jì)算得 RTpv kgmv 8 0 3 3 25 1 mkg 3 代 入 代 入 p 100000Pa T 773 15K 計(jì) 算 得 計(jì) 算 得 Mv M v 28 2 3 64 28m RTpv kgmv 30 2 3 3 mol 另也有一法 另也有一法 0 0 MMM R T VMvpVR TV p 而 2 3 把把CO2壓送到容積壓送到容積 3m3的貯氣罐里 起始表壓力的貯氣罐里 起始表壓力pg1 30kPa 終了表壓力 終了表壓力pg2 0 3Mpa 溫度由 溫度由 t1 45 增至 增至t2 70 試求被壓入的 試求被壓入的CO2的質(zhì)量 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ馁|(zhì)量 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫 101 325kPa 解 解 kg BpBp MR V T p T p R V RT Vp RT Vp mmm gg 021 12 4527370273 12 01 1 2 2 1 1 2 2 12 2 6 空氣壓縮機(jī)每分鐘自外界吸入溫度為空氣壓縮機(jī)每分鐘自外界吸入溫度為 15 壓力為 壓力為 0 1MPa的空氣的空氣 3m3 充入容積 充入容積 8 5m3的儲(chǔ) 氣罐內(nèi) 設(shè)開(kāi)始時(shí)罐內(nèi)的溫度和壓力與外界相通 問(wèn)在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)空氣壓縮機(jī)才能將氣罐內(nèi)的表 壓力升高到 的儲(chǔ) 氣罐內(nèi) 設(shè)開(kāi)始時(shí)罐內(nèi)的溫度和壓力與外界相通 問(wèn)在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)空氣壓縮機(jī)才能將氣罐內(nèi)的表 壓力升高到 0 7MPa 設(shè)充氣過(guò)程中氣罐內(nèi)溫度始終保持不變 設(shè)充氣過(guò)程中氣罐內(nèi)溫度始終保持不變 解 初態(tài)時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體質(zhì)量由下式公式計(jì)算 解 初態(tài)時(shí)儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體質(zhì)量由下式公式計(jì)算 1 1 1 1111 1 100000 8 5 10 28 287 288 15 pV pVm RTmkg RT 終狀態(tài)計(jì)算如下 終狀態(tài)計(jì)算如下 22 22222 2 800000 8 5 82 23 287 288 15 p V p Vm RTmkg RT 每分鐘充入的氣體質(zhì)量可計(jì)算如下 每分鐘充入的氣體質(zhì)量可計(jì)算如下 kg RT Vp mRTmVp63 3 15 288287 3100000 所需充氣時(shí)間為 所需充氣時(shí)間為 21 82 23 10 28 19 82min 3 63 mm m 更簡(jiǎn)單的辦法是 先進(jìn)行公式計(jì)算 并利用已知條件簡(jiǎn)化 然后再代入數(shù)據(jù) 更簡(jiǎn)單的辦法是 先進(jìn)行公式計(jì)算 并利用已知條件簡(jiǎn)化 然后再代入數(shù)據(jù) 221 1 2121 12121 221 1 2112 p VpV mmRTRT p V m RT VVTTTpp p VpV RTRTV pp p V p V RT 其中 所以 需要注意的是 表壓力是相對(duì)壓力 必須轉(zhuǎn)換成絕對(duì)壓力才能代入公式 2 8 在一直徑為在一直徑為 400mm 的活塞上置有質(zhì)量為的活塞上置有質(zhì)量為 3000kg 的物體 氣缸中空氣的溫度為的物體 氣缸中空氣的溫度為 18 質(zhì)量為 質(zhì)量為 課后答案網(wǎng) w w w k h d a w c o m 湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 建筑環(huán)境與設(shè)備工程教研室編制 僅供交流學(xué)習(xí)交流之用僅供交流學(xué)習(xí)交流之用 請(qǐng)勿上傳 請(qǐng)勿上傳 5 2 12kg 加熱后其容積增大為原來(lái)的兩倍 大氣壓力為 加熱后其容積增大為原來(lái)的兩倍 大氣壓力為 B 101kPa 問(wèn) 問(wèn) 1 氣缸中空氣的終溫是 多少 氣缸中空氣的終溫是 多少 2 終態(tài)的比體積是多少 終態(tài)的比體積是多少 3 初態(tài)與終態(tài)的密度各是多少 初態(tài)與終態(tài)的密度各是多少 解 解 1 2 3000 9 8 0101000335076 4 0 2 mg pBP f a 利用條件先將容器原始體積求 出來(lái) 利用條件先將容器原始體積求 出來(lái) 3 00 0000 0 2 12 287 273 15 18 0 53 335076 4 mR T p VmRTVm p 001 1 1 111 2335076 4 0 53 2 582 3309 2 12 287 pVpV pVmRTTK mRmR 約合 更簡(jiǎn)便的方法是 利用更簡(jiǎn)便的方法是 利用 21 2582pVmRTVTTTK 初終狀態(tài)壓力與質(zhì)量都不變 2 kgm m V v 5 0 12 2 253 0 3 1 1 也可用狀態(tài)方程求解 也可用狀態(tài)方程求解 3 3 1 1 3 0 0 2 253 0 12 2 4 53 0 12 2 mkg V m mkg V m 2 15 氧氣在容積為氧氣在容積為 0 5m3的剛性密閉容器中從的剛性密閉容器中從 20 被加熱到 被加熱到 640 設(shè)加熱前的壓力為 設(shè)加熱前的壓力為 608kPa 求加熱所需的熱量 求加熱所需的熱量 1 按定值比熱容計(jì)算 按定值比熱容計(jì)算 2 按真實(shí)比熱容計(jì)算 按真實(shí)比熱容計(jì)算 3 按平均比熱容計(jì)算 按平均比熱容計(jì)算 解 須先注意的是 剛性密閉 表示定容了 所有過(guò)程的比熱均采用定容比熱 而非定壓比熱了 到底是采用定壓質(zhì)量比熱容 還是容積比熱容 抑或摩爾比熱容 原則上說(shuō)都可以 但一般有一 種最簡(jiǎn)單 還是需要注意 采用容積比熱容 都得把非標(biāo)準(zhǔn)體積轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)體積才可以套用公式 解 須先注意的是 剛性密閉 表示定容了 所有過(guò)程的比熱均采用定容比熱 而非定壓比熱了 到底是采用定壓質(zhì)量比熱容 還是容積比熱容 抑或摩爾比熱容 原則上說(shuō)都可以 但一般有一 種最簡(jiǎn)單 還是需要注意 采用容積比熱容 都得把非標(biāo)準(zhǔn)體積轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)體積才可以套用公式 課后答案網(wǎng) w w w k h d a w c o m 湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 建筑環(huán)境與設(shè)備工程教研室編制 僅供交流學(xué)習(xí)交流之用僅供交流學(xué)習(xí)交流之用 請(qǐng)勿上傳 請(qǐng)勿上傳 6 kJttmQ R KkgkJ KkgkJ kJdTTaTaTaRandTMcnQ kJTnMcQ M m n kg RT pV m KkmolkJR i Mc vv t p t v T T T T v v v 1836 cc cc 998 0c 917 0c 42 3 1914 103117 1a 100618 5a 102022 15a 5 4772a 2 1611620785 20125 0 125 0 32 4 4 2938 259 5 010608 785 20314 8 2 5 2 1 1 20 0m2 640 0m 0m0m 640 0pm 20 0pm 3 3 2 2100 9 3 6 2 3 1 0 3 1 0 2 1 2 1 得根據(jù) 并根據(jù)內(nèi)插法查表 按平均比熱容計(jì)算 查表得 按真實(shí)比熱容計(jì)算 定容摩爾比熱容 按定值比熱容計(jì)算 例如 例如 1 也可如此計(jì)算 也可如此計(jì)算 0 5 2 5 8314 2 46201611 32 v v R Mc QmctmtmtkJ MM 3 001 1 01 1 0 100 1 0 000 608 0 5 273 2 80 101 325 293 5 2 5 8314 2 2 86201611 22 422 422 4 v v p VpVTpV Vm TTp T R Mc QV ctVtVtkJ 或者 先將體積化為標(biāo)準(zhǔn)體積 2 18 已知天然氣容器的容積成分如下已知天然氣容器的容積成分如下 83 1 2 0 18 0 18 0 6 0 97 2210483624 NCOHCHCHCCH rrrrrr 試求 試求 1 天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度 天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度 2 各組成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的分壓力 各組成氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的分壓力 解 解 課后答案網(wǎng) w w w k h d a w c o m 湖南工