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2-2.已知?N?2?的?M=28,求(1
2-2.已知?N?2?的?M=28,求(1)N?2?的气体常数;?2)标准状态下?N?2
R????R
M??? 28??=296.9?J?/(kg???K?)
工程热力学(第五版)廉乐明?谭羽非等编
中国建筑工业出版社
第二章 气体的热力性质
(
的比容和密度;(3)?p???0.1MPa?,?t???500?℃时的摩尔容积?Mv?。
解:(1)?N?2?的气体常数
8314
0??
(2)标准状态下?N?2?的比容和密度
v????RT
v????RT
?
p 101325
=0.8?m?3?/?kg
????1
v?=1.25?kg?/?m?3
(3)?p???0.1MPa?,?t???500?℃时的摩尔容积?Mv
R?T
0
Mv?=?p =64.27?m?3?/?kmol
2-3.把?CO2?压送到容积?3m3?的储气罐里,起始表压力?p?g1???30?kPa,
终了表压力?p?g?2???0.3?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
m1???p1v1
RT1
压送后储气罐中?CO2?的质量
m2??
p2v2
RT?2
根据题意
容积体积不变;R=188.9
p1???p?g1???B (1)
p?2???p
g?2
??B
(2)
T1???t1???273
T?2???t?2???273
(3)
(4)
m???m1?
m???m1???m2????v???p2
R??T?2?? T1?? (5)
p1
( ? )
将(1)、(2)、(3)、(4)代入(5)式得
m=12.02kg
m???m1???m2
m???m1???m2????v???p2
R??T?2?? T1??? 287???300???? 273???????? =41.97kg
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
p1 300?99.3 101.325
( ? )?? ( ? )???1000
2-6?空气压缩机每分钟自外界吸入温度为?15℃、压力为?0.1MPa
???RT?2 287???288??kg??RT 287???288?kg?V
???RT?2 287???288??kg
??RT 287???288?kg
?V?1????p2V?2
??????????????P1 0.1 m3
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
p2v2 7???10?5???8.5
m2?? ?
压缩机每分钟充入空气量
pv 1??10?5???3
m?? ?
所需时间
t???m2??
m 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
pv???const
0.7MPa、8.5?m3?的空气在?0.1MPa?下占体积为
0.7???8.5
? ??59.5
压缩机每分钟可以压缩?0.1MPa?的空气?3?m3?,则要压缩?59.5?m3
?v2???V?2
?v2???V?2
????m m??=0.5?m3/kg
????59.5??
3 19.83min
(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
T?2???V?2?T1??
V?1 582K
(2)空气的初容积
p=3000×9.8/(πr2)+101000=335.7kPa
V?1???mRT1??
p 0.527?m3
空气的终态比容
2V?1
?
或者
v2???RT?2??
p 0.5?m3/kg
(3)初态密度
??1?????mV?1?? 0.527?=4
??1?????m
V?1?? 0.527?=4??kg?/m3
?
v2?????2?
v2?????2??kg?
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