工程热力学第三版课后习题答案沈维道(第四章)资料下载.pdf

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解：

（1）定值比热容2211600K0.32MPa0.4025MPa477KTppT=由附表328.0110kg/molM=38.3145J/（molK）296.8J（kgK）28.0110kg/molgRRM=21212155296.80.7421J/（kgK）2277296.81.03894J/（kgK）22（）2.3kg742.1J/（kgK）（600477）K209.94kJ（）2.3kg1038.94J/（kgK）（600477）K293.92kJ600ln2.3kg742.1lngVgpVpVcRcRUmcTTHmcTTTSmcT=K0.3916kJ/K477K0209.94kJWQU=

（2）变比热容由附表查得1477KT=时,113921.704J/molmH=，0,1211.312J/（molK）mS=2600KT=时,217612.7J/molmH=，0,2218.217J/（molK）mS=,1,11,2,223313921.704J/mol8.3145J/（molK）477K9955.69J/mol17612.7J/mol8.3145J/（molK）600K12624.0J/mol2.3kg（12624.0J/mol9955.69J/mol）219.1010J28.0110kg/molmmmmmmUHRTUHRTmUUMmHHM=332.3kg（17612.7J/mol13921.704J/mol）303.0810J28.0110kg/mol=第四章理想气体的热力过程31000022,2,1,2,131132.3kglnln28.0110kg/mol600K218.317J/（molK）211.312J/（molK）8.3145J/（molK）ln4770.418610J/K0219.10kJmmmmpTmSnSSRSSRpMTKWQU=42甲烷4CH的初始状态110.47MPa393KpT=，经可逆定压冷却对外放出热量4110.76J/mol，试确定其终温及41molCH的热力学能变化量mU、焓变化量mH。

设甲烷的比热容近似为定值，2.3298kJ/（kgK）pc=。

解由附表查得甲烷的摩尔质量316.0410kg/molM=，所以3,21,2116.0410kg/mol2.3298J/（kgK）37.37J/（molK）4110.76J/mol393K28337.37J/（molK）37.37J/（molK）8.3145J/（molK）29.0555J/（molK）（）29.0555J/（molK）（283pmpmpmVmpmmVmCMcQTTKCCCRUCTT=+=+=,21393）K3196.11J/mol（）4110.76J/molmpmmHCTTQ=43试由2211ddtwpvwvp=，导出理想气体进行可逆绝热过程时过程功和技术功的计算式。

可逆过程的过程功21dwpv=，由绝热过程方式可知11pvpv=，11pvpv=所以2111112212d11（）（）11vgvvwpvpvpvRTTv=考虑到12211TpTp=，12112TvTv=又可写作111122111111ggRTRTpvwpv=可逆过程的技术功22111122dd（）pvtpvwvppvpvpv=+将过程功21dvvpv的各关系式代入，经整理可得第四章理想气体的热力过程321211122121（）（）1111tggpwpvpvRTTRTwp=44氧气O2由1140C0.1MPatp=，被压缩到20.4MPap=，试计算压缩1kg氧气消耗的技术功：

（1）按定温压缩；

（2）按绝热压缩，设为定值比热容；

（3）将它们表示pv图和Ts图上，试比较两种情况技术功大小。

由附表查得氧气3M32.010kg/mol=38.3145J/（molK）0.260J/（kgK）32.010kg/molgRRM=1127340273313KTt=+=+=

（1）1g,120.1MPaln0.260J/（kgK）313Kln112.82J/kg4MPatTpwRTp=

（2）10.41.422110.4MPa313K465.12K0.1MPapTTp=,121237（）（）278.3145J/（molK）（313465.12）K138.34J/（molK）kJ/kg232.010kg/moltspRwcTTTTM=（3）在p-v图上定温压缩和绝热压缩技术功分别以面积121Tmn和121smn表示,tTtsww,在T-s图上，定温过程,tTTwq=，用面积121nmT表示，绝热过程,1222tsTswhhhh=，用面积1221nmTs表示，显见,tTtsww。

45同上题，若比热容为变值，试按气体热力性质表计算绝热压缩1kg氧气消耗的技术功。

由附表查得氧气的0mmHS，T/K/J/molmH0/J/（molK）mS3008737.3205.32940011708.9213.87250014767.3220.693第四章理想气体的热力过程33用插值的方法求出1313KT=时,1J9123.608molmH=0,1206.44J/（molK）mS=定熵过程有002,2,11ln0mmpSSSRp=所以002,2,11ln0.4MPa206.44J/（molK）8.3145J/（molK）ln217.97J/（molK）0.1MPammpSSRp=+=+=因为000,400K,2,500KmmmSSS，故2400K500KT2（217.97213.872）J/（molK）400K100K460.08K（220.693213.872）J/（molK）T=+=,2,1,23360.08K11708.9J/mol（14767.311708.9）J/（molK）13546.39J/mol100K1（）1（9123.60813546.39）J/（molK）138.2110J/kg32.010kg/molmtsmmHwHHM=+=463kg空气，111MPa900KpT=，绝热膨胀到20.1MPap=。

设比热容为定值，绝热指数=1.4，求

（1）终态参数22VT和；

（2）过程功和技术功；

（3）HU和。

解

（1）10.41.422110.1MPa900K466.15K1MPapTTp=g2323528.3145J/（molK）466.15K1.3379m/kg28.9710kg/mol10PaRTvp=

（2）3558.3145J/（molK）718J/（kgK）2228.9710kg/molVRcM=g38.3145J/（molK）718J/（kgK）1005J/（kgK）28.9710kg/molpVccR=+=+=12（）3kg718J/（kgK）（900466.15）K933.21kJ1.4933.21kJ1306.50kJVtWmcTTWW=（3）933.21kJUW=;

1306.50kJtHW=47同上题，考虑变值比热容，按空气热力性质表进行计算。

第四章理想气体的热力过程34解

（1）查附表1900KT=时，1934.91kJ/kgh=176.576rp=22110.1MPa76.5767.65761MParrpppp=查得2484.68KT=2g.32262484.49kJ/kg（494.76484.49）kJ/kg0.468489.30kJ/kg287J/（kgK）484.68K1.391m/kg0.110PaahRTvp=+=

（2）W1212g12（）（）（）muumhhmRTT=3.0kg934.91kJ/kg489.30kJ/kg0.287kJ/（kgK）（900489.30）K983.22kJ=12（）3kg（934.91489.30）kJ/kg1336.82kJtWmhh=（3）kJWU22.983=;

kJWHt83.1336=48空气按定熵过程由已知11pT、变化到（a）2T，确定2p；

（b）2p确定2T。

pc由空气真实热容确定：

362931243.6531.337103.294101.913100.276310pmCTTTTR=+若已知10.5MPap=，11000KT=，22500KTp=求；

220.1MPapT=求；

将计算结果与利用气体性质表求出的2p（或2T）作一比较。

解

（1）2,1dln0TpmpSCRTp=；

所以500K,21000K1dlnpmCpTRRRTp=500K36921231000K213.6531.337103.294101.913100.276310dln0.5TTTTTp+=3269223312445000.5exp3.653ln1.33710（5001000）10003.294101.91310（5001000）（5001000）230.276310（5001000）0.037MPa4p=+=第四章理想气体的热力过程35

（2）同理有2K2,1000K1dln0TpmpTCRTp=63222229123344223.294103.653ln1.33710（1000）（1000）100021.913100.2763100.1（1000）（1000）ln340.5TTTTT+=用迭代法得出2657.4KT=，这时左侧=1.60908,右侧=1.60944。

（3）（a）已知1120.5MPa1000K500KpTT=，由附表，根据12TT、，查得12115.978.5558rrpp=，所以22118.55580.5MPa0.03689MPa115.97rrpppp=（b）已知1120.5MPa1000K0.1MPapTp=，22110.1MPa115.9723.1940.5MParrpppp=根据2rp，在附表中查得223.19422.234650K10K657.419K23.52822.234T=+=计算结果表明：

用真实比热容式积分所得的结果与气体性质表得出的结果是一致的，后一方法方便得多。

49某气缸中空气初始参数118MPa1300Cpt=，进行了一个可逆多变过程，终态220.4MPa400Cpt=，空气的气体常数g0.287kJ/（kgK）R=，分别按下列两种方法计算，判断空气该过程是放热还是吸热？

（1）按定值热容，0.718kJ/（kgK）Vc=

（2）比热容是温度的线性函数kJ/（kgK）C0.70880.000186Vct=+o解：

由1122pTpT，确定多变指数2121673Klnln11573K0.2834010.4MPalnln8MPaTTnpnp=1.3955n=

（1）21（）0.718kJ/（kgK）（4001300）K646.2kJ/kgVwcTT=第四章理想气体的热力过程36g1211（）0.287kJ/（kgK）（1300400）K653.1kJ/kg11.39551646.2kJ/kg653.1kJ/kg6.9kJ/kgwRTTnquw=+=+=所以是吸热过程。

（2）2400C11300Cd（0.70880.000186）dVucttt=+220.00018