热工基础1-3章部分习题答案及附加例题
时间：2026-01-17
已知： 0.8g/cm3 800kg/m3h lsin30 0.2 0.5 0.1m烟气的真空度为：
l 200mm 0.2m
pv g h 800 9.81 0.2sin30 784.8Pa
∵ 1 mmH2O = 9.80665 Pa ∴ 1 Pa = 0.10197 mmH2O
pv 784.8Pa 80.027mmH2O 烟气的绝对压力为：
p pb pv 745 133.3224 784.8 98540.388Pa 98.540kPa
2.2填空缺数据（兰色）：
2.9 题略
已知：D1 = 0.4 m，p1 =150 kPa，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD，太阳辐射加热后D2 = 0.45 m 求：过程中气体对外作功量
解：由D1=0.4 m，p1=150 kPa，可求得：k =375 kPa/m
dW pdV kD d(W
D2
6
D3)
2
kD3dD
2 2.27kJ
D1
3dD
8
4k(D2 D14)
答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ
解：由题意：△U = 0 → T2 = T1 = 600 K 由理想气体气体状态方程， 有：
p1V1p2V23p2V1
T1T2T1
p2
1
p1 2.0 105Pa 3
△U =△H = 0
S m s mRgln
V2p 0.208 ln3 mRgln2 0.005V1p1
1.1426 10 3kJ/K 1.1426J/K3.7 题略
解：（1）混合后的质量分数：
ωCO2 = 5.6 %， ωO2 =16.32 %， ωH2O =2 %， ωN2 =76.08 % （2） 折合摩尔质量： Meq = 28.856 kg/kmol （3） 折合气体常数： Req = 288.124 J/（kg·K） （4） 体积分数：
φCO = 3.67 %， φO =14.72 %， φHO =3.21 %， φN =78.42 %
2
2
2
2
（5）各组分气体分压力：
pCO2 = 0.01101 MPa ， pO2 =0.04416 MPa ， pH2O =0.00963 MPa ， pN2 =0.2353 MPa
下面是附加的一些例题，供参考：
一、试求在定压过程中加给理想气体的热量中有多少用来作功？有多少用来改变工质的热力学能（比热容取定值）？ 解：∵ 定压过程总加热量为： q =cp△T
其中用来改变热力学能的部分为：△u= cv△T 而 cp = cv+Rg
∴ 定压过程用来作功的部分为：w =Rg△T
二、2kg某种理想气体按可逆多变过程膨胀到原有体积的3倍，稳定地从300℃降低到60℃，膨胀过程中作功418.68 kJ，吸热83.736 kJ，求：（1）过程的多变指数；（2）气体的cp和cV。 解：（1）过程的多变指数： 由理想气体状态方程： 因质量不变，所以
pV mRgT
p1V1T1
p2V2T2p1T1V2573 3 5.162 p2T2V1333 1
由多变过程的过程方程： 质量不变，可推得：
n
pv p2v2
n
n11
n
p1V1 p2V2
两边取对数
lnp1 nlnV1 lnp2 nlnV2
p2 1 ln ln p lnp2 lnp11 5.162 1.494n
lnV1 lnV2 V1 1
ln ln V 3 2
（2）气体的cp和cv：
由闭口系能量方程： U Q W 83.736 418.68 334.944kJ
U mcv(T2 T1)
又
cv
U 334.96
0.6978kJ/(kg K)
m(T2 T1)2(333 573)
wt nw
∴ H Q Wt 83.736 1.494 418.68 541.772kJ
H mcp(T2 T1)cp
H 541.772
1.1287kJ/(kg K)
m(T2 T1)2(333 573)
三、容积为V=0.6m3的压缩空气瓶内装有压力p1=10 MPa，温度T1=300K的压缩空气，打开瓶上阀门用以启动柴油机。假定留在瓶内的空气进行的是可逆绝热膨胀（定熵过程，不发生热传导，但不是温度不变，所以不是
热力学能不变的过程）。设空气的定压比热容为cp=1.005 kJ/(kg·K)， Rg=0.287 kJ/(kg·K)，问：（1）瓶中压力降低到p2=0.7 MPa时，用去了多少千克空气？（2）过了一段时间后，瓶中空气吸热，温度又恢复到300K，此时瓶中空气的压力为多大？ 解：（1）p2时用去了多少千克空气 由定熵过程的过程方程：p1v1 p2v2和理想气体状态方程：
k
k
（反复用到的2个公式）
pV mRgT，这里m是剩下气体的质量
K=Cp / CV= Cp / Cp-Rg(迈耶公式)
p2
T T可推得： 21 p1
k 1k
0.7 300
10
0.41.4
140.3296K
p1V110 106 0.6m1 69.7kg
RgT1287 300p2V20.7 106 0.6m2 10.4kg
RgT2287 140.3296 m m1 m2 59.3kg
（2）T又恢复到300 K时，p3 =？
p3
m2RgT1
V1
10.4 287 300
1.4924MPa
0.6
四、 将500kg温度为20℃的水在p1=0.1Mpa的压力下用电加热器定压加热到
90℃，大气环境温度为20℃，水的比热取4.187 kJ/(kg·K)，若不计散热损失，求此加热过程消耗的电力及做功能力损失。
解：取500kg水和电加热器作为孤立系统，水温升高所需的热量：
Q mc t 500 4.187(90 20) 146545kJ
水温升高所需的热量=消耗的电力，所以消耗的电力为146545 kJ. 该加热过程将高品质的电能变为热能，能量品质降低。孤立系统的熵增为
Siso SH2O mcln
T2363
500 4.187ln 448.49kJ/K （电加热器熵增为0） T1293
火用 损失为：I T0 Siso 293 448.49 131408kJ
五、 设大气压力为0.1 MPa，温度为30℃，相对湿度φ = 0.6，试利用水蒸汽性
质表计算求得湿空气的露点温度、绝对湿度、比湿度及干空气和水蒸汽的分压力。
解：由t =30℃ 查附表1-a 得：ps = 4.2451 kPa
∵ φ= pv／ps＝0.6 ∴ pv = φ.ps＝0.6×4.2451 = 2.54706 kPa 再利用附表1-b查pv 对应的饱和温度，（线性插值）得露点温度：
td 17.5403
24.1142 17.5403
(0.00254706 0.002) 21.1366℃
0.003 0.002
绝对湿度：
v
pv12.54706 0.018198kg/m3 18g/m3 vvRg,vT8314.5 303
18
pv2.54706
0.622 0.01626
p pv100 2.54706
比湿度： 0.622
pa = p－pv = 100－2.54706 = 97.45294 kPa
六、 设干湿球温度计的读数为t = 30℃，tw = 25℃，大气压力pb = 0.1 MPa，试
用ω—t图确定空 …… 此处隐藏：1844字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……
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