（3）初态密度
?1?m2.12?V10.527＝4 kg /m3 1?v22 kg /m3
?2? 2-9
解：（1）氮气质量
pv13.7?106?0.05m??RT296.8?300＝7.69kg
（2）熔化温度
pv16.5?106?0.05T??mR7.69?296.8＝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
go2?23.2%，gN2?76.8%。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
M?11?gi0.2320.768??M3228i＝28.86
气体常数
R?R08314?M28.86＝288J/(kg?K)
容积成分
ro2?go2M/Mo2rN2?＝20.9％
1－20.9％＝79.1％
标准状态下的比容和密度
??M28.86?22.422.4＝1.288 kg /m3 1v??＝0.776 m3/kg
2-15 已知天然气的容积成分rCH4rC4H10?0.18%?97%，CH62r?0.6%，CH8r3?0.18%，
，rCO2?0.2%，rN2?1.83%。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
M??riMi?(97?16?0.6?30?0.18?44?0.18?58?0.2?44?1.83?28)/100
＝16.48
?0?M16.48??0.736kg/m322.422.4
（2）各组成气体在标准状态下分压力 因为：pi?rip
98.285kPa
pCH4?97%*101.325?同理其他成分分压力分别为：（略）
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虑为一个系统，假设对外界没有传热，系统内能变化多少？如何解释空气温度的升高。 解：（1）热力系：礼堂中的空气。 闭口系统
根据闭口系统能量方程
Q??U?W
因为没有作功故W=0；热量来源于人体散热；内能的增加等于人体散热。
Q?2000?400?20/60＝2.67×105kJ
（1）热力系：礼堂中的空气和人。 闭口系统
根据闭口系统能量方程
Q??U?W
因为没有作功故W=0；对整个礼堂的空气和人来说没有外来热量，
所以内能的增加为0。
空气温度的升高是人体的散热量由空气吸收，导致的空气内能增加。
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 1-a-2 2-b-1 1-c-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
热量Q（kJ） 10 -7 x2 膨胀功W（kJ） x1 -4 2 ??Q???W
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Q??U?W
?U?Q?W??7?(?4)?－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 1～2 2～3 3～4 4～5 解：同上题
3-7 解：热力系：1.5kg质量气体 闭口系统，状态方程：p?av?b
?U?1.5[(1.5p2v2?85)?(1.5p1v1?85)]＝90kJ
Q（kJ） 1100 0 -950 0 W（kJ） 0 100 0 50 ΔE（kJ） 1100 -100 -950 -50 由状态方程得 1000＝a*0.2+b 200=a*1.2+b 解上两式得： /a=-800 b=1160 则功量为
1.2W?1.5?pdv?1.5[(?800)v2?1160v]10.221＝900kJ
2过程中传热量
工程热力学-课后习题答案
