工程热力学练习题答案(6)

1

m

m?m=所以2 2

1 1

?m1()in

m u?m u=h m

2

?m1

1Vm c T1 2?m1

21 1 2 2 2

( ) ( )

p in in V V

c T m h m m u T m c m c + + = =

（a）

6 3 1 1 1 g 1

0.2 10 Pa 0.028m 0.0332kg

287J/(kg K) 294.15K p V m R T = = =

且

6 2 2 2 g 2 2 2

0.2 10×0.028 19.5 287 p V m R T T T = = = ×

（b）

联立求解（a）（b）得 2=0.0571kgm，

2

=342.9KT

2-13医用氧气袋中空时是扁平状态，内部容积为零。接在压力为14MPa，温度为17℃的钢质 氧气瓶上充气。充气后氧气袋隆起，体积为

30.008m，压力为0.15MPa。由于充气过程很快，

第二章热力学第二定律 12

氧气袋与大气换热可以忽略不计，同时因充入氧气袋内气体质量与钢瓶气体内质量相比甚少， 故可以认为钢瓶内氧气参数不变。设氧气可作为理想气体，其热力学能和焓可表示为 { }

{ } { }

{ }

kJ/kg kJ/kg K

0.657 0.917 = =

，理想气体服从

g

pV=mR T。求充入氧气袋内氧

气有多少kg？ 解：据能量方程

2 2 CV

δQ=d ( )δ ( )δ δ 2 2

f f out in i

c c E h h W + + + ? + + +

据题意δQ=0

δ

0mout=d

dCVE=U，忽略

2 ,

2

f in in

c

gz及，则

d δ δ 0

inin i

U h m

W+=

因

0

δ d

iW=p V且氧气袋内氧气质量即充入氧气的质量，所以积分后

2 2

+p V2?V1() 0in m u?h m

2020 2

m u2

( ) 0

inh+p V?=

（a） 又

2 2 2 g 2

p V m R T =

(b) 据题意

3 2 2 g

0.15MPa 0.008m 260J/(kg K) p V R = = = ， ，

{ } { }

kJ/kg K

0.657=

{ } { }

kJ/kg K

0.917=

代入（a）（b）解得

=313.20KT 2=0.0147kgm

2

2-14一个很大的容器放出2kg某种理想气体，过程中容器对外吸热180kJ，已知，若放发出的 2kg气体的动能可以完全转变为功，就可发电3600J，它们的平均比焓为h=301.7kJ/kg有人 认为此容器中原有20kg温度为27℃的理想气体。试分析这一结论是否合理，假定该气体比热 力学能

0.72kJ/(kg.K)

V V

u c T

c=，且

。

解：取容器为控制体积

2

2

f out out out u out u

c

Q= ? +U m h m U m h W U Q m h W + = ? + + ?

据题意Q=180kJ，mout=2kg

301.7kJ/kgh= 3.6kJWu=

180kJ 2kg 301.7kJ/kg 3.6kJ? == ?427kJU