工程热力学

1—4

1—8

2-4

2—5

2—6 50kg废气和75kg的空气混合。已知废气中各组成气体的质量分数为

wco214%,wo26%,w2O5%,wN275%,空气中 O2,N2的质量分数为wo223.2%,wN276.8%.混合后气体压力 p0.3MPa，试求混合气体的：

（1）质量分数；（2）折合气体常数；（3）折合摩尔质量 ；（4）摩尔分数；（5)各组成气体的德分压力。

解：（1）混合后气体的质量m7550125kg，其中

mCO2wCO2m0.1450kg7kg mH2OwH2Om0.0550kg2.5kg

mO2wg,O2mgwa,O2ma0.0650kg0.23275kg20.4kg mN2wg,N2mgwa,N2ma0.7550kg0.76875kg95.1kg

因此,质量分数 wCO2mCO2mmH2Om7kg0.056

50kg75kg2.5kg0.020

50kg75kg wH2O wO2mO2m20.4kg0.163

50kg75kg wN2mN2m95.1kg0.761

50kg75kg核算 wi0.0560.1630.0200.7611 （2）混合气体折合气体常数 RgwiRg,iRwi1 Mi0.0560.1630.0200.7618.3145 44.0132.018.01628.02 0.088KJ/(kgK)(3）折合摩尔质量

MR8.314528.87103kg/mol Rg288（4）摩尔分数 xiRg,iRgRwi

8.31450.037 344.0110288xCO2Rg,CO2RgwCO2MCO2RgwCO2xO2Rg,O2RgwO2R8.3145wO20.147 MO2Rg32.0103288RMH2ORgRMN2RgwH2O8.31450.032 318.01610288xH2ORg,CO2RgwCO2xN2Rg,N2RgwN2wN28.31450.784

28.01103288核算：xi0.0370.1470.0320.7841 （5）各组分分压力 pipxi

pCO2pxCO20.0370.30.0111MPa pO2pxO20.1470.30.0441MPa pH2OpxH2O0.0320.30.1196MPa pN2pxN20.7840.30.2352MPa

核算:pi0.01110.04410.00960.2352MPa0.3MPap

3-3 气体在某一过程中吸收了50J的热量，同时热力学能增加了84J，问此过程是膨胀过程还是压缩过程？ 对外做功是多少（J)？

解:取气体为系统，据能量守恒定律有：QWU则

WQU508434J

因为W〈0,所以是压缩过程。对外做功为34J。

3—5 夏日为避免阳光直射，密闭门窗，用电扇取凉，电扇功率为60W.假定 房间内初温为28℃、压力为0.1MPa,太阳照射传入的热量为0.1KW,通过墙壁向外散热1800Kj/h。室内有3人，每人每小时向环境散发的热量为418.7kJ。试求面积为15m2、高度为3。0m的室内每小时温度的升高值。已知空气的热力学能与温度的关系为u0.72TKkJ/kg。

解：初态时，据理想气体状态方程有 pvnRT

0.1106153n=1799mol

8.31(27328)mnM179929103 52kg据能量守恒定律有：QWU 由题意可知

Umu520.72T418.7318000.1360060103600解得 T0.86K

3

4-4 3kg 空气，p11MPa,T1900K绝热膨胀到p20.4MPa。设比热容为定值,绝热指数k1.4，求：(1） 终态参数 T2和v2；（2）过程功和技术功;(3)U和。 解：（1） T2T1p2p1k1k0.1900K10.41.4466.15K

v2RgT2p28.3145J/(molK)466.15K31.3379m/kg 3528.9710kg/mol10Pa（2）cv5R58.3145718J/(kgK) 32M228.97108.3145cpcvRg718J/(kgK)1005J/(kgK)

28.97103WmcvT1T23718900466.15933.21KJ

WtkW1.4933.211306.50KJ

（3）UW933.21KJ; Wt1306.50KJ

4—6 是将满足以下要求的多变过程表示在PV 图和 TS图上(先标上四个基本过程)：（1）工质膨胀、吸热且升温；(3）工质压缩、放热；（3）工质压缩、吸热且升温;（4）工质压缩、降温且降压；（5）工质放热、降温且升压；(6）工质膨胀且升压。

解: