第三章气体和蒸气的性质 :-AS+S,+Rn及=21571Jm0l-K,由同表查得Z=36684K. n P 3-16绝热刚性容器中间有隔板将容器一分为二，左侧0.05kmol的300K、2.8MPa的 高压空气，右侧为真空。抽出隔板后空气充满整个容器，达到新的平衡状态，求容器中空气 的熵变。 提示和答案：自由膨胀Q=0,W=0,△U=0,所以，工，=T=300K,熵是状态 参数， 288.2J/K。 3-17刚性绝热容器用隔板分成A、B两室，A室的容积0.5m3,其中空气压力250kPa、 温度300K。B室容积1m3,其中空气压力150kPa、温度1000K。抽去隔板，A、B两室 的空气混合，最终达到均匀一致，求平衡后的空气的温度和压力及过程熵变。空气比热容取 定值c。=1005J/kg·K) 提示和答案：先求初态时A室和B室空气质量，再取容器内全部气体为系统，列能量 方程，注意到Q=0,W=0,解得T=485.4K、22=183.4kPa、△S=0.223k/K。 3-18氮气流入绝热收缩喷管时压力p,=300kPa,温度T=400K，,速度ca=30m/s, 流出喷管时压力p,=100kP,温度T=330K。若位能可忽略不计，求出口截面上气体流 速。氮气比热容可取定值，C。=1042J/kgK)。 提示和答案：取喷管为控制体积列能量方程，忽略位能差， c2=V2(h-h)+c后=√2c,(T-T)+c后=383.1ms。 3-19气缸活塞系统内有3kg压力为1MP、温度为27℃的O2.缸内气体被加热到327℃， 此时压力为1500kPa。由于活塞外弹簧的作用，缸内压力与体积变化成线性关系。若O2的 比热容可取定值，R=0260kJ/kgK)、c,=0.658kJ/kgK)。求过程中的换热量。 提示和答案：取缸内气体为系统，确定过程功即可得热量。缸内气体初终态体积 K-mR=0.234m,K=0312m,缸内压力与体积变化成线性关系，令比例系数为k, W=[pdv=['kVdV =97.5 kJ.Q=AU+W=mc,(T -T)+W=689.7 kJ. 17第三章 气体和蒸气的性质 17 0 0 2 m,2 m,1 1 ln 221.571 J/(mol K) S p S S R n p       ，由同表查得 2 T  366.84 K 。 3-16 绝热刚性容器中间有隔板将容器一分为二，左侧 0.05kmol 的 300K、2.8MPa 的 高压空气，右侧为真空。抽出隔板后空气充满整个容器，达到新的平衡状态，求容器中空气 的熵变。 提示和答案：自由膨胀 Q  0 ，W  0，   U 0 ，所以， 2 1 T T   300 K ，熵是状态 参数， 2 2 , m 1 1 V ln ln 288.2 J/K T V S n C R T V           。 3-17 刚性绝热容器用隔板分成 A、B 两室，A 室的容积 0.5 m 3，其中空气压力 250 kPa、 温度 300 K。B 室容积 1 m 3，其中空气压力 150 kPa、温度 1 000 K。抽去隔板，A、B 两室 的空气混合，最终达到均匀一致，求平衡后的空气的温度和压力及过程熵变。空气比热容取 定值 100 5J/(kg K) p c   提示和答案： 先求初态时 A 室和 B 室空气质量，再取容器内全部气体为系统，列能量 方程，注意到 Q  0 ，W  0，解得 2 T  485.4 K 、 2 p 183.4 kPa 、   S 0.223 kJ/K 。 3−18 氮气流入绝热收缩喷管时压力 1 p  300kPa ，温度 1 T  400K ，速度 f1 c  30m/s ， 流出喷管时压力 2 p 100kPa ，温度 2 T  330K 。若位能可忽略不计，求出口截面上气体流 速。氮气比热容可取定值， 1042J/(kg K) p c   。 提示和答案： 取 喷 管 为 控 制 体 积 列 能 量 方 程 ， 忽 略 位 能 差 ， 2 2 f 2 1 2 f1 1 2 f1 2( ) 2 ( ) 383.1 m/s p c h h c c T T c        。 3−19 气缸活塞系统内有 3kg 压力为 1MPa、温度为 27℃的O2。缸内气体被加热到 327℃， 此时压力为 1 500kPa。由于活塞外弹簧的作用，缸内压力与体积变化成线性关系。若 O2的 比热容可取定值， g R   0.260 kJ/(kg K) 、 0.658 kJ/(kg K) V c   。求过程中的换热量。 提示和答案： 取缸内气体为系统，确定过程功即可得热量。缸内气体初终态体积 g 1 3 1 1 0.234m mR T V p   ， 3 2 V  0.312 m ，缸内压力与体积变化成线性关系，令比例系数为 k， 2 2 1 1 W p V kV V    d d 97.5 kJ   ， 2 1 ( ) 689.7 kJ Q U W mc T T W V       