南昌大学材料热力学答案.doc
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南昌大学材料热力学答案.doc
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Theproblemsofthefirstlaw
1.1aleadbulletisfiredatafrigidsurface.Atwhatspeedmustittraveltomeltonimpact,ifitsinitialtemperatureis25℃andheatingoftherigidsurfaceoftherigidsurfaceisneglected?
Themeltingpointofleadis327℃.Themolarheatoffusionoftheleadis4.8kJ/mol.ThemolarheatcapacityCPofleadmaybetakenas29.3J/(molK)
铅子弹射向一个寒冷的表面。
在什么速度必须前往融化的影响,如果它的初始温度是25℃,加热的刚性表面刚性表面被忽视?
铅的熔点为327℃。
的摩尔熔化热铅是4.8焦每摩尔。
摩尔热容CP的铅可能作为29.3j/(摩尔K)
Solution:
1.2whatistheaveragepowerproductioninwattsofapersonwhoburns2500kcaloffoodinaday?
Estimatetheaverageadditionalpowderproductionof75Kgmanwhoisclimbingamountainattherateof20m/min
什么是平均功率的生产在一个人谁燃烧2500千卡的食品在一天的瓦特?
估计平均加粉生产75公斤人谁是登高山以20米/分的速度
Solution
1.3Onecubicdecimeter(1dm3)ofwaterisbrokenintodropletshavingadiameterofonemicrometer(1um)at20℃.
(a)whatisthetotalareaofthedroplets?
(b)Calculatetheminimumworkrequiredtoproducethedroplets.Assumethatthedropletsarerest(havezerovelocity)
Waterhaveasurfacetensionof72.75dyn/cmat20℃(NOTES:
thetermsurfaceenergy(ene/cm2)isalsousedforsurfacetensiondyn/cm)
水一立方分米(1立方分米)被分成20℃,直径一微米(1微米)的液滴。
(一)什么是液滴的总面积?
(b)计算需要产生的液滴的最小工作。
假定液滴垫(具有零速度)
水具有72.75达因/厘米的表面张力在20℃(注:
术语表面能量(烯/厘米2)也可用于表面张力达因/厘米)
Solution
1.4Gaseousheliumistobeusedtoquenchahotpieceofmetal.Theheliumisinstorageinaninsulatedtankwithavolumeof50Landatemperatureof25℃,thepressureis10atm.Assumethatheliumisanidealgas.
(a)whenthevalveisopenedandthegasescapesintothequenchchamber(pressure=1atm),whatwillbethetemperatureofthefirstgastohitthespecimen?
(b)Astheheliumflows,thepressureinthetankdrops.Whatwillbethetemperatureoftheheliumenteringthequenchchamberwhenthepressureinthetankhasfallento1atm?
气态氦被用于骤冷一热的金属片。
氦是在存储在隔热的罐体积为50升和25℃的温度下,压力为10个大气压。
假设氦是一种理想的气体。
(a)该阀打开,气体逃逸到激冷室中(压力=1atm)中,这将是第一气体的打试样的温度时?
(b)由于在氦气流,在罐中的压力下降。
会是怎样进入骤冷室中的氦气的温度时,在罐中的压力降低到1个大气压?
Solution:
1.5Anevacuated(P=0),insultedtankissurroundedbyaverylargevolume(assumeinfinitevolume)ofanidealgasatatemperatureT0.Thevalveonthetankisoðenedandthesurroundinggasisallowedtoflowsuicklyintot(etankuntilthepressureinsi`ethetankisequalsthepressureoutside.Assumethatnoheatflowtakesplace.Whatisthe0finaltempeturekftèegaSinthetank?
Theheatcap!
citymfthegas,CpandCveachíaybe(assumedtobec/nsuantpandSvMhint:
onewaytoapproachthexroblemistodefinethesystemasthegasendsupinthetank.
抽成真空(P=0),辱骂箱由在温度T0的一个非常大的量的理想气体的(假定无限量)包围。
水箱上的阀是oðened和周围的气体被允许流动suickly成吨(例如罐,直到压力insi`e罐是等于外界压力。
假定没有热流发生。
这是the0finaltempeturekf的TEE气?
!
在罐中的热帽城市MF的气体,Cp和CV每个IAY被(假定为c/nsuantp和SvMhint:
接近xroblem的一种方法是定义系统作为气体结束了在罐中。
solution
1.6Calculatetheheatofreactionofmethanewithoxygenat298K,assumingthattheproductsofreactionareCO2andCH4(gas)[Thisheatofreactionisalsocalledthelowcalorificpowerofmethane]converttheanswerintounitesofBtu/1000SCFofmethane.SCFmeansstandardcubicfeet,takenat298and1atm
计算的甲烷与氧气的反应热在298K,假定反应的产物是二氧化碳和甲烷(天然气)[反应的该热也被称为甲烷的低发热量]转换的答案为英制热量单位/1000的SCF联信甲烷。
SCF是指标准立方英尺,在298和1大气压采取
NOTE:
thisvalueisagoodapproximationforthelowcalorificpowderofnaturalgas
DATA:
solution1.7Methaneisdeliveredat298Ktoaglassfactory,whichoperatesameltingfurnaceat1600K.Thefuelismixedwithaquantityofair,alsoat298K,whichis10%inexcessoftheamounttheoreticallyneededforcompletecombustion(airisapproximately21%O2and79%N2)
(a)Assumingcompletecombustion,whatisthecompositionofthefluegas(thegasfollowingcombustion)?
(b)Whatisthetemperatureofthegas,assumingnoheatloss?
(c)Thefurnaceprocesses2000kgofglasshourly,anditsheatlossestothesurroundingsaverage400000kJ/h.calculatethefuelconsumptionatSTP(inm3/h)assumingthatforgasH1600-H298=1200KJ/KG
(d)Aheatexchangerisinstalledtotransfersomeofthesensibleheatofthefluegastothecombustionair.Calculatethedecreaseinfuelconsumptionifthecombustionairisheatedto800K
甲烷输送在298K到玻璃工厂,而经营一个熔化炉,在1600K的燃料与空气的量在298K,这是10%的过量理论上所需要的完整的燃烧量(混合时,也空气是约21%的O2和79%N2)
(一)假设完全燃烧,什么是烟道气(燃气燃烧以下)的组成?
(二)什么是气体的温度,假设没有热损失?
(三)炉处理的玻璃2000公斤每小时,并且它的热损失到周围环境中的平均400000千焦耳/小时。
在计算STP的燃油消耗(以m3/h)的假设气体H1600-H298=1200KJ/KG
(d)一个热交换器安装将一些烟道气的显热的燃烧空气。
计算燃料消耗的降低,如果燃烧空气被加热到800K
DATASTPmeansT=298K,P=1atm
Solution
1.8Inaninvestigationofthethermodynamicpropertiesofa-manganese,thefollowingheatcontentsweredetermined:
H700-H298=12113J/(gatom)H1000-H298=22803J/(gatom)
FindasuitableequationforHT-H298andalsoforCPasafunctionoftemperatureintheform(a+bT)Assumethatnostructuretransformationtakesplaceinthegiventempeturerang.
Solution
1.9Afuelgas
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