第二章 質(zhì)量衡算與能量衡算課后答案

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1、2.1某室內(nèi)空氣中O3的濃度是0.08×10-6（體積分?jǐn)?shù)），求：（1）在1.013×105Pa、25℃下，用μg/m3表示該濃度；（2）在大氣壓力為0.83×105Pa和15℃下，O3的物質(zhì)的量濃度為多少？解：理想氣體的體積分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)值相等由題，在所給條件下，1mol空氣混合物的體積為V1＝V0·P0T1/P1T0＝22.4L×298K/273K＝24.45L所以O(shè)3濃度可以表示為0.08×10－6mol×48g/mol×（24.45L）－1＝157.05μg/m3（2）由題，在所給條件下，1mol空氣的體積為V1＝V

2、0·P0T1/P1T0=22.4L×1.013×105Pa×288K/(0.83×105Pa×273K）＝28.82L所以O(shè)3的物質(zhì)的量濃度為0.08×10－6mol/28.82L＝2.78×10－9mol/L2.2假設(shè)在25℃和1.013×105Pa的條件下，SO2的平均測(cè)量濃度為400μg/m3，若允許值為0.14×10-6，問(wèn)是否符合要求？解：由題，在所給條件下，將測(cè)量的SO2質(zhì)量濃度換算成體積分?jǐn)?shù)，即大于允許濃度，故不符合要求2.3試將下列物理量換算為SI制單位：質(zhì)量：1.5kgf·s2/m=kg密度：13.6g/c

3、m3=kg/m3壓力：35kgf/cm2=Pa4.7atm=Pa670mmHg=Pa7功率：10馬力＝kW比熱容：2Btu/(lb·℉)=J/（kg·K）3kcal/（kg·℃）=J/（kg·K）流量：2.5L/s=m3/h表面張力：70dyn/cm=N/m5kgf/m=N/m解：質(zhì)量：1.5kgf·s2/m=14.709975kg密度：13.6g/cm3=13.6×103kg/m3壓力：35kg/cm2=3.43245×106Pa4.7atm=4.762275×105Pa670mmHg=8.93244×104Pa功率：10

4、馬力＝7.4569kW比熱容：2Btu/(lb·℉)=8.3736×103J/（kg·K）3kcal/（kg·℃）=1.25604×104J/（kg·K）流量：2.5L/s=9m3/h表面張力：70dyn/cm=0.07N/m5kgf/m=49.03325N/m2.4密度有時(shí)可以表示成溫度的線性函數(shù)，如ρ＝ρ0+At式中：ρ——溫度為t時(shí)的密度，lb/ft3；ρ0——溫度為t0時(shí)的密度，lb/ft3。t——溫度，℉。如果此方程在因次上是一致的，在國(guó)際單位制中A的單位必須是什么？解：由題易得，A的單位為kg/（m3·K）2.5

5、一加熱爐用空氣（含O20.21,N20.79）燃燒天然氣（不含O2與N2）。分析燃燒所得煙道氣，其組成的摩爾分?jǐn)?shù)為CO20.07，H2O0.14，O20.056，N270.734。求每通入100m3、30℃的空氣能產(chǎn)生多少m3煙道氣？煙道氣溫度為300℃，爐內(nèi)為常壓。解：假設(shè)燃燒過(guò)程為穩(wěn)態(tài)。煙道氣中的成分來(lái)自天然氣和空氣。取加熱爐為衡算系統(tǒng)。以N2為衡算對(duì)象，煙道氣中的N2全部來(lái)自空氣。設(shè)產(chǎn)生煙道氣體積為V2。根據(jù)質(zhì)量衡算方程，有0.79×P1V1/RT1＝0.734×P2V2/RT2即0.79×100m3/303K＝0.7

6、34×V2/573KV2＝203.54m32.6某一段河流上游流量為36000m3/d，河水中污染物的濃度為3.0mg/L。有一支流流量為10000m3/d，其中污染物濃度為30mg/L。假設(shè)完全混合。（1）求下游的污染物濃度（2）求每天有多少kg污染物質(zhì)通過(guò)下游某一監(jiān)測(cè)點(diǎn)。解：（1）根據(jù)質(zhì)量衡算方程，下游污染物濃度為（2）每天通過(guò)下游測(cè)量點(diǎn)的污染物的質(zhì)量為2.7某一湖泊的容積為10×106m3，上游有一未被污染的河流流入該湖泊，流量為50m3/s。一工廠以5m3/s的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染物，濃度為100m

7、g/L。污染物降解反應(yīng)速率常數(shù)為0.25d－1。假設(shè)污染物在湖中充分混合。求穩(wěn)態(tài)時(shí)湖中污染物的濃度。解：設(shè)穩(wěn)態(tài)時(shí)湖中污染物濃度為，則輸出的濃度也為則由質(zhì)量衡算，得即75×100mg/L－（5＋50）m3/s－10×106×0.25×m3/s＝0解之得＝5.96mg/L2.8某河流的流量為3.0m3/s，有一條流量為0.05m3/s的小溪匯入該河流。為研究河水與小溪水的混合狀況，在溪水中加入示蹤劑。假設(shè)儀器檢測(cè)示蹤劑的濃度下限為1.0mg/L。為了使河水和溪水完全混合后的示蹤劑可以檢出，溪水中示蹤劑的最低濃度是多少？需加入示蹤

8、劑的質(zhì)量流量是多少？假設(shè)原河水和小溪中不含示蹤劑。解：設(shè)溪水中示蹤劑的最低濃度為ρ則根據(jù)質(zhì)量衡算方程，有0.05ρ＝（3＋0.05）×1.0解之得ρ＝61mg/L加入示蹤劑的質(zhì)量流量為61×0.05g/s＝3.05g/s2.9假設(shè)某一城市上方的空氣為一長(zhǎng)寬均為100km、高為1.0km的空