工程热力学(朱明善)第二版答案

3.6 103 24 N 3.6 103 24 25000 276000kg /日 276吨/日 q0 29000 0.27 276000 (2) b 0.46kg / ( kW h) 0.46kg / 度 24 25000
故 B
4
h液体钠
1-2 解：由 pE = pb H 2O g hm l g hl 代入数据有
pE = 1.01 105 1005 9.81 0.54 - 900 9.81 0.15
1.0499 105 Pa 787.7 mmHg
1-3 解： p pb Hg g hc sin15 Hg g hv H 2O g hH 2O
1-6 解： p pb pv 742 510 232mmHg 30.9kPa
1-7 解： （1） pv 表示真空室压力， pb 表示大气压力， p 表示水银柱压力。
pv pb p 760 745 15mmHg 1.999kPa p p A pv 360 1.999 362kPa p p pB 362 170 192kPa
1.4 c 0.6 d gdh
1.4c 0.4 0.4
2 1
gh
而 2 1.4 p 1
p2

1.4
11.4
5 104 0.711kg / m3 4 8.06 10
h
1.4c 0.4 1.4 8.06 104 0.4 ( 1 2 ) (1.177 0.4 0.7110.4 ) 5607 m 0.4 g 0.4 9.81
1-12 解：由已知条件可得：
10 R0
4 14.247 R （ 0 1 100 A 10 B） 5 27.887 R （ 0 1 446 A 1.989 10 B）
联立以上三式可得：
R0 10Ω A 4.32 103 (1/ C ) B 6.83 107 (1/ ( C ) 2 )
如果循环为 ACBA，则（被做功）
W'
提示：有些同学分开计算每段的做功然后相加，其中 AB 段要用到积分，较为繁琐。简单的办法是根据做 功的定义 W
pdv ，循环 A-B-C-A 的净功量就是该循环所包围的三角形面积。
第二章
2-1 解：(1) 1kW h 1度电 3.6 106 J 3.6 103 kJ
故关系式为：
3
R 10 (1 4.32 103 t 6.83 107 t 2 )
1-13 解：按照功的定义 W 则有 W

V2
V1
pdV

V2
V1
pdV 0.5 106 (0.8 0.4) 2 105 J 200kJ
1-14 解：由 pV 1.3 C 可得：
W41 1390 0 1000 0 0 395 0 5kJ
2-4 解：如维持一稳定室温，则说明车间这个体系的 U 0 由 U Q W 则 W Q U Q
50 103 100 50 3 105 103 / 3600 2.833 104 W 1.02 105 kJ / h
2-2 解：(1) 由 q w u 得：
u q w r p(v2 v1 ) 2250 1.013 105 (1.763 0.001) 103 2250 178.49 2071.5kJ / kg
(2) 焓的变化为：
h (u pv ) u pv q r 2250 kJ / kg
t / o m k t / oC b 代入数据 75 100k b 20 0k b
可解得：
t / o m 0.55t / oC 20
2
1-9 解：假定新温标 N 与摄氏温标 C 之间为线性关系，即
t / N a t / C b 由已知条件有： 100 b 400 100a b 从以上二式得： a 3 b 100 故关系式为： t / N 3t / C 100 氧气处于 600 N 时： 600 100 t / C 166.67( C ) 3 T / K t / C 273.15 439.82 K
0 aln6 b 100 aln36 b 100 b 100 联立上二式得： a ln6 100 所以关系式表示为： t * lnZ 100 ln6 110ln6 当 t * 10 时，相应有： lnZ 1.1ln6 ln61.1 100 Z 61.1 7.18cm 190ln6 当 t * 90 时，相应有： lnZ 1.9ln6 ln61.9 100 1.9 Z 6 30cm
1-10 解：
5 t / F 32 设 t / C t / F t 9 5 5 则有 t 1 32 9 9 5 解上式有 t 32 40 4
按关系式 t / C 可见可出现相同数值的情况，其温度为-40
1-11 解：由已知条件有：
为维持合适室温，必须外加采暖设备，其热量为 1.02 105 kJ / h 。
2-5 解： （1） Q1 U1 W1 （2） Q2 U 2 W2
Q1 506kJ W1 506kJ U1 0kJ Q2 39.1kJ (已知条件) U 2 U1 0kJ
故有 h水
Hg hHg 13.6 103 760 10336mm 10.336m 103 水
13.6 103 760 13100mm 13.100m 789 13.6 103 760 12019mm 12.019m 860
同理 h酒精
dp gdh
0.4
（2）
1.4
将题目中 p 和 的关系式 p c
代入上式（2）可得：
1.4c d gdh
（3）
1
式（3）中 c 可由题目中所给条件求得。 对式（3）积分可得：

H
0
1.4c 0.6 d gdh
0
H
（4）
求（4）式可得： H = 5607 m （法二）由 dp gdh 有： 1.4 c 0.4 d gdh
p1V11.3 1 dV p1V11.3 ( )V 0.3 1.3 V1 V 0.3 对外作出膨胀功 85.7kJ 。 W pdV
V2
0.5 0.3
85.7 kJ
1-15 解：本可逆过程对外做功量为： W 由已知条件
p aD
pdV
a
0.4 0.4 1 W pdV aD D 2 dD 5 105 D 3 dD 5 105 (0.44 0.34 ) 3436 J 3.436kJ 0.3 0.3 2 2 2 4
p 1.5 105 5 105 Pa / m 0.3 D dV d D 3 D 2 dD 6 2
1-16 解：由图可见，由做功定义 W
pdv
则循环 ABCA 的净功量 W（对外做功） 即为该循环所包围的面积
W
1 1 AC CB v2 v1 p2 p1 2 2 1 v1 v2 p2 p1 2
W2 39.1kJ （3） U 2 0kJ
2-6 解： 设空气为理想气体
T1 T2 300 K
又 V2 L2 A
p1V1 p2V2
V2
p1 p V1 1 L1 A p2 p2
p L2 L1 1 1 L1 p2
5
195 9.8 771 1.013 105 1.911 105 1.028 105 2.94 105 Pa 0.01 760 95 9.8 771 p2 1.013 105 0.931 105 1.028 105 1.96 105 Pa 0.01 760 2.94 105 1 10 5cm 故 L2 L1 5 1.96 10
dp gdh
（要求结果在一定计算偏差内） 提示：注意在高度相差较大的情况下，不能认为密度 是一个常数，应该应用 积分进行计算。该式可通过选取一个微元薄层的大气进行受力平衡分析推导得出。
1-5 解： pc pb pv 761 750 11mmHg 1466.3Pa
而
p1
Q U W
T1 T2 ， U1 U 2 ， U 0
Q W p2 A L 1.96 105 100 5 106 98 J
2-7 解： 假设活塞上升 xcm 1. 由上题知
100 106 10 x p2V2 1.96 105 T1 300 20 10 x K p1V1 2.94 105 100 106 10 U W 2. Q 0 其中 W p2 A x 1.96 105 100 x 10 4 1960 x pV 而 U mcv T2 T1 1 1 cv T2 T1 RT1 cv ,m cv c 1 ） （ 由 v 2.5 Rm R R 0.4 T2
（2）
pc p pv 192 1.999 190kPa
（3）圆筒顶面所受的力：
F pb pv S 1.013 105 2 103 0.2252 1.58 10 4 N
1-8 o 解：设该温标为 t / m ，摄氏温标为 t / oC 由题意该温标与摄氏温标为线性关系，故得：
2-3 12 23 34 41 解： 12 Q/kJ 1390 0 -1000 0 W/kJ 0 395 0 -5 ΔU/kJ 1390 -395 -1000 5
Q12 U12 W12 1390 0 1390kJ 23 Q23 U 23 W23 U 23 395kJ 34 Q34 U 34 W34 1000 0 1000kJ 41 由 Q12 Q23 Q34 Q41 W12 W23 W34 W41 U 41 Q41 W41 5kJ
《工程热力学》教材 习题详解及简要提示
任课教师：吴晓敏， 助教：胡珊Fra bibliotek第一章
1-1 解： （法一）按照课本式（1-10） p 故有 h
gh
又物理大气压定义为： 1atm 760mmHg 133.3 760 Pa
p 133.3 760 g g 133.3 760 10.327 m 对于水： hH 2O 103 9.81 133.3 760 对于酒精： h酒精 13.089m 789 9.81 133.3 760 对于液体钠： h液体钠 12.008m 860 9.81 （法二）直接用公式 Hg g hHg 水 g h水
763 133.3 13600 9.81 0.077 0.2588 13600 9.81 0.008 103 9.81 0.60 97413 Pa 730.7 mmHg
1-4 解： （法一）取海平面为基准，对海平面上 h 米处 dh 厚的空气薄层进行受力分析： （1） ( p dp ) S gSdh pS （ S 为受力面积） 由上式可得：