工程热力学第四章答案

工程热力学第四章答案

【篇一：工程热力学答案(第四版严家騄著含第六章)】

考题

1、如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变，对吗？答：不对。因为压力表的读书取决于容器中气体的压力

和压力表所处环境的大气压力两个因素。因此即使容器中的气体压

力保持不变，当大气压力变化时，压力表的读数也会随之变化，而

不能保持不变。

2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系

答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与

外界没有能、质交换，但不排除有恒定的外场如重力场作用）的情

况下，宏观性质不随时间变化，即热力系在没有外界作用时的时间

特征-与时间无关。所以两者是不同的。如对气-液两相平衡的状态，

尽管气-液两相的温度，压力都相同，但两者的密度差别很大，是非

均匀系。反之，均匀系也不一定处于平衡态。

但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。如对于

处于平衡状态下的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作用，那么内部各处的各种性质都

是均匀一致的。

3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的？

答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，

意味着平衡被破坏，所以二者是有矛盾的。对一个热力系来说，或

是平衡，静止不动，或是运动，变化，二者必居其一。但是二者也

有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件地统一在

一起了。这个条件就是：在内部平衡过程中，当外界对热力系的作

用缓慢得足以使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。

4、“过程量”和“状态量”有什么不同？

答：状态量是热力状态的单值函数，其数学特性是点函数，状态量

的微分可以改成全微分，这个全微分的循环积分恒为零；而过程量

不是热力状态的单值函数，即使在初、终态完全相同的情况下，过

程量的大小与其中间经历的具体路径有关，过程量的微分不能写成

全微分。因此它的循环积分不是零而是一个确定的数值。

习题

1-1 一立方形刚性容器，每边长 1 m，将其中气体的压力抽至 1000 pa，问其真空度为多少毫米汞柱?容器每面受力多少牛顿？已知大气

压力为 0.1mpa。

[解]：(1) pv?pb?p?(0.1?106pa?1000pa)/133.3224?742.56mmhg b?p)(2) f?a?p?a(p

?1m2?(0.1?106pa?1000pa)?99000n

1-2 试确定表压为0.01mpa时u型管压力计中液柱的高度差。

(1)u型管中装水，其密度为1000kg/m3；

(2)u型管中装酒精，其密度为789kg/m3。

[解]：由（1-6）式，pg=?g?z，得到?z=

(1) ?z水pgg 0.01?106???1.0197m?1019.7mm ?水

g10?9.80665pg

0.01?106

???1.2494m?1292.4mm ?酒精g789?9.80665pg(2) ?z酒精

?此题目的目的是练习如果通过u型管压力计的液柱高度差计算表

压力。

1-3 用u型管测量容器中气体的压力。在水银柱上加一段水图(1-12)，测得水柱度850mm，汞柱度520mm。当时大气压力为755mmhg，问容器中气体的绝对压力为若干？

[解] ：水柱高，汞柱高级大气压力之间之和即为容器中气体的

绝对压力，但各种压力单位要经过换算。

p?ph2o?phg?b

?850?9.806375?(520?955)?133.3224

?178320pa?1.7832bar

图1-12

1-4 用斜管式压力计测量锅炉管道中烟气的真空度。管子的倾

角??30?，压力计中使用密度为800kg/m3的煤油。倾管中液柱长度为l=200mm。当时大气压力b=745mmhg，问烟气的真空度为若干

毫米汞柱？绝对压力为若干毫米汞柱？

[解]： (1) 根据式(1-6)式有

pv???

g??lsin30?

?800?9.80665?0.2?0.5

=784.5pa=80mmh2o

(2) 根据(1-5)式有

p?b?pv?745?784.5?750062?10?3

?739.12mhg 图 1-13

? 此题目的练习真空度，绝对压力，表压之间的关系及压力单位之间的换算关系。

1-5 气象报告中说，某高压中心气压是1025毫巴。他相当于多少毫米汞柱？它比标准大气压高出多少毫巴？

[解] ：p?1025mbar?1.025bar?1.025?750.062?768.81mmhg

?p?p?p标

准?768.81?760=8.81mmhg=8.81/0.750062=11.75mbar 或

?p?p?p标准?1.025?1.01325?0.01175bar?11.75mbar

? 此题目的练习压力单位换算

1-6 有一容器，内装隔板，将容器分成a、b两部分 (图

1-14)。容器两部分中装有不同压力的气体，并在a的不

同部位安装了两个刻度为不同压力单位的压力表。已测得1、2两个压力表的表压依次为 9.82 at 和 4.24 atm。当时大气压力为 745 mmhg。试求a、b二部分中气体的绝对压力 (单位用mpa)。

[解]：

pa?pb?pg1?745mmhg?133.3324?10?6mpa?9.82at?0.0098065m pa

?0.0983mpa?0.963mpa

?1.0623mpa

?pa?pg2?pb

?pb?pa?pg2?1.0623mpa?4.24atm?0.10325mp

=0.6327mpa

? 1-7 从工程单位制水蒸气热力性质表中查得水蒸汽在500

力和比内能各为若干?

[解]：在国际单位制中，这时水蒸汽的压力为： c,100at时的比容和比焓为：v=0.03347m3/kg, h=806.6kcal/kg。在国际单位制中，这时水蒸汽的压

p=100 9.80665 104=9806650pa=9.80665mpa

由焓的表达式 h?u?apv得u?h?apv

u?h?apv

?806.6-100 104 0.03347/426.936

=728.30kcal/kg

=728.30?4.1868

?3049.25kj/kg

或

u?h?pv