热工基础答案

热工基础答案

第一章

1-1 解：

kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-

1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=

2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=

3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=

4. kPa bar p p p b v 6.50506.0

5.000

6.1==-==-

1-2

图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。由于有引风机的抽吸，锅炉设

备的烟道中的压力将略低于大气压力。如果微压机的斜管倾斜角︒=30α， 管内水 解：根据微压计原理，烟道中的压力应等于环境压力和水柱压力之差

mmHg Pa gh p 35.79805.0102008.91000sin 3==⨯⨯⨯⨯=-αρ＝水柱

mmHg p p p b 65.74835.7756=-=-=水柱

1-3

解：

bar p p p a b 07.210.197.01=+=+= bar p p p b 32.075.107.212=-=-= bar p p p b C 65.032.097.02=-=-=

1－4 解：

kPa H p p p b 2g mm 15745760＝＝－＝＝汞柱真空室- kPa p p p a 36236021=+=+=真空室

kPa p p p b 19217036212=-=-= kPa p p p b c 1902192=-=-=真空室

kN A p p F b 8.150.45π4

1

133.3745)(2=⨯⨯⨯

⨯=-=真空室 1-4

解：

bar mmHg p p p p b 11.215828003.133/81.9300760=⨯+=＝＋＋＝＋汞柱水柱

1-5

解：由于压缩过程是定压的，所以有

KJ V V p pdV W V V 200)4.08.0(105.0)(6212

1

=-⨯⨯=-==⎰

1-6 解：改过程系统对外作的功为

⎰

⎰=--===--0.5

0.3

3.013

.023.1111.3

3.115

.03

.02585.)(0.3

V W 1kJ V V V p dV V p pdV

1-7

解：由于空气压力正比于气球的直径，所以可设cD p =，式中c 为常数，D 为气球的直径，由题中给定的初始条件，

可以得到：

5000003

.015000011====

D p D p c 该过程空气对外所作的功为

kJ D D c dD D c D cDd pdV W D D D D V V 36.34)3.04.0(50000008

1

)

(8

121)61(4441423321

2121=-⨯⨯=-====⎰⎰⎰ππππ

1-8 解：（1）气体所作的功为：

⎰⨯=⨯+=0.30.1

46101.76d 100.04)(0.24J V V W

（2）摩擦力所消耗的功为：

J L f W 10000.1)(0.32

.01000

Δ=-⨯=

＝摩擦力 所以减去摩擦力消耗的功后活塞所作的功为：

J W W W 41066.1⨯-＝＝摩擦力活塞

1-9 解：由于假设气球的初始体积为零，则气球在充气过程中，内外压力始终保持相等，恒等于大气压力0.09MPa ，所以气体对外所作的功为：

J V p W 56108.121009.0⨯=⨯⨯==∆

1-11 解：确定为了将气球充到2m 3的体积，贮气罐内原有压力至少应为（此时贮气罐的压力等于气球中的压力，同时等于外界大气压b p ）

Pa V V p V V p p 551121121101.82

2)(2100.92)(2)(⨯=+⨯⨯=+=+=

前两种情况能使气球充到2m 3

J V p W b 55101.82100.9Δ⨯=⨯⨯==

情况三:

3333.309

.02

15.0m p V p V b =⨯=贮气罐贮气罐气球＋贮气罐＝

所以气球只能被充到3

333.12333.3m V ＝－＝气球的大小，故气体对外作的功为：

J W 55101.231.33100.9⨯=⨯⨯=

第二章

习 题

2-1 解：kJ U Q W 308050Δ-=-=-= ，所以是压缩过程 2-2 解：kJ Q W Q W 145012006502000放压吸膨=-+=-+= 2-3

解：h J Q U /107.23600102Δ6

3

⨯=⨯⨯==

2－4解：状态b 和状态a 之间的内能之差为：

kJ W Q U U U a b ab 6040100Δ=-=-=-=

所以，a-d-b 过程中工质与外界交换的热量为：

kJ W U Q ab b d a 802060Δ=+=+=--

工质沿曲线从b 返回初态a 时，工质与外界交换的热量为：

kJ W U W U U Q ab b a a b 903060Δ-=--=+-=+-=-

根据题中给定的a 点内能值，可知b 点的内能值为60kJ ，所以有:

kJ U U U d b ad 204060=-=-=∆

由于d-b 过程为定容过程，系统不对外作功，所以d-b 过程与外界交换的热量为：

kJ U U U Q db b d b d 20=∆=-=-

所以a-d-b 过程系统对外作的功也就是a-d 过程系统对外作的功，故a-d 过程系统与外界交换的热量为：

kJ W U W U U Q b d a ad d a a d d a 60)20(40=--=-∆=--=----

2－5

2-5

解：由于汽化过程是定温、定压过程，系统焓的变化就等于系统从外界吸收的热量，即汽化潜热，所以有：

kg kJ q h /2257Δ==

内能的变化为：

kg

kJ v v p h pv h u /20881.674)(0.001101.012257)

()(Δ2

12=-⨯⨯+=--∆=∆-∆=

2-6

解：选取气缸中的空气作为研究的热力学系统，系统的初压为：

Pa A G p p b 54511102.939101009.8195101.028⨯=⨯⨯+⨯=+

=- 当去掉一部分负载，系统重新达到平衡状态时，其终压为：

Pa A G p p b 5

4522101.95910

1009.895101.028⨯=⨯⨯+⨯=+

=- 由于气体通过气缸壁可与外界充分换热，所以系统的初温和终温相等，都等于环境温度即：

021T T T ==