工程热力学课后题答案

习题及部分解答

第一篇 工程热力学 第一章 基本概念

1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量： 答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。

2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。

3.

用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。若水柱高

mm 200，水银柱高mm 800，如图2-26所示。已知大气压力为mm 735Hg ，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ？解：根据压力单位换算

kPa

p p p p kPa

Pa p kPa

p Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==⨯=⨯==⨯=⨯=

4.

锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角 30=α，压力计中

使用3/8.0cm g =ρ

的煤油，斜管液体长度mm L 200=，当地大气压力MPa p b 1.0=，求烟

气的绝对压力（用MPa 表示）解：

MPa

Pa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -⨯==⨯⨯⨯==α

ρ

MPa p p p v b 0992.0108.7841.06=⨯-=-=-

5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中C 为压力表，读数为

kPa 110，B 为真空表，读数为kPa 45。若当地大气压kPa p b 97=，求压力表A 的读数（用kPa

表示）

kPa p gA 155=

6. 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。

（1）.取水为系统；

（2）.取电阻丝、容器和水为系统； （3）.取图中虚线内空间为系统。 答案略。

7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为MPa 4.13；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为mmHg 706。若大气压力为MPa 098.0，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力（用MPa 表示） MPa p MPa p 0039.0;0247.021==

8.测得容器的真空度

mmHg p v 550=，大气压力

MPa p b 098.0=，求容器内的绝对压力。若大气

压变为

MPa p b

102.0='，求此时真空表上的读数为多少

mmMPa

？

MPa p MPa p v

8.579,0247.0='= 9.如果气压计压力为kPa 83，试完成以下计算： （1）.绝对压力为11.0MPa 时的表压力；

（2）.真空计上的读数为kPa 70时气体的绝对压力； （3）.绝对压力为kPa 50时的相应真空度（kPa ）； （4）.表压力为MPa 25.0时的绝对压力（kPa ）。 （1）.

kPa p g 17=；

（2）.kPa p 13=； （3）.kPa p v 33=；

（4）.

kPa p 333=。

10.摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为0℃和100℃，而华氏温标则相应地取为32℉和

212℉。试导出华氏温度和摄氏温度之间的换算关系，并求出绝对零度所对应的华氏温度。

B At t F +=

将水在标准大气压下的冰点值032

和F

℃，以及沸点值100292和F ℃代入，得

⎩⎨

⎧+=+=B

A B

100212032 解该二元一次方程组，得：

32,8.1==B A 。

从而有 328.1+=t t F

当15.273-=t

℃时，有

)(7.45932_)15.273(8.1F t F -=+-⨯=

11.气体进行可逆过程，满足pV C =（C 为常数）

，试导出该气体从状态1变化到状态2时膨胀功的表达式，并在

p V -图上定性画出过程线、示出膨胀功。

答案：略

12.某气体的状态方程为g pV R T =，试导出：

（1）.定稳下气体

,p v 之间的关系；

（2）.定压下气体,v T 之间的关系； （3）.定容下气体

,p T 之间的关系。

答案：（1）.

2

1

12v v p p =；（2）.

1

2

12T T v v =；（3）.

1

2

12T T p p =。

第二章 热力学第一定律

1.一蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量为318010/q

kg h =⨯，输出功率为55000P kW

=，全厂耗煤

,19.5/m c q t h =，煤的发热量为33010/c q kJ kg =⨯。蒸汽在锅炉中吸热量2680/q kJ kg =。试

求：

（1）.该动力厂的热效率t η；

（2）.锅炉的效率B η（蒸汽总吸热量煤的总发热量）。

解：（1）.锅炉中蒸汽吸热量

)

(1034.1)/(1082.42680101805

8

3kW h kj q q m H ⨯=⨯=⨯⨯=⋅=Φ

热效率

%4110

34.155000

5

=⨯=Φ=

H t P η （2）.锅炉效率

B

H

B ΦΦ=

=

煤的总放热量蒸汽总放热量η

%

5.8210625.11034.1)

(10625.13600

1030105.195

5

53

3,=⨯⨯=ΦΦ=⨯=⨯⨯⨯=⋅=ΦB H c c b B kW q q η 2.系统经一热力过程，放热8kj 对外做功26kJ 。为使其返回原状态，对系统加热6kJ ，问需对系统作功多少？

解：由W U Q

+∆=得

)(34268kj W Q U -=--=-=∆

对于返回初态的过程

kj

U Q W kj

U U 2834634-=-='∆-='=∆-=∆