工程热力学习题集

第一章基本概念及定义

1、确定与1bar压力相当的液柱高度，假定测压流体为酒精（其密度为）。

2、如果气压计压力为83kPa，试完成以下计算：

绝对压力为0.15Mpa时的表压力；

真空计上读数为500mm水银柱时的气体的绝对压力；

绝对压力为0.5bar时相应的真空度（mbar）；

表压力为2.5bar时的绝对压力（kPa）。

3、水银压力计测量容器中气体的压力时，为避免水银蒸发，在水银柱上加一

段水，水柱高900mm，如图1－17所示。当时当地气压计上水银柱高度为

Pb=755mm，求容器内气体的绝对压力为多少MPa和多少at？

4、测冷凝器中压力的真空计上水银柱高度为PV=600mm，气压计上水银柱的

高度为Pb=755mm，求容器中气体的绝对压力为多少MPa和多少at？又若冷凝器内气体压力保持不变，而大气压力变化到Pb'=770mm水银柱，问此时真空表上的读数有变化吗？如果有，变为多少？

5、锅炉烟道中的烟气压力常用上部开口的斜管测量，如图1－18所示。若

已知斜管倾角，压力计中使用

的煤油，斜管中液柱长度L=200mm，当地大气压力

=0.1Mpa。求烟气的绝对压力（用Mpa及at表示）。

解：

烟气的绝对压力

6、容器被一刚性壁分s为两部分，在容器的不同部位安装有压力计，如图1－19所示。压力表B上的

读数为75kPa，表C上的读数为0.11Mpa。如果大气压力为97kPa，试确定表A上的读数，及容器

两部分内气体的绝对压力。

7、上题中，若表C为真空计，读数为24kPa，表B读数为36kPa，试确定

表A的读数（Mpa）。

8、实验设备中空气流过管道，利用压差计测量孔板两边的压差。如果使用

的是水银压差计，测得液柱高为300mm，水银密度为

图1-20），试确定孔板两边的压差。

9、气体盛在A,B两气缸内，用一个具有不同直径的活塞联在一起，如图

1-21。活塞的质量为10kg，气体在缸A内的压力为

，试计算气缸

B

解：通过活塞作用在气缸B内气体上的总力为

10、气体初态为，在压力为定值的条件下膨胀到

，求气体膨胀作的功。

11、某气缸内盛气体，缸内活塞自重2kgf，面积为，上方压

有质量为m的重物。上述系统处于平衡时，测得缸内气体表压力为0.2Mpa，求活塞上重物的质量m。

12、一个温度标尺，单位为“米制度”，用“”表示。在此温度

标尺上选取水的冰点和汽点分别为100及1000。

（1）如果标尺是线性的，试导出该温度标尺的温度与

相应的摄氏温标上的读数间的关系；

（2）在此新的温标尺上，热力学温标的绝对零度所对应的读数为多少？

13、一个新的温度标尺[我们称之为热力学度（）这样定义：

水的冰点和汽点分别取为10及

210。

（1）如果温度标尺是线性的，试导出该温度标尺的温度

与相应的摄氏温标上的读数间的关系；

（2）若此温标上的读数为0，则绝对温度为多少K？

14、理想气体状态方程式为pv=RT，试导出：

（1）定温下气体p,v间的关系；

（2）定压下气体v,T间的关系；

（3）定容下气体p,T间的关系。

15、把压送到容积为

得贮气罐里，气罐内起始表压力

，终了时的表压力

，温度由

增加到。试求被压入的

的质量。当时当地大气压

。

解：充气前气罐内气体绝对压力

充气后气体压力p2

CO2的充气常数

充气后气体质量m2压入气罐内气体质量

第二章热力学第一定律

1、0.5 kg的气体，在气缸活塞机构中由初态=0.7Mpa、

＝0.02，准静膨胀到

。试确定在下列各过程中气体完成的功量及比功量：

（1）定压过程；（2）＝常数。

2、为了确定高压下稠密气体的性质，取2kg气体在25MPa下从350K定压

加热到370K。气体初终状态下的容积分别为0.03及

0.035，加入

气体的热量为700kJ，试确定初终状态下的内能之差。

3、气体在某一过程中吸入热最量12kcal，同时内能增加了20kcal，问

此过程是膨胀过程还是压缩过程？对外交换的功量为多少？

4、1kg空气由＝1MPa、

＝500 膨胀到

＝0.IMPa、

＝500 ，得到热量5O6kJ,作膨胀功506kJ。又，在同一初态及终态间作第二次膨胀，仅加入热量39.1kJ，求：

（1）第一次膨胀中空气内能增加多少？

（2）第二次膨胀中空气内能增加多少？

（3）第二次膨胀中空气作了多少功？

解：取空气为闭系

（1）第一次膨胀中空气内能的变化量

（2）第二次膨胀中空气内能的变化量

由于在同一储态及终态作第二次膨胀，而内

能为整函数，故

（3）第二次膨胀中空气作容积变化功W2

5、闭系中实施某过程，试填补表中空缺之数：

6、其气体服从状态方程

p(v-b)=R T。式中，R为气体常数，b为另一常数，且对于任何v存在0＜b ＜v。（a）试导出每千克气体从初始容积

膨胀到终态容

积所作准静

功的表达式；（b）如果气

体是理想气体，进行同样

的过程所作的功是多些

还是少些？

7、如图2－25所示，某封闭系统沿a－c－b途径由状态a变化到状态b

时,吸入热量84kJ，对外作功32kJ。

（1）若沿途径a一d-b变化时对外作功10kJ，求此时进入系统的热量。

（2）当系统沿曲线途径从b返回到初始状态a时，外界对系统作功20kJ。

求此时系统与外界交换热量的大小和方向。