工程热力学第1章习题答案

第1章 基本概念

1-1 为了环保，燃煤电站锅炉通常采用负压运行方式。现采用如图1-16所示的斜管式微压计来测量炉膛内烟气的真空度，已知斜管倾角α=30º，微压计中使用密度ρ=1000kg/m 3的水，斜管中液柱的长度l =220mm ，若当地大气压p b =98.85kPa ，则烟气的绝对压力为多少Pa ？

图1-16 习题1-1

解：大气压力98.85kPa 98850Pa b p ==

真空度3sin 1000kg/m 9.81N/kg 0.22m 0.51079.1Pa v p gl ρα==×××=

烟气的绝对压力98850Pa 1079.1Pa 97770.9Pa b v p p p =−=−=

1-2 利用U 形管水银压力计测量容器中气体的压力时，为了避免水银蒸发，有时需在水银柱上加一段水，如图1-17所示。现测得水银柱高91mm ，水柱高20mm ，已知当地大气压p b =0.1MPa 。求容器内的绝对压力为多少MPa ？

图1-17 习题1-2

解：容器内的压力高于大气压力，因此绝对压力b e p p p =+

表压力291mmHg+20mmH O 91133.3Pa 209.81Pa 0.0123MPa e p ==×+×≈

大气压力0.1MPa b p =

容器内的绝对压力0.1MPa 0.0123MPa 0.1123MPa b e p p p =+=+=

1-3 某容器被一刚性隔板分为两部分，在容器的不同部位安装有压力计，其中压力表B

放在右侧环境中用来测量左侧气体的压力，如图1-18所示。已知压力表B 的读数为80kPa ，压力表A 的读数0.12MPa ，且用气压表测得当地的大气压力为99kPa ，试确定表C 的读数，及容器内两部分气体的绝对压力（以kPa 表示）。如果B 为真空表，且读数仍为80kPa ，表C 的读数又为多少？

图1-18 习题1-3

解：（1）容器左侧（A ）的绝对压力,99kPa 120kPa 219kPa b e A p p p =+=+=A

压力表B 的读数为容器左侧（A ）的绝对压力A p 和容器右侧（C ）的绝对压力C p 之差，因此,e B C p p p =−A ，得,219kPa 80kPa 139kPa C e B p p p =−=−=A

同时,b e C p p p =+C ，可得压力表C 的读数为,139kPa 99kPa 40kPa e C p =−=

（2）如果表B 为真空表，则,v B A p p p =−C ，得299kPa C p =，因此压力表C 的读数为,200kPa e C p =

1-4 如图1-19所示，容器A 放在B 中，用U 形管水银压力计测量容器B 的压力，压力计的读数为L =20cm ，测量容器A 的压力表读数为0.5MPa ，已知当地大气压力p b =0.1MPa ，试求容器A 和B 的绝对压力。

图1-19 习题1-4

解：容器B 的绝对压力6

,0.110Pa 200133.3Pa 0.127MPa b e B p p p =+=×+×≈B

测容器A 压力表的读数,e A p 为容器A 的绝对压力A p 和容器B 的绝对压力B p 之差，因此,e A B p p p =−A ，得容器A 的绝对压力0.5MPa 0.127MPa 0.627MPa p =+=A

1-5 凝汽器的真空度为710mmHg ，气压计的读数为750 mmHg ，求凝汽器内的绝对压

力为多少kPa ？若凝汽器内的绝对压力不变，大气压力变为760 mmHg ，此时真空表的读数有变化吗？若有，变为多少？

解：凝汽器内的绝对压力750mmHg 710mmHg 40mmHg 5.332kPa b v p p p =−=−==

凝汽器中的绝对压力保持不变，大气压力变化时，真空表读数有变化，

真空表读数变为760mmHg 40mmHg 720mmHg v b p p p =−=−=

1-6 在英、美等国在日常生活和工程技术上还经常使用华氏温标(英制单位)t F.。.在1标

()2

1222411510J 2V V a W pdV aV b dV V bV ⎛⎞==+=+=−×⎜⎟⎝⎠∫∫ 在p -V 图上表示此压缩过程：