工程热力学课后题包括答案.doc

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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

200mm，水银柱高 800mm，如图2-26 所示。已知大气压力为 735mm Hg，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

p

H 2O 200 9.80665 1.961 103 1.96.kPa

p Hg 800 133.32 1.006 105 Pa 106.6kPa

p p b ( p H2O p Hg ) 98.0 (1.961 106.6) 206.6kPa

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 ，压力计中

使用0.8g / cm3的煤油，斜管液体长度L 200mm，当地大气压力p b0.1MPa ，求烟

气的绝对压力（用MPa 表示）解：

p L g sin

200 0.8 9.810.5

784.8Pa 784.8 10 6 MPa

p p b p v0.1 784.8 10 60.0992 MPa

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

110kPa ， B 为真空表，读数为 45kPa 。若当地大气压p b97kPa ，求压力表A的读数（用kPa 表示）p gA155kPa

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13.4MPa；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，

其读数为 706mmHg 。若大气压力为0.098MPa，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）p10.0247M P a; p20.0039 M P a

8. 测得容器的真空度p v550mmHg ，大气压力 p b0.098MPa ，求容器内的绝对压力。若大气

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压变为p b0.1 0M2 P a，求此时真空表上的读数为多少mmMPa ？

p0.0247 MPa , p v 579.8MPa

9.如果气压计压力为 83kPa ，试完成以下计算：

（1）. 绝对压力为0.1MPa1时的表压力；

（2）. 真空计上的读数为70kPa时气体的绝对压力；

（ 3） .绝对压力为50kPa时的相应真空度（kPa ）；

（ 4） .表压力为0.25MPa时的绝对压力（kPa ）。

（ 1） . p g 17 kPa ；

（2 ）. p 13kPa ；

（3 ）. p v 33kPa ；

（4 ）. p 333kPa 。

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。

t F At B

将水在标准大气压下的冰点值32 F和 0 ℃，以及沸点值292 F和100 ℃代入，得

32 0 B

212 100A B

解该二元一次方程组，得： A 1.8, B 32 。

从而有t F 1.8t 32

当 t 273.15℃时，有

t F 1.8 ( 273.15 _) 32 459.7( 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pV R g 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。

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答案：（ 1） . p

2 v

1 ；（ 2）.

v

2 T

2 ；（ 3） . p2

T

2 。

p1 v2 v1 T1 p1 T1

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q 180 103 kg / h ，输出功率为P55000kW ，全厂耗煤q m,c 19.5t / h ，煤的发热量为q c30 103 kJ / kg 。蒸汽在锅炉中吸热量q2680kJ / kg 。试求：

（ 1）.该动力厂的热效率t ；

（ 2）.锅炉的效率 B （蒸汽总吸热量煤的总发热量）。

解：（1）. 锅炉中蒸汽吸热量

H q m q 180 103 2680

4.82 108 ( kj / h) 1.34 105 (kW)

热效率

P 55000

41% t

1.34 10 5

H

（2 ）.锅炉效率

蒸汽总放热量B煤的总放热量H B

B q

b,c

q

c 19.5 103 30 10 3 1.625 10 5 (kW )

3600

H 1.34 10 5 82.5%

1.625 105

B

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 Q U W 得

U Q W8 2634(kj )

对于返回初态的过程

U U34kj

W Q U 6 3428kj