工程热力学习题解答

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1、第一章热力学基本概念1.1华氏温标规定，在1atm下纯水的冰点时32°F。汽点是212°F（°F是华氏温标单位的符号）。若用摄氏温度计与华氏温度计量同一物体，有人认为这两种温度计的读数不可能出现数值相同的情况，你认为对吗？为什么？解：华氏温度与摄氏温度的换算关系所以，此观点是错误的。从上式可知当摄氏温度为-40℃的时候，两种温度计的读数相同。1.2在环境压力为1atm下采用压力表对直径为1m的球形刚性容器内的气体压力进行测量，其读数为500mmHg，求容器内绝对压力（以Pa表示）和容器外表面的（以N表示）。解：1atm=1013

2、25Pa，500mmHg=500×133.3224Pa=66661.2Pa容器内绝对压力P=Pe+Pb=101325Pa+66661.2Pa=167986.2Pa容器外表面的压力1.3容器中的表压力Pe=600mmHg，气压计上的水银柱高为760mm，求容器中绝对压力（以Pa表示）。如果容器中绝对压力不变，而气压计上水银柱高度为755mm，求此时压力表上的读数（以Pa表示）是多少？解：容器中绝对压力P=Pe+Pb=600mmHg×133.3224Pa+760mmHg×133.3224Pa=1.81×105Pa压力表上的读数Pe=

3、P-Pb=1.81×105Pa-755mmHg×133.3224Pa=8.03×104Pa1.4用斜管压力计测量锅炉尾部烟道中的真空度（习题1.4图）管子的倾斜角α=30°，压力计中使用密度ρ=1.0×103kg/m3的水，斜管中液柱长l=150mm。当地大气压Pb=755mmHg，求尾部烟道中烟气的真空度（以mmH2O表示）及绝对压力（用Pa表示）。解：倾斜式压力计上读数即烟气的真空度Pv=ρglsin30°=150×10-3m×1.0×103kg/m3×9.81m/s2=150×9.81Pa而，Pv=150mmH2O烟气的绝

4、对压力P=Pb-Pv=755×13.595mmH2O/mmHg-150mmH2O=10114.2mmH2O=0.9922×105Pa1.5气缸中封有空气，出态为P1=0.2MPa，V1=0.8m3，缓慢无摩擦压缩到V2=0.4m3，试分别求一下过程中环境对气体做出膨胀功：1）过程中PV=常数；2）PV2=常数；3）过程中气体按P=(0.2+0.5V)×106Pa压缩到Vm=0.6m3，在维持压力不变，压缩到V2=0.4m3。解：1）2)3)P1=(0.2+0.5×0.6)×106Pa=0.5×106PaW=W1+W2=-0.11

5、×106-0.1×106=-0.21×1061.1测得某汽油机气缸内燃气的压力与气缸容积的对应值如习题1.6表表示，求在该过程中燃气膨胀所做的功。p/MPa1.6651.0690.7240.5000.3960.3170.2450.1930.103V/cm3114.71163.87245.81327.74409.68491.615736.55655.48704.64解：1.2有一绝对真空的钢瓶，当阀门打开时，在大气压力pb=1.013×105Pa的作用下，有容积为0.5m3的空气输入钢瓶，求大气对输入钢瓶的空气所做的功。解：W=P

6、0V=1.013×105Pa×0.5m3=5.065×104J1.3把压力为700kPa，温度为5℃的空气装于0.5m3的容器中，加热容器中的空气温度升至115℃。在这个过程中，空气由一小洞漏出，使压力保持在700kPa，试求热传递量。解：p1v1=m1RgT1→m1=p1v1/RgT1=700000×0.5/287×(5+217)=5.49kgp2v2=m2RgT2→m2=p2v2/RgT2=700000×0.5/287×(115+217)=3.67kg泄露的空气质量m=m1-m2=5.49kg-3.67kg=1.82kg单位

7、质量空气漏出时的热量传递q=1.4一蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量mD=550kg/s，输出功率P=6000kW，全厂耗煤mG=5.5kg/s，煤的发热量qL=3×104kJ/kg。蒸汽在锅炉中的吸热量q=2800kJ/kg。求：①该动力厂的热效率ηt；②锅炉的效率ηB（蒸汽总吸热量/煤的总发热量）。解:〉1？1.1据统计资料，某蒸汽动力厂平均每生产1kW·h电耗标煤0.385kg。若使用的煤的发热量为3×104kJ/kg，试求蒸汽动力厂平均热效率ηt。解：1.2某房间冬季通过墙壁和窗户向外散热36000kJ/h，房内有4只60W的

8、电灯照明，其他家电耗电约100W。为维持房间内温度不变，房主采用制热系数为4.3的空调来制热，你认为至少应该采用多大功率的空调？解：热泵供暖功率为因故第二章工质的热力性质2.1已知氧气的摩尔质量为M=32×10-3kg/mol，试求：①氮气的摩尔气体常数R0；②