工程热力学01章习题提示与答案

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1、·5·第一章基本概念及定义习题提示与答案第一章基本概念及定义1-1试确定表压力为0.1 kPa时U形管压力计中的液柱高度差。(1)液体为水,其密度为1 000 kg/m3;(2)液体为酒精,其密度为789 kg/m3。提示:表压力数值等于U形管压力计显示的液柱高度的底截面处液体单位面积上的力,。答案:(1)(2)。图1-17斜管压力计工作示意图1-2测量锅炉烟道中真空度时常用斜管压力计。如图1-17所示,若=30°,液柱长度l=200 mm,且压力计中所用液体为煤油,其密度为800 kg/m3,试求烟道中烟气的真空度为多少mmH

2、2O(4 ℃)。提示:参照习题1-1的提示。真空度正比于液柱的“高度”。答案:。1-3在某高山实验室中,温度为20 ℃,重力加速度为976 cm/s2,设某U形管压力计中汞柱高度差为30 cm,试求实际压差为多少mmHg(0 ℃)。提示:描述压差的“汞柱高度”是规定状态温度t=0℃及重力加速度g=980.665cm/s2下的汞柱高度。答案:Δp=297.5mmHg(0℃)。1-4某水塔高30 m,该高度处大气压力为0.098 6 MPa,若水的密度为1 000 kg/m3,求地面上水管中水的压力为多少MPa。提示:地面处水管中水

3、的压力为水塔上部大气压力和水塔中水的压力之和。答案:。1-5设地面附近空气的温度均相同,且空气为理想气体,试求空气压力随离地高度变化的关系。又若地面大气压力为0.1 MPa,温度为20 ℃,求30 m高处大气压力为多少MPa。提示:→,为地面压力。答案:。1-6某烟囱高30 m,其中烟气的平均密度为0.735 kg/m3。若地面大气压力为0.1 MPa,温度为20 ℃,现假设空气密度在烟囱高度范围内为常数,试求烟囱底部的真空度。提示:烟囱底部真空度为该处压力与大气压力之差;烟囱顶部处的内部烟气压力与该处外部空气压力相等。不同高度

4、处流体的压差为ρΔhg。·5·第一章基本概念及定义答案:烟囱内底部的真空度。图1-181-7 设一容器被刚性壁分为两部分,如图1-18示,在容器不同部位装有压力表,若压力表A的读数为0.19MPa,压力表B的读数为0.12MPa,大气压力为0.1MPa,试确定压力表C的读数以及容器两部分内气体的绝对压力。提示:压力表B位于容器Ⅱ中,其“当地大气压”为容器Ⅱ的压力。答案:pg,C=0.07MPa,pⅠ=0.29MPa,pⅡ=0.29MPa。1-8某容器中储有氮气,其压力为0.6 MPa,温度为40 ℃。设实验消耗1 kg氮气,且温

5、度降为30 ℃时容器中压力降为0.4 MPa。试求该容器的容积。提示:实验前后容器内的气体均为理想气体状态。答案:V=0.4973m3。1-9利用真空泵为某设备抽真空,真空泵每分钟的吸气量为0.5 m3。若设备中空气压力已达到0.1 mmHg,温度为-30 ℃,试求每分钟真空泵可吸出空气的质量。提示:真空泵吸入气体的状态可看做与设备中的空气状态相同,且气体为理想气体。答案:m=0.0955g。1-10有两个容器,容器A的容积为0.3 m3,其中充有压力为0.6 MPa、温度为60 ℃的氮气;容器B为真空。连通两容器,使氮气由容器

6、A流入容器B,并且容器B中压力达到0.15 MPa、温度为20 ℃时,容器A中的压力降到0.4 MPa,温度为50 ℃。试求容器B的容积。提示:连通后容器B中的气体质量应为连通前后容器A的气体质量之差,且连通前后两容器内的气体均可看做理想气体。答案:VB=0.33m3。1-11有一储气筒,其容积为9.5 m3,筒内空气压力为0.1 MPa、温度为17 ℃。现用压气机向筒内充气,压气机每分钟吸气0.2 m3,大气温度为17 ℃,压力为0.1 MPa,试求筒内压力达到0.7 MPa、温度仍为17 ℃时所需的时间。提示:充气前后储气筒

7、内的气体均可当做理想气体处理,且压气机入口处的空气状态可看做与大气状态相同。答案:。1-12输气管道采用压气机加压,设进气的压力为0.1 MPa、温度为20 ℃,而要求每分钟输出压力为0.3 MPa、温度不高于60 ℃的气体80 m3,现有吸气量为每分钟8 m3的压气机,问需用多少台?提示:压气机输出气体的质量取决于其气体进口状态。·5·第一章基本概念及定义答案:n=26.4,取整数为27台。1-13一刚性容器内储有压缩空气0.1 m3,其压力为0.4 MPa。一橡皮气球内储有0.1 m3的压力为0.15 MPa的空气。两者的温

8、度和环境温度相同,均为25 ℃。现把两者连通,使刚性容器内的空气流入橡皮气球,直至两者压力相同。若橡皮气球的压力正比于其容积,试求空气温度仍为25 ℃时的最终平衡压力及气球的容积。提示:刚性容器与橡皮气球连通前后其中空气质量不变;橡皮气球的压力正比于其容积,即;

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