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；