工程热力学习题解答（冯青 李世武 张丽主编）

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1、工程热力学习题解答第1章基本概念1-1体积为2L的气瓶内盛有氧气2.858g，求氧气的比体积、密度和重度。−3V2×103解：氧气的比体积为v===0.6998m/kg−3m2.858×10−3V2.858×1013密度为ρ====1.429kg/m−3m2×10v3重度γ=ρg=1.429×9.80665=14.01N/m1-2某容器被一刚性器壁分为两部分，在容器的不同部分安装了测压计，如图所示。压力表A的读数为0.125MPa，压力表B的读数为0.190MPa，如果大气压力为0.098MPa，试确定容器两部分气体的绝

2、对压力可各为多少？表C是压力表还是真空表？表Ｃ的读数应习题1-2图是多少？解：设表A、B、C读出的绝对压力分别为p、p和p。ABC则根据题意，有容器左侧的绝对压力为p=p=p+p=0.098+0.125=0.223MPa左AbgA又∵容器左侧的绝对压力为p=p=p+p左BCgB∴p=p−p=0.223−0.190=0.033MPa＜pC左gBb∴表C是真空表，其读数为p=p−p=0.098−0.033=0.065MPavCbC则容器右侧的绝对压力为p=p−p=0.098−0.065=0.033MPa右bvC1-3上题中，

3、若表A为真空表，其读数为24.0kPa，表B的读数为0.036MPa，试确定表C的读数。解：则根据题意，有容器左侧的绝对压力为p=p=p−p=0.098−0.024=0.074MPa左AbvA若表B为压力表，则容器左侧的绝对压力为p=p=p+p左BCgB∴p=p−p=0.074−0.036=0.038MPa＜pC左gBb∴表C是真空表，其读数为p=p−p=0.098−0.038=0.060MPavCbC则容器右侧的绝对压力为p=p−p=0.098−0.060=0.038MPa右bvC若表B为真空表，则容器左侧的绝对压力为

4、p=p=p−p左BCvB∴p=p+p=0.074+0.036=0.110MPa＞pC左vBb∴表C是压力表，其读数为p=p−p=0.110−0.098=0.012MPagCCb1-4由于水银蒸气对人体组织有害，所以在水银柱面上常注入一段水，以防止水银蒸气发生。如图所示，U形管中的水银柱高度为zHg=700mm，水银柱液面上的水柱高度为zH2O=50mm。若大气压力p=745mmHg，试求另一端气体的b绝对压力为多少？（注：实验设备中Ｕ形管的两边水银柱的上面都要注入一段水，以防止水银蒸气的发生。这时，两段水的高度就可以不必

5、计算了。）解：p=p+p=p+ρgz+ρgzabsbgbH2OH2OHgHg=745×133.322+50×9.80665+700×133.322习题1-4图=193140.6Pa=0.1931406MPa1-5水银温度计浸在冰水中时的水银柱长度为4.0cm，浸在沸水中时的水银柱长度为24.0cm。试求：1）在室温为22℃时水银柱的长度为多少？2）温度计浸在某种沸腾的化学溶液中时，水银柱的长度为25.4cm，求溶液的温度。解：假设水银柱长度随温度线性增加。则∆t1001℃间隔的水银柱长度为==5.00℃/cm∆z24−4

6、∆t1）在室温为22℃时水银柱的长度为z+t/=4+22/5=8.4cm0∆z∆t2）水银柱的长度为25.4cm时，溶液的温度为t=(z−z)×=(25.4−4)×5=107℃0∆z1-6如图所示，一垂直放置的汽缸内存有气体。该汽缸活塞质量2为4kg，活塞面积为45cm，与活塞相连接的弹簧处于被压缩状态，其弹力为60N。若大气压力为98kPa，试求汽缸内气体的压力。解：取活塞为研究对象，对其列力平衡方程得pA=pA++mg+Fb弹则p=pb+(mg+F弹)/A=98×103+(4×9.80665+60)/(45×10−4

7、)习题1-6图=120050Pa=120.05kPa1-7假定大气温度维持在20℃，密度ρ=p/RgT，其中，Rg=287J/(kg﹒K)，压力的单位是帕，温度的单位是热力学温度。若地面大气压力为0.1MPa，试求取地面1000m处高空的2压力。反过来，当压力计读数为80kPa时，高度是多少？（当地重力加速度g=9.81m/s）。pgdpgdz解：dp=−ρgdz=−dz即=−ρgdz=−RTpRTggpzdpgdzpgz积分得∫=−∫即ln=−pRTpRTp00g0ggz−RgT或p=pe09.81×1000−当z=1

8、000m时，高空的压力p=100000×e287×293=88989.9PaRgTp287×29380000当p=80kPa时，高度z=−ln=−ln=1912.8mgp9.81100000031-8某烟囱高30m，其中烟气的平均密度为0.735kg/m。若地面大气压为0.1MPa，温度为20℃。现假设空气密度在烟囱