工程热力学第四版答案--华自强.pdf

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1、第一章基本概念及定义1-1试确定表压力为0.1kPa时U形管压力计中的液柱高度差。(1)液体为水，其密度为1000kg/m3；(2)液体为酒精，其密度为789kg/m3。解因为表压力可以表示为ρ=∆hρ，所以有：ggpg∆h=ρg30.1×10既有：(1)∆h==0.01019m=10.19mm水310×9.8130.1×10(2)∆h==0.01292m=12.92mm酒精789×9.811-2测量锅炉烟道中真空度时常用斜管压力计。如图1-16所示，若α角为30°，液柱长度l＝200mm，且压力计中所用液体为煤油，其密度为800kg/m3，试求烟道中烟气的真空图1-

2、16斜管压力计工作示意图度为多少mmHO(4℃)。2解因为真空度可以表示为ρ=∆hρ，可以有νgρ=∆hρg=∆hρgv煤油煤油水水ρρ煤油煤油即∆h=∆h×=l⋅sinα×水煤油ρρ水水o800o=200×sin30×=80mmH2O(4C)10001-3在某高山实验室中，温度为20℃，重力加速度为976cm/s2，设某U形管差压计中汞柱高度差为30cm，试求实际压差为多少mmHg(0℃)。解h=30cmHg（1−0.000172×20）298.97mmHg(0oC)o=0C因为ρg∆h=ρg'∆h'g976o所以∆p=∆h'=∆h=298.97×=297.5mmH

3、g(0C)g'980.6651-4某水塔高30m，该高度处大气压力为0.0986MPa，若水的密度为1000kg/m3，求地面上水管中水的压力为多少MPa？解p=p+ρghb水−6=0.0986+1000×9.80665×30×10=0.3928Mpa1-5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面高度变化的关系。又若地面大气压力为0.1MPa，温度为20℃，求30m高处大气压力为多少MPa？解设地面压力为p，根据题意有：0因为p=p+ρgh即p=p−ρgh00p对上式微分可得−dp=ρgdh=gdhRgTdpgdhpgh即=−ln=−pRgT

4、p0RgTgh−9.81×30RT−p=peg=0.1×e287.1×293=0.09965MPa01-6某烟囱高30m，其中烟气的平均密度为0.735kg/m3。若地面大气压力为0.1MPa，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。解设地面大气压力为p，烟囱底部的烟气压力为p，则在b烟囱顶部处有;p+ρgh=p+ρgh烟b空即烟囱内底部的真空度为：⎛p⎞p=p−p=()ρ−ρgh=⎜b−ρ⎟ghvb空烟⎜RT烟⎟⎝g⎠60.1×10=⎛⎜−0.735⎞⎟×9.81×30=133.5Pa⎜⎝287.1×293⎟⎠1-71-8某容器中储

5、有氮气，其压力为0.6MPa，温度为40℃。设实验消耗去1kg氮，且温度降为30℃时容器中压力降为0.4MPa。试求该容器的容积。解p1=0.6MPa;T1=313K,p2=0.4MPa;T2=303K;∆m=1kg实验前pV=mRT（1）1g1实验后pV=（m−1）RT（2）2g2由（1）（2）联立得：pT12m=pT−pT1221由式（1）有mRTRTT××−6g1g12296.8303103V====0.4973mp1p1T2−p2T10.6×303−0.4×3131-9利用真空泵为某设备抽真空，真空泵每分钟的吸气量为0.5m3。若设备中空气压力已达到0.1mm

6、Hg，温度为－30℃，试求每分钟真空泵可吸出空气的质量。解pV=mRTgpV0.1×133.32×0.5−3m===0.0955×10kgminRgT287.1×(−30+273)1-10有两个容器，容器A的容积为0.3m3，其中充有压力为0.6MPa，温度为60℃的氮气；容器B为真空。连通两容器，使氮气由容器A流入容器B，并且容器B中压力达到0.15MPa、温度为20℃时，容器A中的压力降到0.4MPa，温度为50℃。试求容器B的容积。3解VA=0.3mpA=0.6MPaTA=333K两容器连通后pB=0.15MPaTB=293Kp'A=0.4MPaT'A=323K

7、氮气的总质量6pAVA0.6×10×0.3m===1.821kgRT296.8×333gA两容器连通后容器A中氮气的质量6p'AV'A0.4×10×0.3m'===1.252kgART'296.8×323gA两容器连通后容器B中氮气的质量mB=m−m'A=1.821−1.252=0.569kg容器B的容积mBRgTB0.569×296.8×2933VB==6=0.33mpB0.15×101-11有一储气筒，其容积为9.5m3，筒内空气压力为0.1MPa，温度为17℃。现用压气机向筒内充气，压气机每分钟吸气0.2m3，大气温度为17℃，压力为0.1MP