工程热力学第四版课后习题答案

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1、工程热力学第4版习题解工程热力学第4版习题解本题解是沈维道、童钧耕编写高等教育出版社出版的“十一五”国家级规划教材《工程热力学》第4版的配套资料。本题解提供的解法是从教学的角度出发的，未必是唯一的或是最好的，题解中出现的错误恳请读者批评指正。上海交通大学机械与动力工程学院童钧耕2007/11/22第一章基本概念1-1英制系统中采用华氏温标，它规定在标准大气压（101325Pa）下纯水的冰点是32°F，汽点是212°F，试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。{t}°F−32={t}°C−0解：212−32100−0180{t}°C+32=9{

2、t}°C+32{t}°F=10051-2英制系统中朗肯温度与华氏温度的关系为{T}°R={t}°F+459.67。已知热力学绝对温标及朗肯温标在纯水冰点的读数分别是273.15K和491.67°R；汽点的读数分别是373.15K和671.67°R。（1）导出朗肯温度和开尔文温度的关系式；（2）开尔文温标上绝对零度在朗肯温标上是多少度？解：（1）若任意温度T在朗肯温标上读数为T(°R)在热力学绝对温标上读数为T（K），671.67−491.67=T(°R)−491.67则373.15−273.15T(K)−273.15解得{T}°R=1.8

3、{T}K（2）据上述关系{T}K=0时，{T}°R=01 工程热力学第4版习题解1-3设一新温标，用符号°N表示温度单位（它的绝对温标是用°Q表示温度单位）。规定纯水的冰点和汽点100°N和1000°N。试求：（1）该新温标与摄氏温标的关系；（2）若该温标的绝对零度与热力学温标零度相同，则该温标读数为0°N时，其绝对温标读数是多少°Q？{t}°N−100={t}°C−0解：（1）1000−100100−0{t}°N=9{t}°C+100（2）{T}°Q={t}°N+C=9{t}°C+100+C=9[{T}K−273.15]+100+C据题

4、意，当{T}K=0时，{T}°Q=0，解得上式中C=2358.35，代回原式得{T}°Q={t}°N+2358.35{T}°N=0时，T=2358.385°Q。1-4直径为1m的球形刚性容器，抽气后真空度为752.5mmHg，若当地大气为0.101MPa，求：（1）容器内绝对压力为多少Pa；（2）容器表面受力多少N？6Pa−752.5mmHg×133.3Pa/mmHg=691.75Pa=12.57m解：（1）（2）p=pb−pv=0.101×10A0=4πd=4×3.1416×1m222F=A0Δp=A0(pb−p)=12.57m×(0.

5、101×10Pa-691.75Pa)=1.261×10N6621-5用U型压力计测量容器中气体的压力，在水银柱上加一段水，则得水柱高1020mm，水银柱高900mm，如图1-1所示，若当地大气压为755mmHg，求容器中气体的压力（MPa）。解：p=pe+pb=(1020×9.81)Pa+(900×133.3)Pa+(755×133.3)Pa图1-1=2.306×10Pa=0.231MPa51-6容器中的真空度为pv=600mmHg，气压计上水银柱高度为pb=755mm，求容器中2 工程热力学第4版习题解的绝对压力（以MPa表示）。如果容

6、器中的绝对压力不变，而气压计上水银柱高度为p′=770mm，求此时真空表上的读数（以mmHg表示）是多少？b解：容器中气体压力低于当地大气压力，故绝对压力p=pb−pv=(755−600)mmHg=155mmHg=0.0207MPa若容器中绝对压力不变，而大气压力变为pb′=770mmHg。则此时真空表上的读数为v′=pb′−p=(770−155)mmHg=1-7用斜管压力计测量锅炉烟道烟气的真空度（如图1-24）管子的倾斜角α=30°，压力计中使用密度ρ=0.8×10kg/mp615mmHg33的煤油，斜管中液柱长度l=200mm。当地

7、大气压力pv=745mmHg。求烟气的真空度（以mmH2O表示）及绝对压力（以Pa表示）。解：倾斜式压力计上读数即烟气的真空度pv=lsinαρg图1-2=200×10−m×0.5×0.8×10×9.81m/s2=80×9.81Pakg/m3331因1Pa=mmH2O、1mmHg=13.595mmH2O，故pv=80mmH2O9.81烟气绝对压力p=pb−pv=(745×13.595)mmH2O−80mmH2O=10048.3mmH2O=0.9857×105Pa1−8压力锅因其内部压力和温度比普通锅高而缩短了蒸煮食物的时间。压力锅的盖子密

8、封良好，蒸汽只能从盖子中间的缝隙逸出，在缝隙的上方有一个可移动的小柱塞，所以只有锅内蒸汽的压力超过了柱塞的压力后蒸汽才能逸出（图1-3）。蒸汽周期性逸出使锅内压力近似可认为恒定，也防止了锅内压