热工课后题答案

习题及部分解答

第一篇 工程热力学

第一章 基本概念

1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量：

答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。 2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。

3. 用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。若水柱高200mm，水银柱高800mm，如图2-26所示。已知大气压力为735mmHg，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa？解：根据压力单位换算

pH2O?200?9.80665?1.961?103?1.96.kPapHg?800?133.32?1.006?105Pa?106.6kPap?pb?(pH2O?pHg)?98.0?(1.961?106.6)?206.6kPa

4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角??30?，压力计中使用??0.8g/cm3的煤油，斜管液体长度L?200mm，当地大气压力pb?0.1MPa，求烟气的绝对压力（用MPa表示）解：

p?L?gsin??200?0.8?9.81?0.5?784.8Pa?784.8?10?6MPa

p?pb?pv?0.1?784.8?10?6?0.0992MPa

5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28

所示，其中C为压力表，读数为110kPa，B为真空表，读数为45kPa。若当地大气压pb?97kPa，求压力表A的读数（用kPa表示）

pgA?155kPa

6. 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。

（1）.取水为系统；

（2）.取电阻丝、容器和水为系统； （3）.取图中虚线内空间为系统。 答案略。

7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为13.4MPa；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为706mmHg。若大气压力为0.098MPa，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力（用

MPa表示） p1?0.024M 7P;ap2?0.003M9Pa8.测得容器的真空度pv?550mmHg，大气压力pb?0.098MPa，求容器

??0.102MPa，求此时真空表上的读内的绝对压力。若大气压变为pb??579.8MPa 数为多少mmMPa？ p?0.0247MPa,pv9.如果气压计压力为83kPa，试完成以下计算： （1）.绝对压力为0.1MPa1时的表压力；

（2）.真空计上的读数为70kPa时气体的绝对压力； （3）.绝对压力为50kPa时的相应真空度（kPa）； （4）.表压力为0.25MPa时的绝对压力（kPa）。 （1）.pg?17kPa；

（2）.p?13kPa； （3）.pv?33kPa； （4）.p?333kPa。

10.摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为0℃和100℃，而华氏温标则相应地取为32℉和212℉。试导出华氏温度和摄氏温度之间的换算关系，并求出绝对零度所对应的华氏温度。

tF?At?B

将水在标准大气压下的冰点值32?F和0℃，以及沸点值

292?F和100℃代入，得

?32?0?B ?212?100A?B? 解该二元一次方程组，得：A?1.8,B?32。

从而有 tF?1.8t?32 当t??273.15℃时，有

tF?1.8?(?273.15_)?32??459.7(?F)

11.气体进行可逆过程，满足pV?C（C为常数），试导出该气体从状态1变化到状态2时膨胀功的表达式，并在p?V图上定性画出过程线、示出膨胀功。

答案：略

12.某气体的状态方程为pV?RgT，试导出： （1）.定稳下气体p,v之间的关系； （2）.定压下气体v,T之间的关系； （3）.定容下气体p,T之间的关系。

答案：（1）.

p2v1vTpT（2）.2?2；（3）. 2?2。 ?；

v1T1p1v2p1T1第二章 热力学第一定律

31.一蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量为q?180?10kg/h，输出功率为

P?55000kW，全厂耗煤qm,c?19.5t/h，煤的发热量为qc?30?103kJ/kg。

蒸汽在锅炉中吸热量q?2680kJ/kg。试求： （1）.该动力厂的热效率?t；

（2）.锅炉的效率?B（蒸汽总吸热量煤的总发热量）。

解：（1）.锅炉中蒸汽吸热量

热效率 ?t?（2）.锅炉效率 ?B?蒸汽总放热量?H ?煤的总放热量?B?H?qm?q?180?103?2680?4.82?10(kj/h)?1.34?10(kW)85

P55000??41% ?H1.34?10519.5?103?30?103?B?qb,c?qc??1.625?105(kW)3600

?H1.34?105????82.5%5?B1.625?102.系统经一热力过程，放热8kj对外做功26kJ。为使其返回原状态，对系统加热6kJ，问需对系统作功多少？

解：由Q??U?W得

?U?Q?W??8?26??34(kj)

对于返回初态的过程

?U???U?34kj

??W?Q??U?6?34??28kj故需对系统做功28kj。

3.气体在某一过程只能感吸收了54kJ的热量，同时热力学能增加了

94kJ。此过程是膨胀过程还是压缩过程？系统与外界交换的功是多

少？

答案：此过程为压缩过程；此过程中系统与外界交换的功是

?40kj。

4.1kg空气由p1?5MPa,t1?0.5MPa膨胀到p2?0.5MPa,t2?500℃，得到热量506kJ，对外做膨胀功506kJ。接着又从终态被压缩到初态，热出热量390kJ，试求：

（1）.[膨胀过程空气热力学能的增量； （2）.压缩过空气热力学能的增量； （3）.压缩过程外界消耗的功。

答案：（1）.?U?0；（2）. ?U?0；（3）.W??390kj。 5.闭口系统中实施以下过程，试填补表中的空缺数据。

过程序

号

1 2 3 4 25 -8 18 -12 17 -11 -9 58 -16 21 Q/J W/J U1/J U2/J ?U/J -13 （8） 7

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