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1-2 试确定表压力为0.01MPa时U形管压力计中液柱的高度差。

（1）U形管中装水，其密度为1000kg/m3；（2）U形管中装酒精，其密度为789kg/m3。 解答：

?Pg??g?h??h?Pg?g

0.01?106即（1）?h水??1.02m9.81?10000.01?106（2）?h酒精??1.29m9.81?7891-3 用U形管测量容器中气体的压力。在水银柱上加一段水柱（如图1-3）。已侧的水柱高850mm，汞柱高520mm。当时大气压力为755mmHg。

问容器中气体的绝对压力为多少MPa？

解答：P?Pb?PH2O?PHg?（755?520）?133.3224?850?9.80665?0.178MPa

图1-3 图1-4

1-4 用斜管压力计测量锅炉烟道中烟气的真空度（如图1-4）。管子的倾角?800kg/m3的煤油；斜管中液柱长度l=200mm。当时大气压力Pb柱？绝对压力为多少毫米汞柱？

解答：

?30o；压力计中使用密度为

?745mmHg。问烟气的真空度为多少毫米水

（1）Pv??g?h?800?0.2?sin30o?9.81784.8Pa ?784.8?1.01972?10?1?80mmHg

（2）P绝?Pb?Pv?745?784.8?7.50062?10?3?739.1135mmHg1-7 从工程单位制热力性质表中查得，水蒸汽在500℃、100at时的比体积和比焓分别为

v?0.03347m3/kg、h?806.6kcal/kg。在国际单位制中，这时水蒸气的压力和比热力学各为多少？

解答：

（1）P?100?9.80665?104?9.80665MPa（2）U?h?pV?806.6?4.1868?9.80665?10?0.03347?3048.8kJ/kg1-8 摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为0o3

C和100oC，而华氏温标则相应地取为32oF和

212oF。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（0K或?273.15oC）所对应的华

氏温度。

解答：

t?0t(oF)?32推导?100?0212?32?t(oF)?t(oC)?1.8?32故当t(oC)??273.15时，ot(oF)?1.8t?32?1.8?（?273.15）?32??459.67(F)??460(oF)

2-2 某机器运转时，由于润滑不良产生摩擦热，使质量为150kg的钢制机体在30min内温度升高50算摩擦引起的功率损失（已知每千克钢每升高1解答：

ooC。试计

C需热量0.461kJ）。

Q?mc?t?150?0.461?50?3457.5KJ Q3457.5N失???1.92kWt30?60

2-3 气体在某一过程中吸入热量12kJ，同时热力学能增加20kJ。问此过程是膨胀过程还是压缩过程？对外所作的功是多少（不考虑摩擦）？

解答：

?Q??u?W?W?Q??u?12?20??8kJ 2-4

有一闭口系，从状态1经过a变化到状态2（如图2-4），又从状态2经过b回到状态1，再从状态1经过c变化到状态2。在这三个过程中，热量和功的某些值已知（如下表中所列数值），某些值未知（表中空白）。试确定这些未知值。

过程 1-a-2 2-b-1 1-c-2

过程 热量Q/kJ 膨胀功W/kJ 1-a-2 2-b-1 1-c-2

10 -7 11 7 -4 8 热量Q/kJ 10 -7 膨胀功W/kJ -4 8

此过程为压缩过程，对外做功值为8kJ。 1

图2-4

2-9 有一热机循环，在吸热过程中工质从外界获得热量1800J，在放热过程中向外界放出热量1080J，在压缩过程中外界消耗功700J。试求膨胀过程中工质对外界所作的功。

解答：

??Q??W，q1?q2?w1?w2?1800?1080?w?700 故w?1420J

2-10 某蒸汽循环12341，各过程中的热量、技术功及焓的变化有的已知（如下表中所列数值），有的未知（表中空白）。试确定这些未知值，并计算循环的净功w0和净热量qo。

过程 1-2 2-3 3-4 4-1 q/(kJ/kg) 0 3218 0 -2094 wt(kJ/kg) -18 0 1142 0

?h/(kJ/kg) 18 3218 -1142 -2094 ?Q??W?1124kJ/kg

3-4

查表M空气?28.965g/mol，M汽油?114000g/mol，xi??imimiwi0.94nMiMi?mmixMi28.965 xi?i?????99.9984%wi0.940.06nmix?mi?mi??MiMi?mmixMi28.965114000即?空气?99.9984% ?汽油?1??空气?1?0.999984?0.0016%?Mmix??mixi?114000?0.0016%?28.965?99.9984%?30.32g/moli?1n

Rmix??RM8.31451??0.2742J/g?K?274.2J/Kg?KMmix30.32pi?xipmix?p汽油?xi?pmix?0.0015MPa

3-5 50kg废气75kg空气混合。已知废气的质量分数为

wCO2?14%，wO2?6%，wH2O?5%，wN2?75%

空气的质量分数为wO2?23.2%，wN2?76.8%

2

求混合气体的：（1）质量分数；（2）平均摩尔质量（3）气体常数。

解答：

（1）?gi?mimmix14%?50?5.6P?755%?50 WH2O??2P?7550?75%?75?76.8% WN2??76.8P?756%?50?23.2%?75 WO2??16.32P?7511（2）Mmix???28.87Wi5.6%2.32v.8%????M44183228i ?WCO2?（3）Rmix?

3-7 定比热容理想气体，进行了1→2、4→3两个定容过程以及1→4、2→3两个定压过程（图3-7）。试证明：

Rm8314.3??288J/Kg?KMmix28.87

q123?q143

证明：

?q123??u?w123?w23

q143??u?w143?w41 又?w23?w41 ?q123?q143

图3-7

3-10 空气从300K定压加热到900K。按理想气体计算每千克空气吸收的热量及熵的变化： （1）按定比热容计算；（2）利用比定压热容经验公式计算；（3）利用热力性质表计算。

解答：

（）1q??900300cpdT?1.005（900?300）?603kJ/kg

3

?S?S2?S1?cplnT2900?1.005ln?1.104kJ/kg?KT13001（2）q??（）?（T22?T12）?2（T23?T13）?3（T24?T14）?634.5kJ/kg0T2?T1234?T? ?S?S2?S1??0ln2??（）?2（T22?T12）?3（T23?T13）1T2?T1T123???9000.1658?10?6?0.06788?10?9?322 ?0.9705ln?0.06791?10（900?300）?（900?300）?（9003?3003）30023 ?1.1508kJ/kg?K（3）q?932.93?300.19?632.74kJ/kg ?S?2.84856?1.70203?1.14652kJ/kg?K

3-11 空气在气缸中由初始状态T1=300K，p1=0.15MPa进行如下过程： （1）定压吸热膨胀，温度升高到480K；

（2）先定温膨胀，然后再在定容下使压力增加到0.15MPa，温度升高到480K。

试将上述两种过程画在定容图和温熵图中；利用空气的热力性质表计算这两种过程中的膨胀功和热量以及内能和熵的变化，并对计算结果略加讨论。

解答：

P T 2

1 2

1

V S （）1Δu?344.7?214.07?130.63kJ/kg （1） Δs?2.P 17760 ? 1 . 70203 3 ? 0 .47557 kJ/kg T 2 1 q?CPdT?1.005（480?300）?180.9kJ/kg 3 1 w?q? Δu? 50.27 ? 180 . 9 ? 130 2 . 63 kJ/kg 1 2 （2）1?2过程 V S （2）

? wT?RTlnV2480?R?300?ln?40.481kJ/kg V1300 q?wT?40.481kJ/kg Δs?Rln Δu?0V2480?R?ln?0.135kJ/kg?K V1300 4

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