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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)?206.6kPa4. 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/cm的煤油，斜管液体长度L?200mm，当地大气压力
3
?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
?6 p?pb?pv?0.1?784.8?10?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?0.0247MPa;p2?0.0039MPa 8.测得容器的真空度pv?550mmHg，大气压力pb?0.098MPa，求容器内的绝对压力。
??0.102MPa，求此时真空表上的读数为多少mmMPa？ 若大气压变为pb??579.8MPa 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32F和0℃，以及沸点值292F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。 p1v2v1T1p1T1第二章 热力学第一定律
1.一蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量为q?180?10kg/h，输出功率为P?55000kW，全厂
3耗煤qm,c?19.t5h/，煤的发热量为qc?30?10kJ/kg。蒸汽在锅炉中吸热量
3q?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
?H?qm?q?180?103?2680?4.82?10(kj/h)?1.34?10(kW)P55000??41% ?H1.34?10585
热效率 ?t?（2）.锅炉效率 ?B?蒸汽总放热量?H?
煤的总放热量?B19.5?103?30?103?B?qb,c?qc??1.625?105(kW)3600 5?1.34?10??H??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 Q/J W/J U1/J
1 25 -12
2 -8
3 17 -13 表中括号内
4 18 -11 过程序号 Q/J W/J U1/J 1 25 -12 （-46）
6.如图所示，2 -8 （8） （74） 沿a?c?ba变化到b，3 17 -13 （38） 对外做90kj，问：
（1）.系统从a经d至b，若对外做功10kj，则吸收热量是多少？
（2）.系统由b经曲线所示过程返回a，若外界对系统左贡23kj，吸收热量为多
少？
（3）.设Uadb?5kj,Ud?45kj,，那么过程a?d和d?b中系统吸收的热量各为
4 18 -11 （-22） U2/J ?U/J -9 58 （8） 7 -16 21 的数为答案。
U2/J ?U/J -9 58 （8） 7 （37） -16 21 （29） 某封闭系统
途径由状态吸入热量功40kj，试