工程热力学习题集

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第一章 基本概念及定义

1、 确定与1bar压力相当的液柱高度,假定测压流体为酒精(其密度为 )。 2、如果气压计压力为83kPa,试完成以下计算:

绝对压力为0.15Mpa时的表压力;

真空计上读数为500mm水银柱时的气体的绝对压力;

绝对压力为0.5bar时相应的真空度(mbar); 表压力为2.5bar时的绝对压力(kPa)。 3、 水银压力计测量容器中气体的压力时,为避免水银蒸发,在水银柱上加一

段水,水柱高900mm,如图1-17所示。当时当地气压计上水银柱高度为Pb=755mm,求容器内气体的绝对压力为多少MPa和多少at? 4、 测冷凝器中压力的真空计上水银柱高度为PV=600mm,气压计上水银柱的

高度为Pb=755mm,求容器中气体的绝对压力为多少MPa和多少at?又若

冷凝器内气体压力保持不变,而大气压力变化到Pb'=770mm水银柱,问此时真空表上的读数有变化吗?如果有,变为多少?

5、锅炉烟道中的烟气压力常用上部开口的斜管测量,如图1-18所示。若

已知斜管倾角

,压力计中使用

的煤油,斜管中液柱长

度L=200mm,当地大气压力表示)。

解:

=0.1Mpa。求烟气的绝对压力(用Mpa及at

烟气的绝对压力 6、 容器被一刚性壁分s

力计,如图1-19所上的读数为0.11Mpa。的读数,及容器两部

为两部分,在容器的不同部位安装有压示。压力表B上的读数为75kPa,表C如果大气压力为97kPa,试确定表A上分内气体的绝对压力。

7、上题中,若表C为真空计,读数为24kPa,表B读数为36kPa,试确定表A的读数(Mpa)。

8、 实验设备中空气流过管道,利用压差计测量孔板两边的压差。如果使用

的是水银压差计,测得液柱高为300mm,水银 密度为

1-20),试确定孔板两边的压差。

径的活塞联在一起,如压力为

,试

9、气体盛在A,B两气缸内,用一个具有不同直图1-21。活塞的质量为10kg,气体在缸A内的计算气缸B

解:通过活塞作用在气缸B内气体上的总力为

10、气体初态为

功。

,在压力为定值的条件下膨胀到,求气体膨胀作的

11、某气缸内盛气体,缸内活塞自重2kgf,面积为,上方压有质量为m的重物。上述系统处于

平衡时,测得缸内气体表压力为0.2Mpa,求活塞上重物的质量m。 12、一个温度标尺,单位为“米制度”,用“

及1000

间的关系; 及210

”表示。在此温度标尺上选取水的冰点和汽点分别为100

(1)如果标尺是线性的,试导出该温度标尺的温度与相应的摄氏温标上的读数

(2)在此新的温标尺上,热力学温标的绝对零度所对应的读数为多少? 13、一个新的温度标尺[我们称之为热力学度(

)这样定义:水的冰点和汽点分别取为10

与相应的摄氏温标上的读数

(1)如果温度标尺是线性的,试导出该温度标尺的温度

间的关系;

(2)若此温标上的读数为0,则绝对温度为多少K? 14、理想气体状态方程式为pv=RT,试导出:

(1)定温下气体p,v间的关系; (2)定压下气体v,T间的关系; (3)定容下气体p,T间的关系。 15、 把

压送到容积为

,温度由

解:充气前气罐内气体绝对压力

充气后气体压力p2

CO2的充气常数

充气后气体质量m2 压入气罐内气体质量

得贮气罐里,气罐内起始表压力

增加到

。试求被压入的

,终了时的表压力的质量。当时当地大气压

第二章 热力学第一定律

1、0.5 kg的气体,在气缸活塞机构中由初态=0.7Mpa、在下列各过程中气体完成的功量及比功量:

=0.02,准静膨胀到。试确定

(1)定压过程;(2)=常数。 2、 为了确定高压下稠密气体的性质,取2kg气体在25MPa下从350K定压 加热到370K。气体初终状态下的容积分别为0.03及0.035,加入

气体的热量为700kJ,试确定初终状态下的内能之差。

3、气体在某一过程中吸入热最量12kcal,同时内能增加了20kcal,问

此过程是膨胀过程还是压缩过程?对外交换的功量为多少?

4、1kg空气由=1MPa、=500 膨胀到=0.IMPa、=500 ,得到热量5O6kJ,作膨胀功506kJ。

又,在同一初态及终态间作第二次膨胀,仅加入热量 39.1kJ,求: (1)第一次膨胀中空气内能增加多少? (2)第二次膨胀中空气内能增加多少? (3)第二次膨胀中空气作了多少功? 解:取空气为闭系

(1)第一次膨胀中空气内能的变化量

(2)第二次膨胀中空气内能的变化量

由于在同一储态及终态作第二次膨胀,而内 能为整函数,故

(3)第二次膨胀中空气作容积变化功W2 5、闭系中实施某过程,试填补表中空缺之数:

6、其

p(体且<

气体服从状态v-b)=RT。式中,R常数,b为另一常对于任何v存在v。(a)试导出每体

方程为气数,0<b千克胀

终的是过态表理程容达想所

积 所作准静功式;(b)如果气体气体,进行同样的作的功是多些还是少些?

7、如图 2-25所示,某封闭系统沿a-c-b途径由状态a变化到状态b时,吸入热量 84kJ,对外作功32kJ。

(1)若沿途径a一d-b变化时对外作功10kJ,求此时进入系统的热量。 (2)当系统沿曲线途径从b返回到初始状态a时,外界对系统作功20kJ。求此时系统与外界交换热量的大小和方向。 (3)

时,过程a-d和 d-b中交换的热量又是多少?

解:

热量为负,说明系统向外界放热

8、某蒸汽动力厂中,锅炉以40Xkg/h的蒸汽供给汽轮机。汽轮机进口处压力表上读数为9MPa,

蒸汽的比焓为3440kJ/kg,汽轮机出口处真空表上读数为730.6mm汞柱高,当时当地大气压是760mm汞柱,出口蒸汽的比焓为2245kJ/kg,汽轮机对环境放热6.85×kJ/h。 (1)汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各是多少?

(2)若不计蒸汽进出口的宏观动能的差值和重力位能的差值,汽轮机的功率是多少千瓦? (3)若进出口处蒸汽的速度分别为70m/s及140m/s时,对汽轮机的功率影响多大? (4)如进出口的高度差为1.6m,问对汽轮机的功率有多大影响? 9、 某冷凝器内的蒸汽压力

为0.08at。蒸汽以100m/s的速度进入冷凝器,其焓为 500kcal/kg,蒸汽冷却为水后其焓为41.6kcal/kg,流出冷凝器时的速度约为10/S。同每千克蒸汽在冷凝器中放出的热量是多少

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