工程热力学(56学时) 第一章
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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32F °,汽点是212F °,试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。
解:C F {}0{}32212321000t t °°−−=−−F C C 1809{}{}32{}321005t t t °°°=+=+1-2 英制系统中朗肯温度与华氏温度的关系为R F {}{}459.67T t °°=+。
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491.67R °;汽点的读数分别是373.15K 和671.67R °。
(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(R)T °在热力学绝对温标上读数为T (K ), 则671.67491.67(R)491.67373.15273.15(K)273.15T T −°−=−−解得R K{} 1.8{}T T °=(2)据上述关系K {}0T =时,R {}0T °=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100N °和1000N °。
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0N °时,其绝对温标读数是多少Q °?解:(1)N C {}100{}010001001000t t °°−−=−−N C {}9{}100t t °°=+(2) Q N C K {}{}9{}1009[{}273.15]100T t C t C T C °°°=+=++=−++据题意,当K {}0T =时,Q {}0T °=,解得上式中2358.35C =,代回原式得Q N {}{}2358.35T t °°=+N {}0T °=时,2358.385Q T =°。
第1章 基本概念1-1 为了环保,燃煤电站锅炉通常采用负压运行方式。
现采用如图1-16所示的斜管式微压计来测量炉膛内烟气的真空度,已知斜管倾角α=30º,微压计中使用密度ρ=1000kg/m 3的水,斜管中液柱的长度l =220mm ,若当地大气压p b =98.85kPa ,则烟气的绝对压力为多少Pa ?图1-16 习题1-1解:大气压力98.85kPa 98850Pa b p ==真空度3sin 1000kg/m 9.81N/kg 0.22m 0.51079.1Pa v p gl ρα==×××=烟气的绝对压力98850Pa 1079.1Pa 97770.9Pa b v p p p =−=−=1-2 利用U 形管水银压力计测量容器中气体的压力时,为了避免水银蒸发,有时需在水银柱上加一段水,如图1-17所示。
现测得水银柱高91mm ,水柱高20mm ,已知当地大气压p b =0.1MPa 。
求容器内的绝对压力为多少MPa ?图1-17 习题1-2解:容器内的压力高于大气压力,因此绝对压力b e p p p =+表压力291mmHg+20mmH O 91133.3Pa 209.81Pa 0.0123MPa e p ==×+×≈大气压力0.1MPa b p =容器内的绝对压力0.1MPa 0.0123MPa 0.1123MPa b e p p p =+=+=1-3 某容器被一刚性隔板分为两部分,在容器的不同部位安装有压力计,其中压力表B放在右侧环境中用来测量左侧气体的压力,如图1-18所示。
已知压力表B 的读数为80kPa ,压力表A 的读数0.12MPa ,且用气压表测得当地的大气压力为99kPa ,试确定表C 的读数,及容器内两部分气体的绝对压力(以kPa 表示)。
如果B 为真空表,且读数仍为80kPa ,表C 的读数又为多少?图1-18 习题1-3解:(1)容器左侧(A )的绝对压力,99kPa 120kPa 219kPa b e A p p p =+=+=A压力表B 的读数为容器左侧(A )的绝对压力A p 和容器右侧(C )的绝对压力C p 之差,因此,e B C p p p =−A ,得,219kPa 80kPa 139kPa C e B p p p =−=−=A同时,b e C p p p =+C ,可得压力表C 的读数为,139kPa 99kPa 40kPa e C p =−=(2)如果表B 为真空表,则,v B A p p p =−C ,得299kPa C p =,因此压力表C 的读数为,200kPa e C p =1-4 如图1-19所示,容器A 放在B 中,用U 形管水银压力计测量容器B 的压力,压力计的读数为L =20cm ,测量容器A 的压力表读数为0.5MPa ,已知当地大气压力p b =0.1MPa ,试求容器A 和B 的绝对压力。