热工课后题答案
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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mm 200,水银柱高mm 800,如图2-26所示。已知大气压力为mm 735Hg ,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
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ο30=α
,压
力计中使用3
/8.0cm g =ρ的煤油,斜管液体长度mm L 200=,当地大气压力
MPa p b 1.0=,求烟气的绝对压力(用MPa 表示)解:
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kPa 110,B 为真空表,读数为kPa 45。若当地大气压kPa p b 97=,求压力表A 的读数(用kPa 表示)kPa p gA 155=
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MPa 4.13;冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量,其读数为mmHg 706。若大气压力为MPa 098.0,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)MPa p MPa p 0039.0;0247.021==
8.测得容器的真空度mmHg p v 550=,大气压力MPa p b 098.0=,求容器内的绝对压力。若
大气压变为MPa p b
102.0=',求此时真空表上的读数为多少mmMPa ?MPa p MPa p v
8.579,0247.0='= 9.如果气压计压力为kPa 83,试完成以下计算: (1).绝对压力为11.0MPa 时的表压力;
(2).真空计上的读数为kPa 70时气体的绝对压力; (3).绝对压力为kPa 50时的相应真空度(kPa ); (4).表压力为MPa 25.0时的绝对压力(kPa )。
(1).kPa p g 17=; (2).
kPa p 13=;
(3).kPa p v 33=; (4).
kPa p 333=。
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。
将水在标准大气压下的冰点值032
和F ο
℃,以及沸点值100292和F ο℃代入,得
解该二元一次方程组,得:32,8.1==B A 。
从而有328.1+=t t F
当15.273-=t
℃时,有
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g pV R T =,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).
2112v v p p =;(2).1212T T v v =;(3).1
212T T p p =。 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3
18010/q kg h =⨯,输出功率为55000P kW =,全厂耗煤
,19.5/m c q t h =,煤的发热量为33010/c q kJ kg =⨯。蒸汽在锅炉中吸热量2680/q kJ kg =。
试求:
(1).该动力厂的热效率t η;
(2).锅炉的效率B η(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%4110
34.1550005
=⨯=Φ=
H t P η (2).锅炉效率
2.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W U
Q +∆=得
对于返回初态的过程 故需对系统做功kj 28。
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kj 40-。
4.1kg 空气由115,0.5p MPa t MPa ==膨胀到220.5,500p MPa t ==℃,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).0=∆U
;(2).0=∆U ;(3).kj W 390-=。
5.闭口系统中实施以下过程,试填补表中的空缺数据。 表中括号内的数为答案。
6.如图所示,某
封闭系统沿b c a --途径
由状态a 变化到
kj 90,对外做
b ,吸入热量
功kj 40,试问: 经d 至b ,若
(1).系统从a kj 10,则吸收
对外做功热量是多少? (2).系统由b
经曲线所示过程
返回a ,若外界对系
kj 23,吸收热
统左贡量为多
少?
(3).设,45,5kj U kj U d adb ==,那么过程d a -和b d -中系统吸收的热量各为多少?
答案(1).kj Q adb 60=;(2).kj Q ba 73-=;