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 735mm Hg, 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幵口的斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角〉=30 :,
压力计中使用匸=0.8g/cm3的煤油，斜管液体长度L= 200mm，当地大气压力
P b =0.1MPa，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110kPa，B为真空表，读数为45kPa。若当地大气压P b =97kPa，求压力表A的
读数（用kPa表示）p gA =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）口=0.0247MPa; p2 = 0.0039MPa
8.测得容器的真空度P v =550mmHg，大气压力p^ 0.098MPa，求容器内的绝对压力。若大气压变为P b =0.102MPa ，求此时真空表上的读数为多少mmMPa ？
p =0.0247MPa, p v =579.8MPa
9.如果气压计压力为8氷Pa，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）.p g =17kPa ；
（2）. p =13kPa ；
（3）. P v =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 c和100 C,而华氏温标则相应地取为32 T和212 T。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32 F和0 C，以及沸点值292 F和100 C代入，得
解该二元一次方程组，得：A=1.8, B=32 o
从而有t F = 1.8t 32
当t = -273.15 C 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＜
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=180 103
kg/h ，输出功率为P = 55000kW ，全厂耗煤
q m,c=19.5t/h ，煤的发热量为q c =30x103
kJ/kg 。蒸汽在锅炉中吸热量 q=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 热效率
{
—
55000
5
=41%
① H 1.34X10
（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Q = U W 得 对于返回初态的过程 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 p 1 =5MPa,t 1 =0.5MPa 膨胀到 p^ 0.5MPa ,t^ 500 °C，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：
答案：（1）.上 P i
V 2 ；（
2）
.T ；（3）
.
V i
P 2 P i
（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）.
答（1） . U =0 ；（ 2） . ：U =0； （3） . W 二-5.闭口系统中实施以下过程，试填补表中的空缺数据
= 45kj,，那么过程a-d 和d-b 中系统吸收的热量各为多少?
答案（1） . Q adb =60kj ；（2） . Q ba 73kj ；
（2） . Q ad =50kj ；（ 4） . Q db =10kj 。
7.
容积为1m 3
的绝热封闭的气
缸中装有完全不可压缩的流体，如图
2-31所示。试问：
（1） .活塞是否对流体做功？
（2） .通过对活塞加压，把流体压力从 p^0.2MPa 提高到p 3=3MPa ，热力学能 变化多少？焓变化多少？
答案 （1） . W =0 ； （2） . U =0, ：H =2.8 103kj 。
表中括号内的数为
6.如图所示，某封 径由状态 对外做功 对外做功 答案。
U
adb
~
5kj ,U
d
b ，吸入热量90kj ， 问
40kj ，试
（1
）.系
统从a 经d 至b ，若 收热量是多少?
10kj ，则
吸
（2）.统由b 经曲线所示
过程返回 收热量为多少?
贡23kj ，吸
（3）.
a ，若外界对系统左
a 变化到 闭系统沿a-c-
b 途