工程热力学例题答案解

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例1:如图,已知大气压p b=101325Pa,U型管汞柱高度差H=300mm,气体表B读数为0.2543MPa,求:A室压力p A及气压表A的读数p e,A 。

解:

强调:

P b是测压仪表所在环境压力

例2:有一橡皮气球,当其部压力为0.1MPa(和大气压相同)时是自由状态,其容积为0.3m3。当气球受太阳照射而气体受热时,其容积膨胀一倍而压力上升到0.15MPa。设气球压力的增加和容积的增加成正比。试求:

(1)该膨胀过程的p~f(v)关系;

(2)该过程中气体作的功;

(3)用于克服橡皮球弹力所作的功。

解:气球受太阳照射而升温比较缓慢,可假定其,所以关键在于求出p~f(v)

6

101325Pa0.254310Pa

355600Pa

B b eB

p p p

=+

=+⨯

=

(133.32300)Pa355600Pa

0.3956MPa

A B

p H p

γ

=+

=⨯+

=

0.3956MPa0.101325MPa0.2943MPa

A b eA

eA A b

p p p

p p p

=+

=-=-=

2

1

d

w p v

=⎰

d

()

d

p

K p V c a

V

κ

==+

33

1122

6

36

0.1MPa0.3m0.15MPa20.3

0.0510

Pa/m0.0510Pa

0.3

p V p V m

C

κ

====⨯

⇒==⨯

{}{}3

6

6

Pa m

0.510

0.0510

3

p V

=+⨯

(2)

()()

()()

6

226

2121

6

226

6

10.510

0.0510

23

0.510

0.60.30.05100.60.3

6

0.037510J37.5kJ

V V V V

=⨯-+⨯-

=-+⨯-

=⨯=

(3)

例3:如图,气缸充以空气,活塞及负载195kg,缸壁充分导热,取走100kg负载,待平衡后,不计摩擦时,求:(1)活塞上升的高度 ;(2)气体在过程中作的功和换热量,已知

解:取缸气体为热力系—闭口系

分析:非准静态,过程不可逆,用第一定律解析式。

计算状态1及2的参数:

过程中质量m不变

6

226

11

0.510

d d0.0510d

3

W p V V V V

==+⨯

⎰⎰

()()

63

021

6

0.110Pa0.60.3m

0.0310J30kJ

W p V V

=-=⨯⨯-

=⨯=

l

u

W

W

W

W+

+

=

kJ

5.7

kJ

)

30

5.

37

(=

-

-

=

-

-

=

W

W

W

W

u

l

L

{}{}

kJ/kg K

0.72

u T

=

1

2

T

T=

5

1

1

195

771133.3298100 2.94110Pa

100

b

F

p p

A

=+=⨯+⨯=⨯

23

1

(0.01m0.1m)0.001m

V A L

=⨯=⨯=

5

2

2

1.96010Pa

b

F

p p

A

=+=⨯

2

()0.01()

V A L L L L

=⨯+∆=⨯+∆

1122

12

g1g2

p V p V

m m

R T R T

===

()

5

3

1

215

2

2.94110Pa

0.001m0.01

1.96010Pa

p

V V L L

p

==⨯=⨯+∆