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
=-=⨯⨯-
=⨯=
斥
l
u
W
W
W
W+
+
=
斥
kJ
5.7
kJ
)
30
5.
37
(=
-
-
=
-
-
=
斥
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
⨯
==⨯=⨯+∆
⨯