《工程热力学》第四版课件 第13章

1111。111111111111111111111111第一章

1-1

(1)液体为水，其密度为1 000 kg/m3；(2)液体为酒精，其密

度为789 kg/m3。

解 因为表压力可以表示为，所以有：

ggρρh∆=

gp

hg

ρ=∆ 既有：(1) mm10.19m01019.0

81.910101.0

33

==

××

=∆

水h (2) mm12.92m01292.0

81.9789101.03

==

××

=∆

酒精h

图1-16 斜管压力计工作示意图 1-2

度时常用斜管压力计。如图1-

16所示，若角为30°，液柱

长度l＝200 mm，且压力计中所

用液体为煤油，其密度为800

kg/m3 ，试求烟道中烟气的真空

度为多少mmHα

2O(4 ℃)。

解 因为真空度可以表示为，可以有

gρρ

νh∆=

ghgh

水水煤油煤油ρρρ∆=∆=

v 即

水煤油

煤油水ρρ

×∆=∆hh

水煤油

ρρ

α×⋅=sinl ()

C4OmmH80

1000800

30sin200

2oo=××=

·2· 基本概念及定义

1-3 在某高山实验室中，温度为20 ℃，重力加速度为976

cm/s2，设某U形管差压计中汞柱高度差为30 cm，试求实际压差

为多少mmHg(0 ℃)。

解 ）（20000172.01cmHg30

C0×−=

ohC)mmHg(097.298o=

因为 h'g'hg∆=∆ρρ 所以 C)mmHg(05.297

665.980976

97.298o=×=∆=∆=∆

g'g

hh'p

1-4 某水塔高30 m，该高度处大气压力为0.098 6 MPa，若

水的密度为1 000 kg/m3 ，求地面上水管中水的压力为多少MPa？

解 hgpp

b水ρ+=

6103080665.910000986.0−×××+=

=0.392 8 Mpa

1-5 设地面附近空气的温度均相同，且空气为理想气体，

试求空气压力随离地面高度变化的关系。又若地面大气压力为

0.1 MPa，温度为20 ℃，求30 m高处大气压力为多少MPa？

1 工程热力学

第一章 基本概念

要求：

了解热能在热机中转换为机械能的两种热能动力装置，掌握状态、状态参数、平衡状态、状态方程式、坐标图、可逆过程、准静态过程、过程功及热量、热力循环等基本概念。

重点与难点：

1.1 掌握工程热力学中的一些基本术语和概念：热力系、平衡态、准平衡过程、可逆过程等。

1.2 掌握状态参数的特征，基本状态参数p、v、T的定义和单位等。掌握热量和功量过程量的特征，并会用系统的状态参数对可逆过程的热量、功量进行计算。

四、主要外语词汇：

closed system, open system, temperature, pressure, volume, reversible process, work,

heat, cycle

重点习题：

1、闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？

2、有人认为，开口系统中系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系不可能是绝热系，对不对，为什么？

3、促使系统状态变化的原因是什么？举例说明。

4、经历一个不可逆过程后，系统能否恢复原来状态？包括系统和外界的整个系统能否恢复原来状态？

5、系统经历一可逆正向循环及其逆向可逆循环后，系统和外界有什么变化？若上述正向及逆向循环中有不可逆因素，则系统及外界有什么变化？

第一章 基本概念

§1－1 热能在热机中转变成机械能的过程

1、热能动力装置

2 热能动力装置的概念：从燃料中得到热能，以及利用热能得到动力的整套装置（包括辅助设备），统称热能动力装置。

热能动力装置的分类：可分为蒸汽动力装置和燃气动力装置两大类。

2、内燃机主要部件及工作原理

（1） 内燃机主要工作部件有：气缸，活塞。内燃机在工作时活塞作往复无能运动，由于这地运动并借助于连杆和曲柄使内燃机由轴转动，以带动机器工作。

（2） 内燃机的工作原理

内燃机的工程过程包括吸气、压缩燃烧、膨胀、排气等四个过程。燃料和空气的混合物在气缸中燃烧，释放出大量热能，使燃气的温度、压力大大高于周围介质的温度和压力而具备作功的能力。它在气缸中膨胀作功，推动活塞，这时气体的能量通过曲柄连杆机构传给装在内燃机曲轴上的飞轮，转变成飞轮的动能。飞轮的转动带动曲轴，向外作出轴功，同时完成活塞的逆向运动，排出废气，为下一轮进气做好准备。

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第一章

参考答案

1-1： 解：

(a):N1=0,N2=N3=P

(b):N1=N2=2kN

(c):N1=P,N2=2P,N3= -P

(d):N1=-2P,N2=P

(e):N1= -50N,N2= -90N

(f):N1=0.896P,N2=-0.732P

注（轴向拉伸为正，压缩为负）

1-2： 解： σ1= 2118504PkNSd=35.3Mpa

σ2=2228504PkNSd =30.4MPa

∴σmax=35.3Mpa

1-3：解：

下端螺孔截面：σ1=19020.065*0.045PS =15.4Mpa

上端单螺孔截面：σ2=2PS=8.72MPa

上端双螺孔截面：σ3= 3PS=9.15Mpa

∴σmax=15.4Mpa

1-4：解： 受力分析得：

F1*sin15=F2*sin45

F1*cos15=P+F2*sin45 本文档如对你有帮助，请帮忙下载支持！

∴σAB= 11FS=-47.7MPa

σBC=22FS=103.5 MPa

1-5：解:

F=6P

S1=h*t=40*4.5=180mm2

S2=(H-d)*t=(65-30)*4.5=157.5mm2

∴σmax=2FS=38.1MPa

1-6:解: (1)σAC=-20MPa,σCD=0,σDB=-20MPa;

△ l AC=NLEA=ACLEA=-0.01mm

△ l CD=CDLEA=0

△ L DB=DBLEA=-0.01mm

(2) ∴ABl=-0.02mm

1-7:解:

ACACACLNLEAEA1.59*104,

CBCBCBLNLEAEA6.36*104

1-8:解:

1-9：解：

1-10：

解：max59.5MPa

1-11：解：（1）当45o，11.2强度不够 本文档如对你有帮助，请帮忙下载支持！

第13章 气体动理论及热力学

习 题

13.1 在水银气压计中，从水银池表面到封闭管管顶的距离为Ｌmm，在标准气压计的读数为ＨmmＨｇ和温度t1℃的情况下，有一空气泡进入管中，因此水银柱的高减少到h1mm，求该气压计气压修正量ΔP的表示式，并对任何温度t℃时的任何气压计读数h进行修正。

13.2 轮胎的计示压强（轮胎内压强与大气压之差）是1.65×105Pa，轮胎的内体积为Ｖ0。问在标准大气压下打气时要充入多大体积的同温度空气？

13.3 一氦氖激光器，工作温度为27℃，管内气体压强为2.4mmＨｇ，氖气与氦气的压强比是1:7。求管内氦气和氖气的分子数密度各是多少？

13.4 一热气球的容积为2200m3，气球本身和负载质量共725kg，若其外部空气温度为20℃，要想使气球上升，其内部空气最低要加热到多少度？

13.5 一气缸内储有理想气体，气体的压强、摩尔体积和温度分别为P1，V1和T1。现将气缸加热，使气体的压强和体积同比例地增大，即在初态和末态，气体的压强Ｐ和摩尔体积Ｖ都满足下列关系式

Ｐ＝CV

其中Ｃ为常数。

（1）求常数C（用Ｐ1，T1和普适常数R表示）。

（2）设T1=200K，当摩尔体积增大到2V1时，气体的温度是多少?

13.6 （1）试用范德瓦尔斯方程计算密闭于容器内的质量为2.2kg的CO2的压强。设容器的容积V＝30×10-3m3，温度t＝27℃。将这结果与在同一情况下的理想气体的压强相比较。

（2）试计算密度为100kg·m-3、压强为100atm的O2的温度，并与理想气体作比较。CO2的a=3.6×10-6m6·atm·mol-2，b＝4.3×10-5m3·mol-1。Ｏ2的a=1.36×10-6m6·atm·mol-2，b＝3.2×10-5m3·mol-1。

13.7 有Ｎ个粒子，其速率分布函数为

)0(dd)(0vvCvNNvf

)(0)(0vvvf （1）作速率分布曲线；