工程热力学课后题答案(免费)

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1、t F 32 t C 0t C + 32 = t C + 32工程热力学第 4 版习题解工程热力学第 4 版习题解本题解是沈维道、童钧耕编写高等教育出版社出版的“十一五”国家级规划教材工程热力学第 4 版的配套资料。本题解提供的解法是从教学的角度出发的，未必是唯一的或是最好的，题解中出现的错误恳请读者批评指正。上海交通大学机械与动力工程学院童钧耕2007/11/22第一章 基本概念1-1 英制系统中采用华氏温标，它规定在标准大气压（ 101 325 Pa ）下纯水的冰点是32 F ，汽点是 212 F ，试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。解：=212 32 100 0180 9100 5t

2、F =1-2 英制系统中朗肯温度与华氏温度的关系为T R = t F + 459.67 。已知热力学绝对温标及朗肯温标在纯水冰点的读数分别是 273.15K 和 491.67R ；汽点的读数分别是 373.15K 和671.67R 。（1）导出朗肯温度和开尔文温度的关系式；（2）开尔文温标上绝对零度在朗肯温标上是多少度？解：（1）若任意温度 T 在朗肯温标上读数为 T (R) 在热力学绝对温标上读数为 T（K），=T (R) 491.67T (K) 273.15则解得671.67 491.67373.15 273.15T R = 1.8T K（2）据上述关系T K = 0 时，T R = 01

3、p = p b pv = 0.10110 Pa 752.5mmHg 133.3Pa/mmHg = 691.75Pa工程热力学第 4 版习题解1-3 设一新温标，用符号 N 表示温度单位（它的绝对温标是用 Q 表示温度单位）。规定纯水的冰点和汽点100 N 和1000 N 。试求：（1）该新温标与摄氏温标的关系；（2）若该温标的绝对零度与热力学温标零度相同，则该温标读数为 0N 时，其绝对温标读数是多少 Q ？解：（1）=t N 1001000 100t C 0100 0t N = 9t C + 100（2）T Q = t N + C = 9t C + 100 + C = 9T K 273.15

4、 + 100 + C据题意，当T K = 0 时，T Q = 0 ，解得上式中 C = 2358.35 ，代回原式得TQ = t N + 2358.35T N = 0 时， T = 2358.385Q 。1-4 直径为 1m 的球形刚性容器，抽气后真空度为 752.5mmHg，若当地大气为 0.101MPa ，求：（1）容器内绝对压力为多少 Pa；（2）容器表面受力多少 N？解 ：（1）（2）6A0 = 4 d 2 = 4 3.1416 1m 2 = 12.57m 2F = A0 p = A0 ( pb p)6 61-5 用 U 型压力计测量容器中气体的压力，在水银柱上加一段水，则得水柱高 1

5、020mm，水银柱高 900mm，如图 1-1 所示，若当地大气压为 755mmHg，求容器中气体的压力（MPa）。解：p = pe + pb= (1020 9.81)Pa + (900 133.3)Pa + (755 133.3)Pa图 1-151-6 容器中的真空度为 pv = 600mmHg ，气压计上水银柱高度为 pb = 755mm ，求容器中2 工程热力学第 4 版习题解的 绝 对 压 力 （ 以 MPa 表 示 ）。 如 果 容 器 中 的 绝 对 压 力 不 变 ， 而 气 压 计 上 水 银 柱 高 度 为pb = 770mm ，求此时真空表上的读数（以 mmHg 表示）是多

6、少？解：容器中气体压力低于当地大气压力，故绝对压力p = pb pv = (755 600)mmHg = 155mmHg = 0.0207MPa若容器中绝对压力不变，而大气压力变为 pb = 770mmHg 。则此时真空表上的读数为pv = pb p = (770 155)mmHg = 615mmHg1-7 用斜管压力计测量锅炉烟道烟气的真空度（如图 1-24）管子3 3管中液柱长度 l = 200mm 。当地大气压力 pv = 745mmHg 。求烟气的真空度（以 mmH2O 表示）及绝对压力（以 Pa 表示）。图 1-2解：倾斜式压力计上读数即烟气的真空度pv = l sin g3 319

7、.81因1Pa =mmH 2 O 、1mmHg = 13.595mmH 2 O ，故pv = 80mmH 2 O烟气绝对压力p = pb pv = (745 13.595)mmH2 O 80mmH 2 O518 压力锅因其内部压力和温度比普通锅高而缩短了蒸煮食物的时间。压力锅的盖子密封良好，蒸汽只能从盖子中间的缝隙逸出，在缝隙的上方有一个可移动的小柱塞，所以只有锅内蒸汽的压力超过了柱塞的压力后蒸汽才能逸出（图 1-3）。蒸汽周期性逸出使锅内压力近似可认为恒定，也防止了锅内压力过高产生的危险。若蒸汽逸出时压力锅内压力应达到 201kPa，2图 1-3求小柱塞的质量。解：蒸汽逸出时锅内表压力即为应

8、由柱塞产生的压力，所以3100 10 Pa 4 10 m2W = pdV = 0.2 10 Pa 0.4m3 ln= 5.54 10 J4工程热力学第 4 版习题解pe = p pb = 201kPa 101kPa = 100kPa柱塞质量9.81m/s2pe Ag3 6m = 0.0408kg = 40.8g1-9 容器被分隔成 AB 两室，如图 1-4 所示，已知当场大气压 pb = 0.1013MPa ，气压表 2 读为 pe 2 = 0.04MPa ，气压表 1的读数 pe1 = 0.294MPa ，求气压表 3 的读数（用 MPa 表示）。解：图 1-4pA = pb + pe1 =

9、 0.1013MPa + 0.294MPa = 0.3953MPapA = pB + pe2pB = pA pe2 = 0.39153MPa 0.04MPa = 0.3553MPape3 = pB pb = 0.3553MPa 0.1013MPa = 0.254MPa1-10 起重机以每秒 2m 的恒速提升总质量为 450kg 的水泥块，试求所需功率。解：功率等于力与速度的乘积，因恒速提升，加速度为零，所以仅为重力。P = Fc = mgc = 450kg 9.80665m/s2 2m/s = 8826W = 8.83kW1-11 电阻加热器的电阻 15，现有 10A 的电流流经电阻丝，求功率

10、。解：P = Ei = Ri 2 = 15 (10A)2 = 1500W = 1.5kW1-12 气缸中密封有空气，初态为 p1 = 0.2MPa，V1 = 0.4m3 ，缓慢胀到V2 = 0.8m3 。（1）过程中 pV 保持不变；（2）过程中气体先循 pMPa = 0.4 0.5V m3 膨胀到Va = 0.6m3 ，再维持压力不变，膨胀到V2 = 0.8m3 。分别求出两过程中气体作出的膨胀功。解：（1）2 21 1640.8m30.4m3pVVV2V1dV = p1V1 ln(0.62 0.4 ) + 0.1 (0.8 0.6) 106 = 0.15 10 Jw = pdVpdV =p

11、dV += dV(0.4 0.5V ) 10 dV + (0.4 0.5 0.6) 1066w = p2 (Va 2 V1 ) + 0.1 (V2 Va ) 106p1 1 1 W = pdV p Vpdv =dv = p1 1n (v2 1 n +1 ) v pvv p2 p1 1 1 pv vp1 1 1 工程热力学第 4 版习题解（2）a 22 a 21 1 a1 a22 50.520.52= 0.4(Va V1 ) = 0.4 (0.6 0.4) +n21v 是比体积。试据 w =n 1npdv 导出气体在该过程中做功为 w =vn 1 p1 解：2 21 121vpv nv ndvv