演示课件工程热力学课后题答案.docx

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1、习题及局部解答第一篇工程热力学第一章根本概念1. 指出以下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. 指出以下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。假设水柱高200/%m,水银柱高800/%?，如图2-26所示。大气压力为735m加Hg,试求容器中气体的绝对压力为多少ZP。？解：根据压力单位换算=200x9.80665 = 1.961 xlO3 =1.96.Ph =800x1 33.32 = 1.006 xlO5Pa = 46

2、.6k Pap = ph + (pH () + Ph) = 98.0 + (1.961 + 106.6) = 206.6ZP。4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。假设斜管倾角。=30,压力计中使用P=0.8g / cm的煤油，斜管液体长度L - 200mm,当地大气压力ph = 0.1 MPa ,求烟气的绝对压力(用表示)解：p = Lpg sin a= 200x0.8x9.8 lx ().5784.8尸。= 784.8x10-6 MP。p = p Pv =0.1 784.8x1065 .一容器被刚性壁分成两局部，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中C为压力

3、表，读数为llOkPa, B为真空表，读数为45ZP。假设当地大气压ph = 97kpei,求压力表A的读数(用kPa表示)pRA =55kPa6 .试述按以下三种方式去系统时，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川压力表测量，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706帆mHg。假设大气压力为().()98MPa,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) P = 0.0247 MPa; p2 = 0.0039 MPa8

4、.测得容器的真空度P1, 二550博弦,大气压力 =0.098求容器内的绝对压力。假设大气压变为prh =0.102 MPa ,求此时真空表上的读数为多少mmMPa ?p = 0.0247 MPa, p. = 579.SMPa9 .如果气压计压力为83LP。，试完成以下计算：(1) .绝对压力为0.LWPH时的表压力；(2) .真空计上的读数为7()攵时气体的绝对压力；(3) .绝对压力为5040。时的相应真空度(女尸。)；(4) .表压力为0.25A/P。时的绝对压力(kPa).Pg = VI kPa x(2) ,p 13kpa；.Pi，= 33kPa；.p = 333kPa.io.摄氏温标

5、取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为0和100,而华氏温标那么相应地取为32f和212下。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。tF = 4 + B将水在标准大气压下的冰点值32,b和0,以及沸点值292F*口100c代入，得32 = 0+8212=100A + B解该二元一次方程组，得：4 = 1.8,8 = 32。从而有 =1.8,+ 32当，=273.15C时，有% =1.8x (-273.15 _) + 32 = -459.7(F)11 .气体进展可逆过程，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

6、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,试导出：(1) .定稳下气体p,u之间的关系；(2) .定压下气体匕T之间的关系；(3) .定容下气体p,T之间的关系。答案：（1）.正=工；（2）.以=马；（3）. 庄=女P T第二章热力学第一定律1 . 蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量为“ = 180x1（）3依/，输出功率为p = 55000ZW,全厂耗煤= 19.5，煤的发热量为% =30x10/依。蒸汽在锅炉中吸热量9= 2680口/依。试求:（1） .该动力厂的热效率必；（2） .锅炉的效率（蒸汽总吸热量煤的总发热量）。解：（1） .锅炉中蒸汽吸热量中月=6 夕=180

7、x1()3 x2680=4.82 x 1 O (灯/)= 1.34 x 1 O, * W)热效率P 550004 n/7=r = 41% 1.34 xlO5（2）.锅炉效率=蒸汽总放热量=为 一煤的总放热量一豆19.5x IO, x30x IO,36001.625x105(Z:M0任事35%2.系统经一热力过程，放热8夕对外做功26。为使其返回原状态，对系统加热6Z7,问需对系统作功多少?。=。一卬=一8 26 = 34(灯)对于返回初态的过程AU = -AU =34kjW = Q AU = 6 34 = 28的故需对系统做功28灯。3 .气体在某一过程只能感吸收了 54。的热量，同时热力学能

8、增加了 94。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一40以。4 .14g 空气由 P| =5MPci,t =0.5MR7 膨胀到 p2 =0.5MPa,t2 = 500 ,得到热量506AJ ,对外做膨胀功506小。接着又从终态被压缩到初态，热出热量390，试求：(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) .压缩过程外界消耗的功。答案：.0 = 0； (2) . AL/ =0； (3) .W = 390以。5.闭口系统中实施以下过程，试填补表中的空缺数据。过程序号QUW/JUJJU2/

9、JAU/J125-12-92-858-16317-13(8)21418-117表中括号内的数为答案。过程序号Q/JW/JUJJU2/JU IJ125-12(-46)-9(372-8(8)(74)58-163(38)17-13(8)21418-11(-22)7(29)6.如下列图，某封闭系统沿。一(?一/?途径由状态。变化到/7,吸入热量9()灯，对外做功40灯，试问:(1) .系统从。经d至。，假设对外做功106，那么吸收热量是多少？(2) .系统由/?经曲线所示过程返回Q,假设外界对系统左贡236，吸收热量为多少？.设Uadb=5kj,Ud=45kj,那么过程一”和4一中系统吸收的热量各为多

10、少？答案.Q”仍=60灯；.。加=一73灯；.Q,以=50灯；.。妙=10的。7.容积为1加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| =0.2M/Z提高到p3 = 3MPa ,热力学能变化多少？焙变化多少？答案 .W = 0；.U = 0,A=2.8xl()3g/。8 .一质量为450%g的汽车沿坡度为15的山坡下行，车速为30(%/s。在距山脚1()机处开场刹车，且在山脚处刚好刹住。假设不计其它力，求因刹车而产生的热量。Q = 2.04 x 1()5 灯。9 .某蒸汽动力装置，蒸汽流量为4。，

11、汽轮机进出口处压力表读数为9MP。，进口比为344的7必.汽轮机出口比焰为22404g,真空表读数为95.06攵月区当时当地大气压力为98.66ZPa,汽轮机对环境放热为。试求：(1) .汽轮机进出口蒸汽的绝压各为多少？(2) .单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？(3) .汽轮机的功率为多少？答案.Pi = 9.099MP。p2 = 3.6MPa.%? = 1200 kj/kg.P = 1.332xl09w(4) .考虑进出口动能差后切附的相对偏差% =0.67%10 .进入冷凝器的泛汽的蒸汽为 =0005M。，比焰4=25004依，出口为同压下的水，比焰为4二137.776/组假设蒸汽流

12、量为22，进入冷凝器的冷却水温为什* 冷却水出口温度为4=30,试求冷却水流量为多少？水的比热容为4的答案见”.=956.4x IO二/)11 .某活塞式氮气压气机，压缩的氮气的参数分别为：Pi 二加尸，W =0-88加3/g；P2=T.0MPa y = 0163/“g。设在压缩过程中每g氮气热力学能增加18灯，同时向外放出热量6 压气机每min生产压缩氮气18”试求：(1) .压缩过程对每Ag氮气所做的功；(2) .生产每Zg压缩氮气所需的功；(3) .带动比压气机至少要多大的电动机。答案.3 = 240灯/版；.%, =-312 kj/ kg；，= 93.6ZW。12.流速为60m/s的高

13、速空气突然受阻停顿流动，即。2二,称为滞止。如滞止过程进展迅速，以致气流受阻过程中与外界的热交换可以忽略，问滞止过程空气的炮变化了多少？答案/ = 1 80kj/ kg第三章理想气体及其混合物1 .把。2压送到体积为05,疗的贮气罐内。压送前贮气辅上的压力表读数为3ZP。，温度为20C,压送终了时压力表读数为30攵2，温度为50。试求压送到罐内的002的质量。大气压力为ph = QAMPaPi = ph + Pc =O.lxlO3 +3 = 103(&Pq)Pi - ph + pv2 = 0.1 xlO3 +30 = 130(ZPa)4哈=啜=。.189同/(必为pV = mR TA. 2VP

14、N _ V ( P2 Pim -二RJ 41丁2= 0.143(%g)0.5(130x1()3103x1031x0.189xl03(50 + 273 20 + 273)2 .体积为003帆3的某钢性容器内盛有了 700Rz,2(TC的氮气。瓶上装有一排气阀，压力到达875ZP。时发门开启，压力降到840ZPq时关闭。假设由于外界加热的原因造成阀门开启，问：(1)阀门开启时瓶内气体温度为多少？(2)因加热造成阀门开闭一次期间瓶内氮气失去多少？设瓶内空气温度在排气过程中保持不变。答案 (1)r2 =93.3； (2) Am = 0.00973 .氧气瓶的容积丫 = 03m3瓶中氧气的表压力为gi =l4MP,f =30 0。问瓶中盛有多少氧气？假设气焊时用去一半氧气，温度降为/2 =2。0,试问此时氧气的表压力为多少(当地大气压力Pb = OAMPa)答案 m = 7.86Zg; pt2 = 0-625 MPa4.某锅炉每小时燃煤需要的空气量折合表准状况时为66000 m。鼓风机实际送入的热空气温度为250 ,表压力为20.0氏