习题及部分解答 第一篇 工程热力学 第一章 基本概念
1. 2. 3.
指出下列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。
指出下列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。 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。若水柱高
200mm，水银柱高800mm，如图2-26所示。已知大气压力为735mmHg，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa？解：根据压力单位换算
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。若已知斜管倾角??30?，压力计中使用
??0.8g/cm3的煤油，斜管液体长度L?200mm，当地大气压力pb?0.1MPa，求烟气的绝对压力
（用MPa表示）解：
5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中C为压力表，读数为110kPa，B为真空表，读数为45kPa。若当地大气压
pb?97kPa，求压力表A的读数（用kPa表示）
pgA?155kPa
6. 试述按下列三种方式去系统时，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用压力表测量，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706mmHg。若大气压力为0.098MPa，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）
p1?0.0247MPa;p2?0.0039MPa
8.测得容器的真空度
pv?550mmHg，大气压力
pb?0.098MPa，求容器内的绝对压力。若大气压变为
??0.102MPa，求此时真空表上的读数为多少mmMPa？ pb??579.8MPa p?0.0247MPa,pv9.如果气压计压力为83kPa，试完成以下计算： （1）.绝对压力为0.1MPa1时的表压力；
（2）.真空计上的读数为70kPa时气体的绝对压力； （3）.绝对压力为50kPa时的相应真空度（kPa）； （4）.表压力为0.25MPa时的绝对压力（kPa）。 （1）.
pg?17kPa；
（2）. （3）. （4）.
p?13kPa； pv?33kPa；
p?333kPa。
10.摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为0℃和100℃，而华氏温标则相应地取为32℉和212℉。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。 将水在标准大气压下的冰点值32 解该二元一次方程组，得：
从而有 当t?F和0℃，以及沸点值292?F和100℃代入，得
A?1.8,B?32。
tF?1.8t?32
??273.15℃时，有
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
11.气体进行可逆过程，满足
p?V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 （1）.定稳下气体
pV?RgT，试导出：
p,v之间的关系；
（2）.定压下气体v,T之间的关系； （3）.定容下气体
p,T之间的关系。
；（2）.
答案：（1）.
p2v1?p1v2v2T2?v1T1；（3）.
p2T2?p1T1。
第二章 热力学第一定律
1.一蒸汽动力厂，锅炉的蒸汽产量为q?180?103kg/h，输出功率为P?55000kW，全厂耗煤
qm,c?19.5t/h，煤的发热量为qc?30?103kJ/kg。蒸汽在锅炉中吸热量q?2680kJ/kg。试求：
（1）.该动力厂的热效率?t；
（2）.锅炉的效率?B（蒸汽总吸热量煤的总发热量）。
解：（1）.锅炉中蒸汽吸热量 热效率
?t?P55000??41% 5?H1.34?10（2）.锅炉效率
2.系统经一热力过程，放热8kj对外做功26kJ。为使其返回原状态，对系统加热6kJ，问需对系统作功多少？
解：由Q??U?W得
对于返回初态的过程 故需对系统做功28kj。
3.气体在某一过程只能感吸收了54kJ的热量，同时热力学能增加了94kJ。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?40kj。 4.1kg空气由
p1?5MPa,t1?0.5MPa膨胀到p2?0.5MPa,t2?500℃，得到热量506kJ，对外做膨胀功
506kJ。接着又从终态被压缩到初态，热出热量390kJ，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：（1）.?U?0；（2）. ?U?0；（3）.W??390kj。
5.闭口系统中实施以下过程，试填补表中的空缺数据。 表中括号内的数为答6.如图所示，某封闭途径由状态a变化到
过程序号 案。
25 -12 17 -13 （-46） -9 58 （8） -9 7 -16 21 （37） 系统沿a?c?b1 过程序号 2 3 b，吸入热量
40kj，试问：
从a经d至b，若
90kj，对外做功
（1）.系统
-8 25 18 -8 （38） 18 对外做功10kj，则 （2）.系统
程返回a，
1 4 2 3 -12 -11 （8） 17 -11 吸收热量是多少？ 由b经曲线所示过若外界对系统左贡
（74） -13 （-22） -16 21 热量为多少？
（29） 58 （8） 7 23kj，吸收
4 （3）.设
Uadb?5kj,Ud?45kj,，那么过程a?d和d?b中系统吸收的热量各为多少？