第四版工程热力学课后习题答案

【篇一：工程热力学第四版课后习题答案】

txt>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： {t}f 32 {t}c 0 212 32 100 0

180 {t}c 32 9{t}c32 {t}f 100 5

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）， 则 671.67 491.67 t(r) 491.67 373.15273.15t(k) 273.15 {t}r 1.8{t}k 解得

（2）据上述关系{t}k 0时，{t}r0

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100n和1000n。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 100 {t}c 0 1000 100 100 0 {t}n 9{t}c 100

（2） {t}q {t}n c 9{t}c 100 c 9[{t}k 273.15]100 c

据题意，当{t}k 0时，{t}q 0，解得上式中c2358.35，代回原式得 {t}q {t}n2358.35

{t}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） p p b pv 0.10110 6 pa 752.5mmhg133.3pa/mmhg 691.75pa 2 a0 4d2 43.14161m

f a0p a0( pb p) 12.57m 2 2 12.57 m (0.10110 pa - 691.75pa) 1.26110 n

6 6 1-5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 1020mm，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 (10209.81)pa (900133.3)pa (755133.3)pa 2.30610 pa 0.231mpa

5 图 1-1 1-6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

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 p

770mm，求此时真空表上的读数（以 mmhg表示）是多少？ b 解：容器中气体压力低于当地大气压力，故绝对压力 p pb pv (755600)mmhg 155mmhg0.0207mpa

若容器中绝对压力不变，而大气压力变为 pb

vp 770mmhg。则此时真空表上的读数为 615mmhg pbp (770 155)mmhg

1-7用斜管压力计测量锅炉烟道烟气的真空度（如图1-24）管子 的倾斜角30，压力计中使用密度 3 0.810kg/m 3 的煤油，斜

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）。 解：倾斜式压力计上读数即烟气的真空度 图 1-2 pv l sing 20010m0.50.810 9.81m/s2 809.81pa

kg/m 1 mmh2o、1mmhg 3 3 3 13.595mmh2o，故 因1pa 9.81 pv 80mmh2o

烟气绝对压力 p pb pv (74513.595)mmh2o 80mmh2o 10048.3mmh2o 0.985710 5 pa

1?8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，

压力锅盖缝隙的横截面积为 4mm，当地大气压力平均为 101kpa，试 2

求小柱塞的质量。

解：蒸汽逸出时锅内表压力即为应由柱塞产生的压力，所以 图 1-3

【篇二：工程热力学课后思考题答案__第四版_沈维道_

童钧耕主编_高等教育出版社】

内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。

2．有人认为开口系统内系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？

不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。

4．倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式 p=pb+pg (p pb), p= pb -pv (p pb) 中，当地大气压是否必定是环境 大气压？

当地大气压pb改变，压力表

读数就会改变。当地大气压pb不 一定是环境大气压。

6．经验温标的缺点是什么？为什

么？

不同测温物质的测温结果有4题图 较大的误差，因为测温结果依赖于测温物质的性质。

7．促使系统状态变化的原因是什么？举例说明。

有势差（温度差、压力差、浓度差、电位差等等）存在。

9．家用电热水器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为控制体（但不包括电加热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，这是什么系统？什么情况下能 9题图

构成孤立系统？

不包括电加热器为开口（不绝热）系统（a图）。包括电加热器则为开口绝热系统（b图）。

将能量传递和质量传递（冷水源、热水汇、热源、电源等）全部包括在内，构成孤立系统。或者说，孤立系 统把所有发生相互作用的部分均包括在内。 12．图1-22中容器为刚性绝热容器，分成两 部分，一部分装气体，一部分抽成真空， 中间是隔板，

（1）突然抽去隔板，气体（系统）是否作 功？ （2

）设真空部分装有许多隔板，逐个抽去1 2 v

隔板，每抽一块板让气体先恢复平衡在抽下一块，则又如何？

（3）上述两种情况从初态变化到终态，其过程是否都可在p-v图上表示？

4．一刚性容器，中间用绝热隔板分为两部分，a中存有高压空气，b中保持真空，如图2-12所示。若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能将如何变化？若在隔板上有一小孔，气体泄漏入b中，分析a、b两部分压力相同时a、b两部分 气体热力学能如何变化？ q=?u＋w

q=0，?u为负值（u减少），转 化为气体的动能，动能在b中经内