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工程热力学答案(高教第四版严家騄著) 第一章 基本概念 思 考 题 1、如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不变，对吗？ 答：不对。因为压力表的读书取决于容器中气体的压力和压力表所处环境的大气压力 两个因素。因此即使容器中的气体压力保持不变，当大气压力变化时，压力表的读数也会 随之变化，而不能保持不变。 2 、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系 答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与外界没有能、质交 换，但不排除有恒定的外场如重力场作用）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热力系 在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。所以两者是不同的。如对气-液两相平衡的状 态，尽管气-液两相的温度，压力都相同，但两者的密度差别很大，是非均匀系。反之，均 匀系也不一定处于平衡态。 但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。如对于处于平衡状态下 的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作 用，那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。 3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的？ 答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，意味着平衡被 破坏，所以二者是有矛盾的。对一个热力系来说，或是平衡，静止不动，或是运动，变 化，二者必居其一。但是二者也有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件 地统一在一起了。这个条件就是：在内部平衡过程中，当外界对热力系的作用缓慢得足以 使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平衡。 4 、“过程量”和“状态量”有什么不同？ 答：状态量是热力状态的单值函数，其数学特性是点函数，状态量的微分可以改成全 微分，这个全微分的循环积分恒为零；而过程量不是热力状态的单值函数，即使在初、终 态完全相同的情况下，过程量的大小与其中间经历的具体路径有关，过程量的微分不能写 成全微分。因此它的循环积分不是零而是一个确定的数值。 习 题 1-1 一立方形刚性容器，每边长 1 m，将其中气体的压力抽至 1000 Pa，问其 真空度为多少毫米汞柱?容器每面受力多少牛顿？已知大气压力为 0.1MPa。 [解]：(1) p v pb p (0.1106 Pa 1000 Pa)/133.3224 742.56 mmHg F AP A(P P ) (2) b 2 6 1m  (0.110 Pa 1000 Pa) 99000 N 1-2 试确定表压为0.01MPa 时U 型管压力计中液柱的高度差。 - 1 - 3 (1)U 型管中装水，其密度为1000kg/m ； 3 (2)U 型管中装酒精，其密度为789kg/m 。 P [解] ：由（1-6 ）式，Pg=gz ，得到z= g g P 0.01106 g (1) Z水 3 1.0197m 1019.7mm  g 10 9.80665 水 P 0.01106 (2) Z酒精 g 1.2494m 1292.4mm 酒精g 789 9.80665 此题目的目的是练习如果通过U 型管压力计的液柱高度差计算表压力。 1-3 用U 型管测量容器中气体的压力。在水银柱上加一段水图(1-12