工程热力学课后习题全集.doc

习题提示与答案 第一章 基本概念及定义 1-1 试确定表压力为0.1?kPa时U形管压力计中的液柱高度差。(1)液体为水，其密度为1?000?kg/m3；(2)液体为酒精，其密度为789?kg/m3。 提示：表压力数值等于U管压力计显示的液柱高度的底截面处液体单位面积上的力。 答案：(1) (2) 。 1-2 测量锅炉烟道中真空度时常用斜管压力计。如图1-17所示，若=30°，液柱长度l＝200?mm，且压力计中所用液体为煤油，其密度为800?kg/m3 ，试求烟道中烟气的真空度为多少mmH2O(4?℃)。 提示：参照习题1-1的提示。真空度正比于液柱的“高度”。 答案：。 1-3 在某高山实验室中，温度为20?℃，重力加速度为976?cm/s2，设某U形管压力计中汞柱高度差为30?cm，试求实际压差为多少mmHg(0?℃)。 提示：描述压差的“汞柱高度”是规定状态温度t=0℃及重力加速度g=980.665cm/s2下Δp=297.5 mmHg(0℃)。 1-4 某水塔高30?m，该高度处大气压力为0.098?6?MPa，若水的密度为1?000?kg/m3 ，求地面上水管中水的压力为多少MPa。 提示：地面处水管中水的压力为水塔上部大气压力和水塔中水的压力之和。 答案：。 1-5 设地面附近空气的温度均相同，且空气为理想气体，试求空气压力随离地高度变化的关系。又若地面大气压力为0.1?MPa，温度为20? ℃，求30?m高处大气压力为多少MPa。 提示： → ，为地面压力。 答案：。 1-6 某烟囱高30?m，其中烟气的平均密度为0.735?kg/m3。若地面大气压力为0.1?MPa，温度为20?℃，现假设空气密度在烟囱高度范围内为常数，试求烟囱底部的真空度。 提示：烟囱底部真空度为该处压力与大气压力之差；烟囱顶部处的内部烟气压力与该处外部空气压力相等。不同高度处流体的压差为ρΔhg。 答案：烟囱内底部的真空度。 图1-18 1-7　设一容器被刚性壁分为两部分，如图1-18示，在容器不同部位装有压力表，若压力表A的读数为0.19MPa，压力表B的读数为0.12MPa，大气压为0.1MPa，试确定压力表CⅠ=0.29MPa，pⅡ=0.29MPa。 1-8 某容器中储有氮气，其压力为0.6?MPa，温度为40?℃。设实验消耗1?kg氮气，且温度降为30?℃时容器中压力降为0.4?MPa。试求该容器的容积。 提示：实验前后容器内的气体均为理想气体状态。 答案：V=0.497 3 m3。1-9 利用真空泵为某设备抽真空，真空泵每分钟的吸气量为0.5?m3。若设备中空气压力已达到0.1?mmHg，温度为-30?℃，试求每分钟真空泵可吸出空气的质量。 提示：真空泵吸入气体的状态可看做与设备中的空气状态相同，且气体为理想气体。 答案：m=0.095 5 g。 1-10 有两个容器，容器A的容积为0.3?m3，其中充有压力为0.6?MPa、温度为60?℃的氮气；容器B为真空。连通两容器，使氮气由容器A流入容器B，并且容器B中压力达到0.15?MPa、温度为20?℃时，容器A中的压力降到0.4?MPa，温度为50?℃。试求容器B的容积。 提示：连通后容器B中的气体质量应为连通前后容器A的气体质量之差，且连通前后两容器内的气体均可看做理想气体。 答案：VB=0.33 m3。1-11 有一储气筒，其容积为9.5?m3，筒内空气压力为0.1?MPa、温度为17?℃。现用压气机向筒内充气，压气机每分钟吸气0.2?m3，大气温度为17?℃，压力为0.1?MPa，试求筒内压力达到0.7?MPa、温度仍为17?℃时所需的时间。 提示：充气前后储气筒内的气体均可当做理想气体处理，且压气机入口处的空气状态可看做与大气状态相同。 答案：。 1-12 输气管道采用压气机加压，设进气的压力为0.1?MPa、温度为20?℃，而要求每分钟输出压力为0.3?MPa、温度不高于60?℃的气体80?m3，现有吸气量为每分钟8?m3的压气机，问需用多少台？ 提示：压气机输出气体的质量取决于其气体进口状态。 答案：n=26.4，取整数为27台1-13 一刚性容器内储有压缩空气0.1?m3，其压力为0.4?MPa。一橡皮气球内储有0.1?m3的压力为0.15?MPa的空气。两者的温度和环境温度相同，均为25?℃。现把两者连通，使刚性容器内的空气流入橡皮气球，直至两者压力相同。若橡皮气球的压力正比于其容积，试求空气温度仍为25?℃时的最终平衡压力及气球的容积。 提示：刚性容器与橡皮气球连通前后其中空气质量不变；橡皮气球的压力正比于其容积，即；初始时刻刚性容器与橡皮气球的容积相等。 答案：，V=0.148 m3。 1-14 上题中，若容器也为弹