搜索
工程热力学第4版习题解工程热力学第4版习题解本题解是沈维道、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（101325Pa）下纯水的冰点是32F，汽点是212F，试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。{t}F32{t}C0解：212321000180{t}C329{t}C32{t}F10051-2英制系统中朗肯温度与华氏温度的关系为{T}R{t}F459.67。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），671.67491.67T(R)491.67则373.15273.15T(K)273.15解得{T}R1.8{T}K（2）据上述关系{T}K0时，{T}R01工程热力学第4版习题解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？{t}N100{t}C0解：（1）10001001000{t}N9{t}C100（2）{T}Q{t}NC9{t}C100C9[{T}K273.15]100C据题意，当{T}K0时，{T}Q0，解得上式中C2358.35，代回原式得{T}Q{t}N2358.35{T}N0时，T2358.385Q。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？6Pa752.5mmHg133.3Pa/mmHg691.75Pa12.57m解：（1）（2）ppbpv0.10110A04d43.14161m222FA0pA0(pbp)12.57m(0.10110Pa-691.75Pa)1.26110N6621-5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：ppepb(10209.81)Pa(900133.3)Pa(755133.3)Pa图1-12.30610Pa0.231MPa51-6容器中的真空度为pv600mmHg，气压计上水银柱高度为pb755mm，求容器中2工程热力学第4版习题解的绝对压力（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p770mm，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ppbpv(755600)mmHg155mmHg0.0207MPa若容器中绝对压力不变，而大气压力变为pb770mmHg。则此时真空表上的读数为vpbp(770155)mmHg1-7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0.810kg/mp615mmHg33的煤油，斜管中液柱长度l200mm。当地大气压力pv745mmHg。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pvlsing图1-220010m0.50.8109.81m/s2809.81Pakg/m3331因1PammH2O、1mmHg13.595mmH2O，故pv80mmH2O9.81烟气绝对压力ppbpv(74513.595)mmH2O80mmH2O10048.3mmH2O0.9857105Pa1−8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。图1-3解：蒸汽逸出时锅内表压力即为应由柱塞产生的压力，所以3