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
pH2O?200?9.80665?1.961?103?1.96.kPapHg?800?133.32?1.006?105Pa?106.6kPap?pb?(pH2O?pHg)?98.0?(1.961?106.6)?206.6kPa4.
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?使用?
?30?，压力计中
?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
p?L?gsin??200?0.8?9.81?0.5?784.8Pa?784.8?10?6MPa
气的绝对压力（用MPa表示）解：
p?pb?pv?0.1?784.8?10?6?0.0992MPa
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表示）
。若当地大气压
pb?97kPa，求压力表A的读数（用kPapgA?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，
mmHg。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其读数为706（用MPa表示） 8.测得容器的真空度
p1?0.024M7Pa;p2?0.003M9Pa
pv?550mmHg，大气压力pb?0.098MPa，求容器内的绝对压力。若大气
压变为
??0.10M，pb2Pa求此时真空表上的读数为多少
mmMPa？
??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；
p?13kPa；
（2）. （3）. （4）.
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。
tF?At?B
100℃代入，得 将水在标准大气压下的冰点值32F和0℃，以及沸点值292F和???32?0?B ??212?100A?B 解该二元一次方程组，得：
从而有 当tA?1.8,B?32。
tF?1.8t?32
??273.15℃时，有
11.气体进行可逆过程，满足式，并在
tF?1.8?(?273.15_)?32??459.7(?F)
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
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。
答案：（1）.
p2v1?p1v2；（2）.
v2T2?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
?H?qm?q?180?103?2680?4.82?10(kj/h)?1.34?10(kW)P55000??41% 5?H1.34?1085
热效率
?t?（2）.锅炉效率
?B?蒸汽总放热量?H?煤的总放热量?B
19.5?103?30?103?B?qb,c?qc??1.625?105(kW)3600 5?1.34?10??H??82.5%?B1.625?1052.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
?U?Q?W??8?26??34(kj)
对于返回初态的过程
?U???U?34kj
??W?Q??U?6?34??28kj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。
2
表中括号内的数为答案。
3 4 18 17 -11 -13 （8） 7 21 -8 58 -16 过程序号 Q/J W/J 25 -12 U1/J U2/J -9 ?U/J 1
1
4 6.如图所示，某
18 -11 （-22） 7 （29） 封闭系统沿
2 3 -8 （38） （8） 17 （74） -13 58 （8） -16 21 25 -12 （-46） -9 （37） 过程序号 Q/J W/J U1/J U2/J ?U/J a?c?b途径由状态a变化到b，吸入热量90kj，对外做功40kj，试问：
（1）.系统从a经d至b，若对外做功10kj，则吸收热量是多少？
（2）.系统由b经曲线所示过程返回a，若外界对系统左贡23kj，吸收热量为多少？ （3）.设Uadb 答案 （1）.Qadb （2）.Qad3?5kj,Ud?45kj,，那么过程a?d和d?b中系统吸收的热量各为多少？
（2）.Qba??73kj； ?60kj；
（4）.Qdb?10kj。 ?50kj；
7.容积为1m的绝热封闭的气缸中装有完全不可压缩的流体，如图2-31所示。试问： （1）.活塞是否对流体做功？ （2）.通过对活塞加压，把流体压力从
少？焓变化多少？
答案 （1）.W3?0；（2）.?U?0,?H?2.8?10kj。
p1?0.2MPa提高到p3?3MPa，热力学能变化多
8.一质量为
4500kg的汽车沿坡度为15?的山坡下行，车速为300m/s。在距山脚100m处开始刹车，
且在山脚处刚好刹住。若不计其它力，求因刹车而产生的热量。
Q?2.04?105kj。
3440kj/kg，
9.某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40t/h，汽轮机进出口处压力表读数为9MPa，进口比为
工程热力学课后题答案
