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 4.
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??30?，压力计中使用
??0.8g/cm3的煤油，斜管液体长度L?200mm，当地大气压力pb?0.1MPa，求烟气的绝对压力（用MPa表示）解：
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。若当地大气压
pb?97kPa，求压力表A的读数（用kPa表示） pgA?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，其读数为
706mmHg。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（用MPa表示） p1?0.0247MPa;p2?0.0039MPa
8.测得容器的真空度
pv?550mmHg，
求
此
时
，大气压力真
空
pb?0.098MPa，求容器内的绝对压力。若大气压变为
表
上
的
读
数
为
多
少
??0.102MPapbmmMPa？
??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；
（2）. （3）. （4）.
p?13kPa； 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。 将水在标准大气压下的冰点值32 解该二元一次方程组，得：
从而有 tF当t?F和0℃，以及沸点值292?F和100℃代入，得
A?1.8,B?32。
?1.8t?32
??273.15℃时，有
，试导出该气体从状态1变化到状态2时膨胀功的表达式，并在p?VpV?C（C为常数）
11.气体进行可逆过程，满足
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。
；（2）.
答案：（1）.
p2v1?p1v2v2T2?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煤的发热量为qc?180?103kg/h，输出功率为P?55000kW，全厂耗煤qm,c?19.5t/h，
?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 热效率 ?t?P55000??41% 5?H1.34?10（2）.锅炉效率
2.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
对于返回初态的过程 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（2）. ?U?0；（3）.W??390kj。 ?0；
5.闭口系统中实施以下过程，试填补表中的空缺数据。 表中括号内的数为答6.如图所示，某封闭系状态a变化到b，吸入
过程序号 案。
25 -12 -13 （-46） -9 -16 统沿a?c?b途径由热量90kj，对外做功
1 过程序号 2 40kj，试问：
（1）.系统做功10kj，则吸收热 （2）.系统
返回a，若外吸收热量为
（3）.设
-8 17 58 3 1 4 2 25 18 -8 （8） -9 7 58 21 （37） 从a经d至b，若对外量是多少？
由b经曲线所示过程界对系统左贡23kj，多少？
-12 -11 （8） （74） -16 3 （38） 17 -13 （8） 21 4 18 -11 （-22） 7 （29） Uadb?5kj,Ud?45kj,，那么过程a?d和d?b中系统吸收的热量各为多少？
答案 （1）.Qadb?60kj；（2）.Qba??73kj；
（2）.Qad3?50kj；（4）.Qdb?10kj。
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？
答案 （1）.W3（2）.?U?0,?H?2.8?10kj。 ?0；
p1?0.2MPa提高到p3?3MPa，热力学能变化多少？焓变化多
?4500kg158.一质量为的汽车沿坡度为的山坡下行，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。
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
3440kj/kg，汽轮机出口
。试求：
比焓为
2240kj/kg，真空表读数为95.06kPa，当时当地大气压力为98.66kPa，汽轮机对环境放热为
（1）.汽轮机进出口蒸汽的绝压各为多少？ （2）.单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？ （3）.汽轮机的功率为多少？ 答案 （1）.
（2）.?sh（3）.P?1200kj/kg
?1.332?104kW
（4）.考虑进出口动能差后?sh的相对偏差
10.进入冷凝器的泛汽的蒸汽为
p?0.005MPa，比焓h1?2500kj/kg，出口为同压下的水，比焓为
??17℃，冷却水出口温度为t2??30℃，试h2?137.77kj/kg,若蒸汽流量为22t/h，进入冷凝器的冷却水温为t1求冷却水流量为多少？水的比热容为 答案 qm,w4.18kj/(kg.K)。
?956.4?103(kg/h)
p1?0.1MPa，v1?0.88m3/kg；p2?1.0MPa，
11.某活塞式氮气压气机，压缩的氮气的参数分别为：
v?0.16m3/kg。设在压缩过程中每kg氮气热力学能增加180kj，同时向外放出热量60kj。压气机每min生产
压缩氮气
18kg，试求：
（1）.压缩过程对每kg氮气所做的功； （2）.生产每kg压缩氮气所需的功； （3）.带动比压气机至少要多大的电动机。 答案 （1）.? （2）.?sh??240kj/kg； ??312kj/kg；
（3）.P?93.6kW。
12.流速为600m/s的高速空气突然受阻停止流动，即
c2?0，称为滞止。如滞止过程进行迅速，以致气流受阻过程
中与外界的热交换可以忽略，问滞止过程空气的焓变化了多少？
答案 ?h?180kj/kg
第三章 理想气体及其混合物
1.把
CO2 压送到体积为0.5m3的贮气罐内。压送前贮气罐上的压力表读数为3kPa，温度为20?C，压送终了时压
?力表读数为30kPa，温度为50解
C。试求压送到罐内的CO2的质量。大气压力为pb?0.1MPa。
p1?pb?pg1?0.1?103?3?103?kPa?p2?pb?pg2?0.1?103?30?130?kPa?R8.314??0.189?kJ?kg.K??M44 由 pV?mRgTRg?p2Vp1VV?p2p1???m??????RgT2RgT1Rg?T2T1???130?103103?103?0.5??????0.143?kg?3??0.189?10?50?27320?273??3700kPa,20C的氮气。0.03m2. 体积为的某钢性容器内盛有了瓶上装有一排气阀，压力达到875kPa时发门开启，
压力降到840kPa时关闭。若由于外界加热的原因造成阀门开启，问：
(1)阀门开启时瓶内气体温度为多少？
(2)因加热造成阀门开闭一次期间瓶内氮气失去多少？设瓶内空气温度在排气过程中保持不变。
工程热力学课后题答案
