热工基础习题集-热力学部分.doc

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1、热工基础习题及答案工程热力学第一章基本概念1-2试确定表压力为0.01MPa时U形管压力计屮液柱的高度差。(1)U形管中装水，其密度为l()00kg/m3；(2)U形管中装酒精，其密度为789kg/m3o解答:・•・=—Pg1.02m即（1）A/?.,^-（H）IXl（）6人9.81x1000⑵△〃洒精==001X106=L29m9.81x7891-3用U形管测量容器屮气体的压力。在水银柱上加一段水柱(如图1・3)。匕侧的水柱S5850mm,汞柱高520mm。当时大气压力为755mmHg。问容器中气体的绝对压力为多少MPa?解答：p=p、nPHg=（755+520）x1

2、33.3224+850x9.80665=0.1ISMPa图1-41-4用斜管压力计测量锅炉烟道中烟气的真空度(如图l-4)o管子的倾角a=30°；压力计中使用密度为800kg/m3的煤油；斜管屮液柱长度I二200mm。当时大气压力&=145mmHg。问烟气的真空度为多少毫米水柱？绝对压力为多少毫米汞柱？解答：(1)Pv=pgMi=800x0.2xsin30"x9.81784.8P«=784.8x1.01972x10"'=SOmmHg(2)f=人-R=745-784.8x7.50062x1()7=739.1135加加砲1-7从工程单位制热力性质表屮杳得，水蒸汽在500°C

3、.lOOat时的比体积和比焙分别为v=0.03347//畑、h=^6.6kcal/kgo在国际单位制屮，这时水蒸气的压力和比热力学各为多少？解答:(1)P=100x9.80665xl04=9.S0665MPa(2)U=h-pF=806.6x4.1868-9.80665x103x0.03347=3048.8V/^g1-8摄氏温标取水在标准大气压下的冰点和沸点分别为0°C和100°C,而华氏温标则相应地取为32字和212°Fo试导出华氏温度和摄氏温度Z间的换算关系，并求出绝对零度(0«或-273.15°0所对应的华氏温度。解答：推导旦JCF)-32100-0212-32・・

4、・t(°F)=t(°C)xl.8+32故当t(°C)=-273.15时，t(°F)=1.8t+32=1.8x(-273.15)+32=-459.67(°F)=-460(°F)第二章热力学第一定律1-2某机器运转时，由于润滑不良产生摩擦热，使质量为150kg的钢制机体在30min内温度升高50°Co试计算摩擦引起的功率损失（已知每千克钢每升高1°C需热量0.461kJ）o解答：0=mcA/=150x0.461x50=3457.5KJ1-3气体在某一过程屮吸入热量12kJ,同时热力学能增加20kJ。问此过程是膨胀过稈还是压缩过程？对外所作的功是多少（不考虑摩擦）？解答：••

5、•0=△〃+0・・.炉=°_△〃=12_2（）=-8V此过程为压缩过程，对外做功值为8kJ。1-4有一闭口系，从状态1经过a变化到状态2（如图2-4）,又从状态2经过b冋到状态1,再从状态1经过c变化到状态2。在这三个过程屮，热量和功的某些值已知（如下表中所列数值），某些值未知（表屮空白）。试确定这些未知值。过程热暈Q/kJ膨胀功过稈热量Q/kJ膨胀功W/kJl-a-2102-b-l・7・4l-c-28图2-4W/kJl-a-21072-b-l■7-4l-c-21182-9有一热机循环，在吸热过稈屮工质从外界获得热量1800J,在放热过程中向外界放出热量1080J,在压

6、缩过程屮外界消耗功700Jo试求膨胀过程中工质对外界所作的功。解答：J=§炉，4+的=vvi+%・・・1800-1080=w-700故w=1420,72-10某蒸汽循环12341,备过程屮的热量、技术功及焙的变化有的已知（如下表屮所列数值）,有的未知（表屮空白）。试确定这些未知值，并计算循环的净功wo和净热量q。。过稈q/(kJ/kg)wt(kJ/kg)AA/(kJ/kg)1-20-18182-33218032183-401142-11424-1-20940-2094第三章气体的热力性质和热力过程1-4汽油发动机吸入空气和汽油蒸气的混合物，其压力为0.095MPao混合

7、物屮汽油的质量分数为6%,汽汕的摩尔质量为114kg/mol。试求混合气体的平均摩尔质量、气体常数及汽汕蒸气的分压力、解答：0.940.9产汽06现9984%28.965114000查表M空气=28.965g/mol，M汽汕=114000g/mol,xt=(pirnjmiwir_耳-Mi-陆"朋_MtA-————*Mi昭•mmixM,即0空气=99.9984%0门汕=1-0空气=1—0.999984=0.0016%・・・M戚二兀=114000x0.0016%+28.965x99.9984%=30.32g/加o//=!"兴=需皿42必心27