工程热力学第四版课后习题答案.pdf

工程热力学第 4 版****题解
工程热力学第 4 版****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(101 325 Pa )下纯水的冰点是
32° F ,汽点是 212° F ,试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。
{}t − 32 {}t − 0
解: °F = °C
212−− 32 100 0
180 9
{}tt=+=+ {} 32 {} t 32
°°FC100 5 ° C
1-2 英制系统中朗肯温度与华氏温度的关系为{Tt }°°RF=+ { } 。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 和 ° R ;汽点的读数分别是 和
° R 。
(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),
−°− ( R)
则=
−− (K)
解得{}TT°RK= {}
( )据上述关系时,
2 {}T K = 0 {}T °R = 0
1
工程热力学第 4 版****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100° N 和1000° N 。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 ?
{}tt−− 100 {} 0
解:(1) °°NC=
1000−− 100 100 0
{}tt°°NC=+ 9{} 100
( )
2 {TtCt }°°QN=+=++=−{ } 9{ } ° C 100 CT 9[{ } K ] ++ 100 C
据题意,当时, ,解得上式中,代回原式得
{}T K = 0 {}T °Q = 0 C =
{Tt }°°QN=+ { }
{}T °N = 0时,T = °Q 。
1-4 直径为 1m 的球形刚性容器,抽气后真空度为 ,若当地大气为 ,
求:
(1)容器内绝对压力为多少 Pa;
(2)容器表面受力多少 N?
6
解:(1) pp=−=bv p × 10 Pa − × =
222
(2) Ad0 ==××=4π 4 1m
FApApp=Δ=00b() −

=×× m26 ( 10 Pa - ) =× 10 6 N
1-5 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:
pp=+eb p
=×(1020 )Pa +× (900 )Pa +× (755 )Pa 图 1-1
=× 105 Pa =
1-6 容器中的真空度为 pv = 600mmHg ,气压计上水银柱高度为 pb = 755mm ,求容器中
2
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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
pb′= 770mm ,求此时真空表上的读数(以 mmHg 表示)是多少?
解:容器中气体压力低于当地大气压力,故绝对压力
pp=−=bv p (755 − 600)mmHg = 155mmHg =
′
若容器中绝对压力不变,而大气压力变为 pb = 770mmHg 。则此时真空表上的读数为
′′
pppvb=−=(770 − 155)mmHg = 6