工程热力学习题解答工程热力学习题解答工程热力学习题解答工程热力学习题解答第第第第1111章章章章基本概念基本概念基本概念基本概念1-1体积为2L的气瓶内盛有氧气2.858g，求氧气的比体积、密度和重度。解：氧气的比体积为3310858.2102−−××==mVv=0.6998m3/kg密度为vmV110210858.233=××==−−ρ=1.429kg/m3重度80665.9429.1×==gργ=14.01N/m31-2某容器被一刚性器壁分为两部分，在容器的不同部分安装了测压计，如图所示。压力表A的读数为0.125MPa，压力表B的读数为0.190MPa，如果大气压力为0.098MPa，试确定容器两部分气体的绝对压力可各为多少？表C是压力表还是真空表？表Ｃ的读数应是多少？解：设表A、B、C读出的绝对压力分别为Ap、Bp和Cp。则根据题意，有容器左侧的绝对压力为=+=+==125.0098.0gAbApppp左0.223MPa又 容器左侧的绝对压力为gBCBpppp+==左∴033.0190.0223.0gBC=−=−=ppp左MPa＜bp∴表C是真空表，其读数为033.0098.0CbvC−=−=ppp=0.065MPa则容器右侧的绝对压力为=−=−=065.0098.0vCbppp右0.033MPa1-3上题中，若表A为真空表，其读数为24.0kPa，表B的读数为0.036MPa，试确定表C的读数。解：则根据题意，有容器左侧的绝对压力为=−=−==024.0098.0vAbApppp左0.074MPa若表B为压力表，则容器左侧的绝对压力为gBCBpppp+==左∴038.0036.0074.0gBC=−=−=ppp左MPa＜bp∴表C是真空表，其读数为038.0098.0CbvC−=−=ppp=0.060MPa则容器右侧的绝对压力为=−=−=060.0098.0vCbppp右0.038MPa若表B为真空表，则容器左侧的绝对压力为vBCBpppp−==左习题1-2图∴110.0036.0074.0vBC=+=+=ppp左MPa＞bp∴表C是压力表，其读数为098.0110.0bCgC−=−=ppp=0.012MPa1-4由于水银蒸气对人体组织有害，所以在水银柱面上常注入一段水，以防止水银蒸气发生。如图所示，U形管中的水银柱高度为zHg=700mm，水银柱液面上的水柱高度为zH2O=50mm。若大气压力bp=745mmHg，试求另一端气体的绝对压力为多少？（注：实验设备中Ｕ形管的两边水银柱的上面都要注入一段水，以防止水银蒸气的发生。这时，两段水的高度就可以不必计算了。）解：HgHgH2OH2Obgbabsgzgzppppρρ++=+=133.3227009.8066550133.322745×+×+×==193140.6Pa=0.1931406MPa1-5水银温度计浸在冰水中时的水银柱长度为4.0cm，浸在沸水中时的水银柱长度为24.0cm。试求：1）在室温为22℃时水银柱的长度为多少？2）温度计浸在某种沸腾的化学溶液中时，水银柱的长度为25.4cm，求溶液的温度。解：假设水银柱长度随温度线性增加。则1℃间隔的水银柱长度为424100−=∆∆zt=5.00℃/cm1）在室温为22℃时水银柱的长度为=+=∆∆+5/224/0zttz8.4cm2）水银柱的长度为25.4cm时，溶液的温度为=×−=∆∆×−=5)44.25()(0ztzzt107℃1-6如图所示，一垂直放置的汽缸内存有气体。该汽缸活塞质量为4kg，活塞面积为45cm2，与活塞相连接的弹簧处于被压缩状态，其弹力为60N。若大气压力为98kPa，试求汽缸内气体的压力。解：取活塞为研究对象，对其列力平衡方程得弹FmgAppA+++=b则AFmgpp/)(b弹++=)1045/()6080665.94(109843−×+×+×==120050Pa=120.05kPa1-7假定大气温度维持在20℃，密度TRpg/=ρ，其中，287g=RJ/(kg﹒K)，压力的单位是帕，温度的单位是热力学温度。若地面大气压力为0.1MPa，试求取地面1000m处高空的压力。反过来，当压力计读数为80kPa时，高度是多少？（当地重力加速度g=9.81m/s2）。解：zTRpgzgpdddg−=−=ρ即TRzgzgppgddd−=−=ρ习题1-4图习题1-6图积分得∫∫−=zppTRzgpp0gdd0即TRgzppg0ln−=或TRgzeppg0−=当z=1000m时，高空的压力293287100081.9100000××−×=ep=88989.9Pa当p=80kPa时，高度10000080000ln81.9293287ln0g×−=−=ppgTRz=1912.8m1-8某烟囱高30m，其中烟气的平均密度为0.735kg/m3。若地面大气压为0.1MPa，温度为20℃。现假设空气密度在烟囱高度范围内为常数，密度按1-7题中求解，试求烟囱内部底部的真空度。解：烟囱外空气密度为=××==293287101.05gTRp空ρ1.1892kg/m3假设在烟囱出口处烟囱内外压力相等。则以烟囱外地面处为大气压计算，烟囱内部底部的真空度为=××−=−=−=3081.9735.01891.1v）（）（烟空烟空gzg...
