工程熱力學(xué)答案(第四版嚴(yán)家騄著含第六章)

1、1第一章基本概念思考題1、如果容器中氣體壓力保持不變，那么壓力表的讀數(shù)一定也保持不變，對(duì)嗎？答：不對(duì)。因?yàn)閴毫Ρ淼淖x書(shū)取決于容器中氣體的壓力和壓力表所處環(huán)境的大氣壓力兩個(gè)因素。因此即使容器中的氣體壓力保持不變，當(dāng)大氣壓力變化時(shí)，壓力表的讀數(shù)也會(huì)隨之變化，而不能保持不變。2、“平衡”和“均勻”有什么區(qū)別和聯(lián)系答：平衡（狀態(tài)）值的是熱力系在沒(méi)有外界作用（意即熱力、系與外界沒(méi)有能、質(zhì)交換，但不排除有恒定的外場(chǎng)如重力場(chǎng)作用）的情況下，宏觀性質(zhì)不

2、隨時(shí)間變化，即熱力系在沒(méi)有外界作用時(shí)的時(shí)間特征與時(shí)間無(wú)關(guān)。所以?xún)烧呤遣煌?。如?duì)氣液兩相平衡的狀態(tài)，盡管氣液兩相的溫度，壓力都相同，但兩者的密度差別很大，是非均勻系。反之，均勻系也不一定處于平衡態(tài)。但是在某些特殊情況下，“平衡”與“均勻”又可能是統(tǒng)一的。如對(duì)于處于平衡狀態(tài)下的單相流體（氣體或者液體）如果忽略重力的影響，又沒(méi)有其他外場(chǎng)（電、磁場(chǎng)等）作用，那么內(nèi)部各處的各種性質(zhì)都是均勻一致的。3、“平衡”和“過(guò)程”是矛盾的還是統(tǒng)一的？答：“

3、平衡”意味著宏觀靜止，無(wú)變化，而“過(guò)程”意味著變化運(yùn)動(dòng)，意味著平衡被破壞，所以二者是有矛盾的。對(duì)一個(gè)熱力系來(lái)說(shuō)，或是平衡，靜止不動(dòng)，或是運(yùn)動(dòng)，變化，二者必居其一。但是二者也有結(jié)合點(diǎn)，內(nèi)部平衡過(guò)程恰恰將這兩個(gè)矛盾的東西有條件地統(tǒng)一在一起了。這個(gè)條件就是：在內(nèi)部平衡過(guò)程中，當(dāng)外界對(duì)熱力系的作用緩慢得足以使熱力系內(nèi)部能量及時(shí)恢復(fù)不斷被破壞的平衡。4、“過(guò)程量”和“狀態(tài)量”有什么不同？答：狀態(tài)量是熱力狀態(tài)的單值函數(shù)，其數(shù)學(xué)特性是點(diǎn)函數(shù)，狀態(tài)量的

4、微分可以改成全微分，這個(gè)全微分的循環(huán)積分恒為零；而過(guò)程量不是熱力狀態(tài)的單值函數(shù)，即使在初、終態(tài)完全相同的情況下，過(guò)程量的大小與其中間經(jīng)歷的具體路徑有關(guān)，過(guò)程量的微分不能寫(xiě)成全微分。因此它的循環(huán)積分不是零而是一個(gè)確定的數(shù)值。習(xí)題1111一立方形剛性容器，每邊長(zhǎng)1m，將其中氣體的壓力抽至1000Pa，問(wèn)其真空度為多少毫米汞柱容器每面受力多少牛頓？已知大氣壓力為0.1MPa。[解]：(1)6(0.110Pa1000Pa)133.3224742

5、.56mmHgvbppp??????(2)12試確定表壓為0.01MPa時(shí)U型管壓力計(jì)中液柱的高度差。(1)U型管中裝水，其密度為1000kgm3；(2)U型管中裝酒精，其密度為789kgm3。26()1(0.110Pa1000Pa)99000NbFAPAPPm?????????3同部位安裝了兩個(gè)刻度為不同壓力單位的壓力表。已測(cè)得1、2兩個(gè)壓力表的表壓依次為9.82at和4.24atm。當(dāng)時(shí)大氣壓力為745mmHg。試求A、B二部分中氣

6、體的絕對(duì)壓力(單位用MPa)。[解]：61745mmHg133.332410MPa9.82at0.0098065MPa0.0983MPa0.963MPa1.0623MPaAbgPPP???????????2AgBPPP???21.0623MPa4.24atm0.10325MP=0.6327MPaBAgPPP??????17從工程單位制水蒸氣熱力性質(zhì)表中查得水蒸汽在500100at時(shí)的比容和C?比焓為：V=0.03347m3Kgh=806

7、.6KcalKg。在國(guó)際單位制中，這時(shí)水蒸汽的壓力和比內(nèi)能各為若干[解]：在國(guó)際單位制中，這時(shí)水蒸汽的壓力為：P=1009.80665104=9806650Pa=9.80665MPa由焓的表達(dá)式得huApv??uhaPv??4806.6100100.03347426.936=728.30kcalkg=728.304.18683049.25uhAPvkJkg?????或?此題目的練習(xí)工程制與國(guó)際制的單位換算。18攝氏溫標(biāo)取水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力

8、下的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為0和100，而華C?C?氏溫標(biāo)則相應(yīng)地取為32和212。試導(dǎo)出華氏溫度和攝氏溫度之間的換算關(guān)F?F?系，并求出絕對(duì)零度(0K或273.15)所對(duì)應(yīng)的華氏溫度。C?[解]：設(shè)以表示攝氏溫度，表示華氏溫度。ctFt根據(jù)攝氏和華氏兩種溫標(biāo)的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)的取法，可知兩者溫度之間存在著線(xiàn)性換算關(guān)系。假設(shè)Fctatb??則對(duì)冰點(diǎn)可得：32=0b對(duì)沸點(diǎn)可得：212=a100b?所以：9325Fctt??3806.64.1868980