工程熱力學01章習題提示與答案

2022-07-24 03:51:05 字數 3100 閱讀 8795

答案:煙囪內底部的真空度。

圖1-18

1-7 設一容器被剛性壁分為兩部分,如圖1-18示,在容器不同部位裝有壓力表,若壓力表a的讀數為0.19mpa,壓力表b的讀數為0.12mpa,大氣壓力為0.

1mpa,試確定壓力表c的讀數以及容器兩部分內氣體的絕對壓力。

提示: 壓力表b位於容器ⅱ中,其「當地大氣壓」為容器ⅱ的壓力。

答案:pg,c=0.07mpa,pⅰ=0.29mpa,pⅱ=0.29mpa。

1-8 某容器中儲有氮氣,其壓力為0.6mpa,溫度為40℃。設實驗消耗1kg氮氣,且溫度降為30℃時容器中壓力降為0.4mpa。試求該容器的容積。

提示:實驗前後容器內的氣體均為理想氣體狀態。

答案:v=0.497 3 m3。

1-9 利用真空幫浦為某裝置抽真空,真空幫浦每分鐘的吸氣量為0.5m3。若裝置中空氣壓力已達到0.1mmhg,溫度為-30℃,試求每分鐘真空幫浦可吸出空氣的質量。

提示:真空幫浦吸入氣體的狀態可看做與裝置中的空氣狀態相同,且氣體為理想氣體。

答案:m=0.095 5 g。

1-10 有兩個容器,容器a的容積為0.3m3,其中充有壓力為0.6mpa、溫度為60℃的氮氣;容器b為真空。

連通兩容器,使氮氣由容器a流入容器b,並且容器b中壓力達到0.15mpa、溫度為20℃時,容器a中的壓力降到0.4mpa,溫度為50℃。

試求容器b的容積。

提示:連通後容器b中的氣體質量應為連通前後容器a的氣體質量之差,且連通前後兩容器內的氣體均可看做理想氣體。

答案:vb=0.33 m3。

1-11 有一儲氣筒,其容積為9.5m3,筒內空氣壓力為0.1mpa、溫度為17℃。

現用壓氣機向筒內充氣,壓氣機每分鐘吸氣0.2m3,大氣溫度為17℃,壓力為0.1mpa,試求筒內壓力達到0.

7mpa、溫度仍為17℃時所需的時間。

提示:充氣前後儲氣筒內的氣體均可當做理想氣體處理,且壓氣機入口處的空氣狀態可看做與大氣狀態相同。

答案:。

1-12 輸氣管道採用壓氣機加壓,設進氣的壓力為0.1mpa、溫度為20℃,而要求每分鐘輸出壓力為0.3mpa、溫度不高於60℃的氣體80m3,現有吸氣量為每分鐘8m3的壓氣機,問需用多少臺?

提示:壓氣機輸出氣體的質量取決於其氣體進口狀態。

答案:n=26.4,取整數為27臺。

1-13 一剛性容器內儲有壓縮空氣0.1m3,其壓力為0.4mpa。

一橡皮氣球內儲有0.1m3的壓力為0.15mpa的空氣。

兩者的溫度和環境溫度相同,均為25℃。現把兩者連通,使剛性容器內的空氣流入橡皮氣球,直至兩者壓力相同。若橡皮氣球的壓力正比於其容積,試求空氣溫度仍為25℃時的最終平衡壓力及氣球的容積。

提示:剛性容器與橡皮氣球連通前後其中空氣質素不變;橡皮氣球的壓力正比於其容積,即;初始時刻剛性容器與橡皮氣球的容積相等。

答案:,v=0.148 m3。

1-14 上題中,若容器也為彈性,且容積正比於其中的壓力。試求最終的平衡壓力及氣球、容器兩者各自的容積。

提示:參照1-13題提示。

答案: p=0.245mpa,,。

1-15 壓氣機氣缸中有0.05kg氮氣,在壓縮過程中其壓力由0.1mpa公升高到0.5mpa,且氮氣溫度始終保持為50℃。試求壓縮過程中所消耗的功。

提示:;過程中溫度不變,有pv=p1v1。

答案:。

1-16 有一皮革制的無彈性的氣球,原來氣球呈摺疊狀態,其內部無任何氣體。若用儲氣罐中的壓縮空氣給氣球充氣,充滿時氣球的容積為2m3。設儲氣罐內氣體壓力遠高於大氣壓力,而現大氣壓力為0.

9atm,試求充氣過程中氣體所作的功。

提示:過程為不可逆過程,外界得到的功量等於氣體所作的功。

答案:。

1-17 若氣缸中氣體在進行一準靜態過程時,其狀態變化關係為p=p1=常量,試證明氣體所作容積變化功為

w1-2=(p1v1-p2v2)

提示:。

1-18 若氣缸中co2氣體的初始壓力為0.25mpa、溫度為200℃,氣體經歷了乙個膨脹過程後溫度為100℃。設過程中氣體的狀態變化規律為p=p1=常量,試求膨脹過程中氣體所作的膨脹功。

提示:參照習題1-17的結論,氣體為理想氣體。

答案:。

1-19 某種氣體在氣缸中進行乙個膨脹過程,其容積由0.1m3增加到0.3m3。

已知膨脹過程中氣體的壓力與容積變化關係為。試求:(1)氣體所作的膨脹功;(2)當活塞和氣缸的摩擦力保持為1000n而活塞面積為0.

2m2時,扣除摩擦消耗後活塞所輸出的功。

提示:;活塞輸出功為氣體膨脹功與摩擦耗功之差。

答案:(1)w1-2=1.76×104 j,(2)w=1.66×104 j。

1-20 有一橡皮氣球,當它內部的氣體壓力和大氣壓力同為0.1mpa時,氣球處於自由狀態,其容積為0.3m3。

當氣球受太陽照射其內部氣體受熱時,容積膨脹10%,壓力公升高為0.15mpa。設氣球壓力增加和容積的增加成正比,試求:

(1)該膨脹過程在p-v圖上的過程曲線;(2)該過程中氣體所作的功;(3)用於克服橡皮球彈力所作的功。

提示:(1)→p=c+kv。(2)氣體的過程功量:。(3)氣體克服氣球彈力的耗功:,為橡皮氣球內氣體壓力與大氣壓力之差。此外,p-v圖中面積代表功量。

答案:(1)

;(2) w1-2=3.75×103 j ;

(3) w=750 j。

1-21 設某種氣體的狀態方程序為,試匯出定溫過程中該氣體所作容積變化功的計算公式,並分析有相同容積變化時理想氣體定溫變化的容積變化功是大於還是小於該種氣體的功。

提示:。

答案:;理想氣體定溫過程,當時,;當時,。

1-22 圖1-19所示為壓縮空氣驅動的公升降工作台示意圖。由儲氣罐來的壓縮空氣經閥門調節氣體的壓力後送入氣缸,在壓縮空氣的推動下活塞上公升舉起工作台。已知活塞面積為0.

02m2,活塞及工作台重5000n。活塞上公升300mm後開始和彈簧相接觸,繼續上公升時將壓縮彈簧。設彈簧的勁度係數為10n/mm。

若氣缸內氣體的表壓力達到0.3mpa時停止供氣,試求在舉公升過程中氣體所作的功及彈簧所吸收的功。

提示:氣缸內氣體的壓力為表壓力。

(1)系統所作出的功量與外界得到的功量的關係:,且

(2)彈簧所吸收的功:取彈簧為「系統」。

答案: (1)w=2 050 j; (2)。

工程熱力學試卷 A卷答案

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