工程热力学(严家騄)课后答案

第一章思考题

1、如果容器中气体压力保持不变，那么压力表的读数一定也保持不

变，对吗

答：不对。因为压力表的读书取决于容器中气体的压力和压力表所处环境的大气压力两个因素。因此即使容器中的气体压力保持不变，当大气压力变化时，压力表的读数也会随之变化，而不能保持不变。

2、“平衡”和“均匀”有什么区别和联系

答：平衡（状态）值的是热力系在没有外界作用（意即热力、系与外界没有能、质交换，但不排除有恒定的外场如重力场作用）的情况下，宏观性质不随时间变化，即热力系在没有外界作用时的时间特征-与时间无关。所以两者是不同的。如对气-液两相平衡的状态，尽管气-液两相的温度，压力都相同，但两者的密度差别很大，是非均匀系。反之，均匀系也不一定处于平衡态。

但是在某些特殊情况下，“平衡”与“均匀”又可能是统一的。如对于处于平衡状态下的单相流体（气体或者液体）如果忽略重力的影响，又没有其他外场（电、磁场等）作用，那么内部各处的各种性质都是均匀一致的。

3、“平衡”和“过程”是矛盾的还是统一的

答：“平衡”意味着宏观静止，无变化，而“过程”意味着变化运动，意味着平衡被破坏，所以二者是有矛盾的。对一个热力系来说，或是平衡，静止不动，或是运动，变化，二者必居其一。但是二者也有结合点，内部平衡过程恰恰将这两个矛盾的东西有条件地统一在一起了。这个条件就是：在内部平衡过程中，当外界对热

力系的作用缓慢得足以使热力系内部能量及时恢复不断被破坏的平

衡。

4、“过程量”和“状态量”有什么不同

答：状态量是热力状态的单值函数，其数学特性是点函数，状

态量的微分可以改成全微分，这个全微分的循环积分恒为零；而过

程量不是热力状态的单值函数，即使在初、终态完全相同的情况

下，过程量的大小与其中间经历的具体路径有关，过程量的微分不

能写成全微分。因此它的循环积分不是零而是一个确定的数值。

习 题

1-1 一立方形刚性容器，每边长 1 m ，将其中气体的压力抽至 1000

Pa ，问其真空度为多少毫米汞柱容器每面受力多少牛顿已知大气压

力为 。

[解]：(1) 6(0.110Pa 1000Pa)/133.3224742.56mmHg v b p p p =-=⨯-=

(2)

1-2 试确定表压为时U 型管压力计中液柱的高度差。

(1)U 型管中装水，其密度为1000kg/m 3；

(2)U 型管中装酒精，其密度为789kg/m 3。

[解]： 由（1-6）式，Pg=g z ，得到z=g P g (1) 630.0110Z 1.01971019.7109.80665

g P m mm g ρ⨯∆====⨯水水 26()

1(0.110Pa 1000Pa)99000N

b F A P A P P m =∆=-=⨯⨯-=

(2) 60.0110Z 1.24941292.47899.80665g P m mm g ρ⨯∆====⨯酒精酒精

此题目的目的是练习如果通过U 型管压力计的液柱高度差计算

表压力。

1-3 用U 型管测量容器中气体的压力。在水银柱上加一段水图(1-

12)，测得水柱度850mm ，汞柱度520mm 。当时大气压力为

755mmHg ，问容器中气体的绝对压力为若干

[解] ： 水柱高，汞柱高级大气压力之间之和

即为容器中气体的绝对压力，但各种压力单位

要经过换算。

bar

Pa B

P P P Hg O H 7832.11783203224.133)955520(806375.98502==⨯++⨯=++=

图1-12

1-4 用斜管式压力计测量锅炉管道中烟气的真空度。管子的倾角

30α=，压力计中使用密度为800Kg/m 3的煤油。倾管中液柱长度为

l=200mm 。当时大气压力B=745mmHg ，问烟气的真空度为若干毫米汞

柱绝对压力为若干毫米汞柱

[解]： (1) 根据式(1-6)式有

V 2P g l sin30

8009.806650.20.5

=784.5Pa=80mmH O ρ==⨯⨯⨯

(2) 根据(1-5)式有

3

745784.575006210739.12v P B P mHg -=-=-⨯⨯=

此题目的练习真空度，绝对压力，表压之间的关系及压力单位之

间的换算关系。

1-5 气象报告中说，某高压中心气压是1025毫巴。他相当于多少毫

米汞柱它比标准大气压高出多少毫巴

[解] ：1025 1.025 1.025750.062768.81P mbar bar mmHg ===⨯=

768.81760=8.81mmHg=8.81/0.750062=11.75mbar P P P ∆=-=-标准

或

P P P 1.025 1.013250.01175bar 11.75mbar ∆=-=-==标准

此题目的练习压力单位换算

1-6 有一容器，内装隔板，将容器分成A 、B 两

部分 (图1-14)。容器两部分中装有不同压力的

气体，并在A 的不同部位安装了两个刻度为不同

压力单位的压力表。已测得1、2两个压力表的

表压依次为 at 和 atm 。当时大气压力为 745

mmHg 。试求A 、B 二部分中气体的绝对压力 (单

位用MPa)。

[解]：

61745mmHg 133.332410MPa 9.82at 0.0098065MPa

0.0983MPa 0.963MPa

1.0623MPa

A b g P P P -=+=⨯⨯++=+= 2A g

B P P P =+ 2 1.0623MPa 4.24atm 0.10325MP

=0.6327MPa B A g P P P ∴=-=-⨯

图1-

14