第一章

热力学基本概念

1.1

华氏温标规定，在

1atm

下纯水的冰点时

3

2

°

F

。汽点是

212°

F

（

°

F

是华氏温标单位的符号）

。若用摄氏

温度计与华氏温度计量同一物体，有人认为这两种温度计的读数不可能出现数值相同的情况，你认为

对吗？为什么？

解：

华氏温度与摄氏温度的换算关系

0

100

0

}

t

{

32

212

32

}

t

{

C

F

?

?

?

?

?

?

?

32

}

t

{

5

9

32

}

t

{

100

180

}

t

{

C

C

F

?

?

?

?

?

?

?

所以，此观点是错误的。从上式可知当摄氏温度为

-4

0

℃的时候，两种温度计的读数相同。

1.2

在环境压力为

1atm

下采用压力表对直径为

1m

的球形刚性容器内的气体压力进行测量，其读数为

500mmHg

，求容器内绝对压力（以

Pa

表示）和容器外表面的（以

N

表示）

。

解：

1atm=101325Pa

，

500mmHg=50

0

×

133.3224Pa=66661.2Pa 

容器内绝对压力

P=Pe+Pb=101325Pa+66661.2Pa=167986.2Pa 

2

2

2

0

57

.

12

1

1416

.

3

4

4

A

m

m

d

?

?

?

?

?

?

容器外表面的压力

N

6

0

0

10

27

.

1

101325

57

.

12

Pb

A

P

A

F

?

?

?

?

?

?

?

1.3

容器中的表压力

Pe=600mmHg

，气压计上的水银柱高为

760mm

，求容器中绝对压力（以

Pa

表示）

。

如果容器中绝对压力不变，而气压计上水银柱高度为

755mm

，求此时压力表上的读数（以

Pa

表示）

是多少？

解：

容器中绝对压力

P=Pe+Pb=600mmHg

×

133.3224Pa+760mmHg

×

133.3224Pa=1.81

×

10

5

Pa 

压力表上的读数

Pe=P-Pb=1.81

×

10

5

Pa-755

 mmHg

×

133.3224Pa=8.03

×

10

4

Pa 

1.4

用斜管压力计测量锅炉尾部烟道中的真空度（习题

1.4

图）管子的倾斜角

α=30

°

，压力计中使用密度

ρ

=1.0

×

10

3

kg/m

3

的水，

斜管中液柱长

l

=150mm

。

当地大气压

Pb=755mmHg

，

求尾部烟道中烟气的真空

度（以

mmH

2

O

表示）及绝对压力（用

Pa

表示）

。

解：

倾斜式压力计上读数即烟气的真空度

Pv=ρglsin30°=150×10

-3

m×

1.0×

10

3

kg/m

3

×

9.81m/s

2

=150×

9.81Pa 

而

O

H

81

.

9

1

Pa

1

2

mm

?

，

Pv=150mmH

2

O 

烟气的绝对压力

P=Pb-Pv=755×

13.595mmH

2

O/mmHg-150mmH

2

O=10114.2 mmH

2

O=0.9922×

10

5

Pa 

1.5

气缸中封有空气，出态为

P

1

=0.2MPa

，

V

1

=0.8m

3

，缓慢无摩擦压缩到

V

2

=0.4m

3

，试分别求一下过程中

环境对气体做出膨胀功：

1

）过程中

P

V=

常数；

2

）

P

V

2

=

常数；

3

）过程中气体按

P=(0.2+0.5V)×

10

6

Pa

压缩到

Vm=0.6m

3

，在维持压力不变，压缩到

V

2

=0.4m

3

。

解

：

1

）

J

10

4

.5

5

.8

0

.4

0

ln

4

.

0

10

2

.

0

ln

W

4

3

3

3

6

1

2

1

1

2

1

2

1

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

?

m

m

m

V

V

V

p

dV

V

pV

pdV