（2）
A0 = 4π d 2 = 4 × 3.1416 ×1m2 = 12.57m2
F = A0Δp = A0 ( pb − p) = 12.57 m2 × (0.101×106 Pa - 691.75Pa) = 1.261×106 N
1-5 用 U 型压力计测量容器中气体的压力，在水银柱上加一段水， 则得水柱高 1020mm，水银柱高 900mm，如图 1-1 所示，若当地大气压 为 755mmHg，求容器中气体的压力（MPa）。
解：（1）若任意温度 T 在朗肯温标上读数为 T (°R) 在热力学绝对温标上读数为 T（K），
则
671.67 − 491.67 = T (°R) − 491.67
373.15 − 273.15 T (K) − 273.15
解得
{T}°R = 1.8{T}K
（2）据上述关系{T}K = 0 时，{T}°R = 0
。求烟气的
真空度（以 mmH2O 表示）及绝对压力（以 Pa 表示）。 解：倾斜式压力计上读数即烟气的真空度
图 1-2
pv = l sin αρ g = 200 ×10−3 m × 0.5 × 0.8 ×103 kg/m3 × 9.81m/s2 = 80 × 9.81Pa
因1Pa
=
1 9.81
mmH 2 O
图 1-3
3
工程热力学第 4 版习题解
柱塞质量
pe = p − pb = 201kPa −101kPa = 100kPa
1
工程热力学第 4 版习题解
1-3 设一新温标，用符号 °N 表示温度单位（它的绝对温标是用 °Q 表示温度单位）。规定
纯水的冰点和汽点100°N 和1000°N 。试求：
（1）该新温标与摄氏温标的关系；
（2）若该温标的绝对零度与热力学温标零度相同，则该温标读数为 0°N 时，其绝对温标
读数是多少 °Q ？
{T}°Q = {t}°N + 2358.35
{T}°N = 0 时， T = 2358.385°Q 。
1-4 直径为 1m 的球形刚性容器，抽气后真空度为 752.5mmHg，若当地大气为 0.101MPa ， 求：
（1）容器内绝对压力为多少 Pa； （2）容器表面受力多少 N？
解 ：（1） p = p b − pv = 0.101×106 Pa − 752.5mmHg ×133.3Pa/mmHg = 691.75Pa
解：
p = pe + pb = (1020 × 9.81)Pa + (900 ×133.3)Pa + (755×133.3)Pa = 2.306 ×105 Pa = 0.231MPa
图 1-1
1-6 容器中的真空度为 pv = 600mmHg ，气压计上水银柱高度为 pb = 755mm ，求容器中
+ 32
=
9 5 {t}°C
+ 32
1-2 英制系统中朗肯温度与华氏温度的关系为{T}°R = {t}°F + 459.67 。已知热力学绝对温
标及朗肯温标在纯水冰点的读数分别是 273.15K 和 ห้องสมุดไป่ตู้91.67°R ；汽点的读数分别是 373.15K 和
671.67°R 。
（1）导出朗肯温度和开尔文温度的关系式； （2）开尔文温标上绝对零度在朗肯温标上是多少度？
第一章 基本概念
1-1 英制系统中采用华氏温标，它规定在标准大气压（ 101 325 Pa ）下纯水的冰点是
32 °F ，汽点是 212 °F ，试推导华氏温度与摄氏温度的换算关系。
解：
{t}°F − 32 = {t}°C − 0 212 − 32 100 − 0
{t}°F
=
180 100 {t}°C
pv′ = pb′ − p = (770 −155)mmHg = 615mmHg 1-7 用斜管压力计测量锅炉烟道烟气的真空度（如图 1-24）管子 的倾斜角α = 30° ，压力计中使用密度 ρ = 0.8 ×103 kg/m3 的煤油，斜
管中液柱长度 l
=
200mm
。当地大气压力
p v
=
745mmHg
解：（1）
{t}°N −100 = {t}°C − 0 1000 −100 100 − 0
{t}°N = 9{t}°C + 100
（2）
{T}°Q = {t}°N + C = 9{t}°C + 100 + C = 9[{T}K − 273.15] + 100 + C
据题意，当{T}K = 0 时，{T}°Q = 0 ，解得上式中 C = 2358.35 ，代回原式得
2
工程热力学第 4 版习题解
的 绝 对 压 力 （ 以 MPa 表 示 ）。 如 果 容 器 中 的 绝 对 压 力 不 变 ， 而 气 压 计 上 水 银 柱 高 度 为
pb′ = 770mm ，求此时真空表上的读数（以 mmHg 表示）是多少？
解：容器中气体压力低于当地大气压力，故绝对压力
p = pb − pv = (755 − 600)mmHg = 155mmHg = 0.0207MPa 若容器中绝对压力不变，而大气压力变为 pb′ = 770mmHg 。则此时真空表上的读数为
、1mmHg
=
13.595mmH2O
，故
pv = 80mmH2O
烟气绝对压力
p = pb − pv = (745×13.595)mmH2O − 80mmH2O = 10048.3mmH2O = 0.9857 ×105 Pa
1−8 压力锅因其内部压力和温度比普通锅高而缩短了蒸煮食物的时间。压力锅的盖子密 封良好，蒸汽只能从盖子中间的缝隙逸出，在缝隙的上方有一个可移动
的小柱塞，所以只有锅内蒸汽的压力超过了柱塞的压力后蒸汽才能逸出
（图 1-3）。蒸汽周期性逸出使锅内压力近似可认为恒定，也防止了锅 内压力过高产生的危险。若蒸汽逸出时压力锅内压力应达到 201kPa，
压力锅盖缝隙的横截面积为 4mm2 ，当地大气压力平均为 101kPa，试 求小柱塞的质量。
解：蒸汽逸出时锅内表压力即为应由柱塞产生的压力，所以
工程热力学第 4 版习题解
工程热力学第 4 版习题解
本题解是沈维道、童钧耕编写高等教育出版社出版的“十一五”国家级规划教材 《工程热力学》第 4 版的配套资料。本题解提供的解法是从教学的角度出发的， 未必是唯一的或是最好的，题解中出现的错误恳请读者批评指正。
上海交通大学机械与动力工程学院 童钧耕
2007/11/22