化工热力学第三版答案习题

1、第3章均相封闭体系热力学原理及其应用、是否题1. 体系经过一绝热可逆过程，其熵没有变化。2. 吸热过程一定使体系熵增，反之，熵增过程也是吸热的。3. 热力学基本关系式dH=TdS+VdP只适用于可逆过程。4. 象dU=TdS-PdV等热力学基本方程只能用于气体，而不能用于液体或固相。5. 当压力趋于零时，MT,P M ig T, P 0（ M是摩尔性质）。P6. S S0g T,P Rin与参考态的压力Po无关。Po纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下,dG RTd in f。7. 理想气体的状态方程是 PV=RT，若其中的压力P用逸度f代替后就成为了真实流体状态方 程。8. 当 P0时，fP

2、 。p1RTRT9. 因为 ln - VdP，当 P 0 时， 1，所以，V 0。RT °pP10. 逸度与压力的单位是相同的。11. 吉氏函数与逸度系数的关系是GT,P Gig T,P 1 RTin12. 由于偏离函数是两个等温状态的性质之差, 变化。故不可能用偏离函数来计算性质随着温度的13. 由于偏离函数是在均相体系中引出的概念，故我们不能用偏离函数来计算汽化过程的热力学性质的变化。14. 由一个优秀的状态方程，就可以计算所有的均相热力学性质随着状态的变化。二、选择题1. 对于一均匀的物质，其 H和U的关系为（B。因H =U + PV）S 为（C。2.A. H UB. H>

3、;UC. H=UD.不能确定TST pT -ST vCpCvT -A.零B.Cp/Cv4.-PV TTP SST等于（D。P因为PV )VT PTC. RPD. TVT vT p5.A.PTSV t P s PB.上吉氏函数变化与P-V-T关系为Gig T,PPSP VV T齐PPSC.丄D.Gx RTlnP，则Gx的状态应该为C。因为SPRV2bSdVdVdVRln)V1V TV1T vV1VbV1bA.RTl nV2 bB. 0C.RlnV2bD.RlnV2V1 bV1bV13.对于-一均相体系，TSTS等于（D。T pT v气体符合P=RT/（V-b）的状态方程从 V等温可逆膨胀至V2，

4、则体系的V2V2V2Gig (T,P) Gig T,P0 1 RT ln P P0RT In P )A. T和P下纯理想气体B.T和零压的纯理想气体C.T和单位压力的纯理想气体三、填空题1.状态方程P（V b）RT的偏离焓和偏离熵分别是_和_ ;若要计算HT2，P2 H人，片和ST2，P2 ST1F 还需要什么性质？ _；其计算式分别是H T2，P2 H Ti，Pi 和 ST2,P2 STi,R_ o2. 由vdW方程P=RT/(V-b)-a/V2计算,从(T,Pi)压缩至(T,P2)的焓变为。;其中偏离焓是。3. 对于混合物体系，偏离函数中参考态是 。四、计算题1. 试用PR状态方程和理想气

5、体等压热容方程Cjg a bT cT2 dT3计算纯物在任何状态的焓和熵。设在 T0,P0下的气体的焓和熵均是零。(列出有关公式，讨论计算过程，最好能画出计算框图)。2. 试计算液态水从2.5MPa和20 C变化到30MPa和300C的焓变化和熵变化，既可查水的性 质表，也可以用状态方程计算。3. 试分别用PR方程和三参数对应态原理 计算360K异丁烷饱和蒸汽的焓和熵。已知360K和0.1MPa时 Hig 18115Jmol-1, Sig 295.98 Jmol-1K-1。(参考答案，H 21600 Jmol-1, S 287 Jmol-1K-1)4. (a)分别用PR方程和三参数对应态原理

6、计算，312K的丙烷饱和蒸汽的逸度(参考答案1.06MPa); ( b)分别用PR方程和三参数对应态原理 计算312K, 7MPa丙烷的逸度；(c) 从饱和汽相的逸度计算 312K, 7MPa丙烷的逸度，设在17MPa的压力范围内液体丙烷的比容为2.06cm3 g-1，且为常数。5. 试由饱和液体水的性质估算 (a)100C, 2.5MPa和(b)100C, 20MPa下水的焓和熵，已知 100C下水的有关性质如下Ps 0.101325 MPa, H sl 419.04 Jg-1, Ssl 1.3069 J g-1K-1, Vsl 1.0435cm3 g-1,V dV' P_dT0.0

7、008 cm3 g-1 K-16. 在一刚性的容器中装有1kg水，其中汽相占90% (V),压力是0.1985MPa，加热使液体水刚好汽化完毕，试确定终态的温度和压力，计算所需的热量，热力学能、焓、熵的 变化。7. 压力是3MPa的饱和蒸汽置于 1000cm3的容 器中，需要导出多少热量方可使一半的蒸汽 冷凝？(可忽视液体水的体积)初态T1U1sv终态冷凝一半要P2V8. 封闭体系中的1kg干度为0.9、压力为2.318x 106Pa的水蒸汽，先绝热可逆膨胀至3.613X 105Pa,再恒容加热成为饱和水蒸汽，问该两过程中的Q和W是多少？9. 在一 0.3m3的刚性容器中贮有1.554 x 1

8、06Pa的饱和水蒸汽，欲使其中25%的蒸汽冷凝，问 应该移出多少热量？最终的压力多大？五、图示题1. 将图示的P-V图转化为T-S图。其中，A1-C-A2为汽液饱和线，1-C-2和3-4-5-6为等压线，2-6和1-4-5-8为等温线，2-5-7 为等熵线。1 C2V2. 将下列纯物质经历的过程表示在P-V, In P-H , T-S图上(a) 过热蒸汽等温冷凝为过冷液体；(b) 过冷液体等压加热成过热蒸汽；(c) 饱和蒸汽可逆绝热膨胀；(d) 饱和液体恒容加热；(e) 在临界点进行的恒温膨胀六、证明题1. 证明HT72.禾口分别是压缩系数和膨胀系数，其定义为0 ;对于通常状态下的液体，和 都

9、是TP t T p变化范围不是很大的条件，可以近似处理成常数。证明液体从(P2)过程中，其体积从V1变化到。则唔T2Ti3.人们发现对于大多数气体，P-T图上的等容线是一条近似的直线,进行的等温过程的熵变几乎与温度无关。4.某人声明所建立的纯固体的状态方程和热力学能的方程分别为V V0 aP bT和 U cT bPT，其中，a、b、c和 Vo为常数,个方程的可靠性。5.证明(a)在汽液两相区的湿蒸汽有ZZsvxZ sl (11V和 -，试证明 VT P和P的弱函数，在T，PT1，P1)变化到(T2,P2P1。试证明两等容线之间试从热力学上证明这两X)。(b)在临界点有6.ZV T临界点玉和Vc2ZV7T临界点证明状态方程P(V b)RT表达的流体的(a)Cp与压力无关;(b)在一个等焓变化过程系式是 T，V 0 Tf ,0，Vh