化工热力学第二版课后习题答案

1、化工热力学第二版课后习题答案【篇一：化工热力学课后答案】ass=txt第1章绪言一、是否题1. 封闭体系的体积为一常数。（错）2.封闭体系中有两个相?,。在尚未达到平衡时，?,?两个相都是均相敞开体系；达到平衡时，则?,?两个相都等价于均相封闭体系。（对）3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对）4.理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。）5.封闭体系的1mol气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相t2等，初态和终态的温度分别为t1和t2,则该过程的？u?cvdt；同样,对于初、终态t1t2压力相等的过程有？h?cpdt（对。状态函数的

2、变化仅决定于初、终态与途径无关。）t1二、填空题1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态。2. 封闭体系中，温度是t的1mol理想气体从（pi,vi）等温可逆地膨胀到（pf,vf）,则所做的功为wrev?rtlnvif（以v表示）或wrev?rtlnpfpi（以p表示）。ig3. 封闭体系中的1mol理想气体（已知cp），按下列途径由t1、pl和v1可逆地变化至p2,则p2p2igiga等容过程的w=0,q=cp,u=?r?1tc?r?1?p?p?1?p?t1,?h=11igp2cp?1?p?t1。?1?b等温过程的w=?rtlnp1p，q=rtln1，?u，?h。p

3、2p2第2章P-V-T关系和状态方程一、是否题1.纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。）2.当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。）定小于同3.由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积温同压下的理想气体的摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子z=1,实际气体的压缩因子z1。（错。如温度大于boyle温度时，z1o）4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（错。纯物质的三相平衡时，体系自由度是零，体系的状态已经确定。）5. 在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。（对。这是纯

4、物质的汽液平衡准则。）6. 纯物质的平衡汽化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零。（错。只有吉氏函数的变化是零。）7.气体混合物的virial系数，如b，c，是温度和组成的函数。（对。）c?rp1v1?p2c绝热过程的w=?p?r?1?igpigcp1?，q=0，?u=rrigigccc?rp1v1?p2?p?p?，?h=cig?2?p?1?t。1p1prp1?1?igp4. 1mpa=10pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmhg。3-1-13-1-1-1-15. 普适气体常数r=8.314mpacmmolk=83.14barcmmolk=8.314jmo

5、lk=1.980calmolk。三、填空题1. 表达纯物质的汽平衡的准则有gsv?t?gsl?t?或gt,vsv?gt,vsl（吉氏函数）、dps?hvapclaperyon方程）、p（t,v）dv?psvsv?vsl（maxwell等面积规则）。?vapdtt?vvslvsv-1-16它们能（能/不能）推广到其它类型的相平衡。2. lydersen、pitzer、lee-kesler和teja的三参数对应态原理的三个参数分别为tr,pr,zc、tr,pr,?、tr,pr,?和tr,pr,?。3. 对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力相同的（相同/不同）；一定温度下的泡点与露点，在pt图

6、上是重叠的（重叠/分开），而在p-v图上是分开的（重叠/分开），泡点的轨迹称为饱和液相线，露点的轨迹称为饱和汽相线，饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为汽液共存区。纯物质汽液平衡时，压力称为蒸汽压，温度称为沸点。4.对于三混合物，展开pr方程常数a的表达式，a?yyii?1j?133jaiiajj（1?kij）=中，下标相同的相互作用参数有k11,k22和k33,其值应为k12和k21,k23和k32,k31和k12（已作k12?k21,k23?k32,k31?k12处理）,通常它们值是如何得到？从实验数据拟合得到，在没有实验数据时，近似作零处理。5.正丁烷的偏心因子?=0.193，临界压力

7、pc=3.797mpa则在tr=0.7时的蒸汽压为ps?pc10?10.2435mpa。五、图示题1. 试定性画出纯物质的p-v相图，并在图上指出（a）超临界流体，（b）气相，（c）蒸汽，（d）固相，（e）汽液共存，（f）固液共存，（g）汽固共存等区域；和（h）汽-液-固三相共存线，（i）ttc、ttc、t=tc的等温线。2. 试定性讨论纯液体在等压平衡汽化过程中，（、）随的变化（可定性作出m-t六、证明题z?1.由式2-29知，流体的boyle曲线是关于0的点的轨迹。证明vdw流体的boyle曲pt线是?a?brt?v2?2abv?ab2?0?1z?v?证明：由p?trt?p0得p?v0p?

8、v?t?v?t由vdw方程得rtartv3va20vbvvb2v3整理得boyle曲线abrtv22abvab20第3章均相封闭体系热力学原理及其应用一、是否题1.热力学基本关系式dh=tds+vdp只适用于可逆过程。（错。不需要可逆条件，适用于只有体积功存在的封闭体系）2.当压力趋于零时，m?t,p?mig?t,p?O（m是摩尔性质）。（错。当m=v时，不恒等于零，只有在t=tb时，才等于零）ig3.纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，dg?rtdlnf。（错。应该是g?g0?rtln?fp0?等）4.当p?0时，fp?。（错。当p?0时，fp?1）rt1?rt?5.因为In?（错。从积分

9、？0。?v?dp,当p?0时，？1,所以，v?rt0?p?pp式看，当p?0时，v?rtrt为任何值，都有?1；实际上，?Iim?v?0?p?0p?t?tp?bp?1）?rtInf）7. 由于偏离函数是两个等温状态的性质之差，故不可能用偏离函数来计算性质随着温度的变化。（错。因为：m?t2,p2?m?t1,p1?m?t2,p2?migt2,p0mt1,p1mt1,p0mt2,p0mt1,p0igigig）三、填空题1.状态方程p的偏离焓和偏离熵分别是（vb?）?rtigh?hrvrtv?tb?t?dp?bp和?dp?pt?p?p0?0pps?igs0rvprrrlndpdp0；若要计算h?t2

10、,p2?h?t1,p1?p00?p?t?p?pp?0ppig和s?t2,p2?s?t1,p1?还需要什么性质？cp；其计算式分别是h?t2,p2?h?t1,p1?ht2,p2higt2ht1,p1higt1higt2higt1igig?bp2?bp1?cpdt?b?p2?p1?cpdtt1t2t2和t1s?t2,p2?s?t1,p1?st2,p2sigt2,p0st1,p1sigt1,p0sigt2,p0sigt1,p0?22igigcpcpp2p1p2rln?rln?dtrln?p0p0ttp1tttt112.对于混合物体系，偏离函数中参考态是与研究态同温同组成的理想气体混合物。五、图示题1

11、.将下列纯物质经历的过程表示在p-v，lnp-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解：第4章非均相封闭体系热力学一、是否题1.摩尔体积的定义可表示为nv?v?i?nx?it,p,niit,p,xi个均相敞开系统，n是一个变数，即。（错。因对于一ni?t,p,?n?i?0）e2.对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。（错。v，h，u，cp，cv的混合过程性质变化等于零，对s，g，a则不等于零）3.对于理想溶液所有的超额性质均为零。（对。因mmmis）4. 体系混合过

12、程的性质变化与该体系相应的超额性质是相同的。（错。同于4）【篇二：化工热力学第二章习题答案】么要研究流体的pvt关系？答：在化工过程的分析、研究与设计中，流体的压力p、体积v和温度t是流体最基本的性质之一，并且是可以通过实验直接测量的。而许多其它的热力学性质如内能u、熵s、gibbs自由能g等都不方便直接测量，它们需要利用流体的p-v-t数据和热力学基本关系式进行推算；此外，还有一些概念如逸度等也通过p-v-t数据和热力学基本关系式进行计算。因此，流体的p-v-t关系的研究是一项重要的基础工作。22理想气体的特征是什么？答：假定分子的大小如同几何点一样，分子间不存在相互作用力，由这样的分子组成

13、的气体叫做理想气体。严格地说，理想气体是不存在的，在极低的压力下，真实气体是非常接近理想气体的，可以当作理想气体处理，以便简化问题。理想气体状态方程是最简单的状态方程：pv?rt23偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？答：纯物质的偏心因子?是根据物质的蒸气压来定义的。实验发现，纯态流体对比饱和蒸气压的对数与对比温度的倒数呈近似直线关系，即符合：1logp1tr?sr?pss?其中，pr?pc?对于不同的流体，?具有不同的值。但pitzer发现，简单流体（氩、氪、氙）的所有蒸气压数据落在了同一条直线上，而且该直线通过tr=0.7，logpr?1这一点。对于给定流体对比蒸

14、气压曲线的位置，能够用在tr=0.7的流体与氩、氟、氙（简单球形分子）的logpr值之差来表征。pitzer把这一差值定义为偏心因子?，即slogprs?1.00（tr?0.7）任何流体的?值都不是直接测量的，均由该流体的临界温度tc、临界压力pc值及tr=07时的饱和蒸气压ps来确定。24纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小吗？答：正确。由纯物质的p-v图上的饱和蒸气和饱和液体曲线可知。25同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的热力学性质均不同吗？答：同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸气的gibbs自由能是相同的，这是纯物质气液平衡准则。气

15、他的热力学性质均不同。26常用的三参数的对应状态原理有哪几种？答：常用的三参数对比态原理有两种，一种是以临界压缩因子zc为第三参数；另外一种是以pitzer提出的以偏心因子?作为第三参数的对应状态原理。27总结纯气体和纯液体pvt计算的异同。l=J答：许多p-v-t关系如rks方程、pr方程及bwr方程既可以用于计算气体的p-v-t,又都可以用到液相区，由这些方程解出的最小体积根即为液体的摩尔体积。当然，还有许多状态方程只能较好地说明气体的p-v-t关系,不适用于液体,当应用到液相区时会产生较大的误差。与气体相比,液体的摩尔体积容易测定。除临界区外,温度（特别是压力）对液体容积性质的影响不大。

16、除状态方程外,工程上还常常选用经验关系式和普遍化关系式等方法来估算。28简述对应状态原理。答：对比态原理认为,在相同的对比状态下,所有的物质表现出相同的性质。对比态原理是从适用于p-v-t关系两参数对比态原理开始的,后来又发展了适用于许多热力学性质和传递性质的三参数和更多参数的对比态原理。29如何理解混合规则？为什么要提出这个概念？有哪些类型的混合规则？答：对于真实流体,由于组分的非理想性及由于混合引起的非理想性,使得理想的分压定律和分体积定律无法准确地描述流体混合物的p-v-t关系。如何将适用于纯物质的状态方程扩展到真实流体混合物是化工热力学中的一个热点问题。目前广泛采用的方法是将状态方程中

17、的常数项,表示成组成x以及纯物质参数项的函数,这种函数关系称作为混合规则。对于不同的状态方程,有不同的混合规则。寻找适当的混合规则,计算状态方程中的常数项,使其能准确地描述真实流体混合物的p-v-t关系,常常是计算混合热力学性质的关键。常用的混合规则包括适用于压缩因子图的虚拟临界性质的混合规则、维里系数的混合规则以及适用于立方型状态方程的混合规则。210在一个刚性的容器中，装入了1mol的某一纯物质，容器的体积正好等于该物质的摩尔临界体积vc。如果使其加热，并沿着习题图2-1的p-t图中的1tCt2的途径变化（c是临界点）。请将该变化过程表示在p-v图上，并描述在加热过程中各点的状态和现象。解

18、：由于加热过程是等容过程，Itc2是一条v?vc的等容线,所以在p-v图可以表示为如图的形式。点1表示容器中所装的是该物质的汽液混合物（由饱和蒸汽和饱和液体组成）。沿1-2线，是表示等容加热过程。随着过程的进行，容器中的饱和液体体积与饱和蒸汽体积的相对比例有所变化，但由图可知变化不是很大。到了临界点c点时，汽液相界面逐渐消失。继续加热，容器中一直是均相的超临界流体。在整个过程中，容器内的压力是不断增加的。12-11已知so2在431k下，第二、第三virial系数分别为:b?0.159m?kmol，c?90?10?3m6?kmol?2,试计算:时所作的功。解：（1）三项维里方程为：z?pvbc

19、12（a）rtvv313620.279v3?v2?0.159v?9?10?6?0迭代求解，初值为：v?rt3.5m3kmol1p31迭代结果为：v?3.39m?kmol（2）压缩功?w?pdv由（a）式得：p?rt?v2c?1b23，则：v?vvbc?1w?rt2?3?dvv1vvv?（b）v211c11rt?ln?b?vv?2?v2v2?v?11?21?2?v?0.212m3?kmol?1将v1?339m3?kmol?1,v2?0212m3?kmol?1代入式（b）解出:w?77?105j?kmol?1212试计算一个125cm3的刚性容器，在50C和18745mpa的条件下能贮存甲烷多少克

20、（实验值为17g）?分别用理想气体方程和rk方程计算（rk方程可以用软件计算）。解：由附录三查得甲烷的临界参数为：tc=190.56k,pc=4599mpa,?=0011（1）利用理想气体状态方程pv?rt得：v?rt8.314?273.15?50?43?13?11.433?10m?mol?143.3cm?mol6p18.745?10v总125m?m?16?13.95gv143.3（2）rk方程p?rta0.5v?btv（v?b）式中：a?0.42748rt22.5c0.42748?8.314190.56?60.5-2/pc=3.2207pa?m?k?mol64.599?1022.5b?0.0

21、8664rtc/pc=0.08664?8.314?190.56=2985?10?5m3?mol?164.599?10ap3.2207?18.745?106a?22.5=0.465322.5rt8.314?323.15bp2.985?10?5?18.745?106b?=0.2083rt8.314?323.15按照式（2-16a）z?1a?h?1?h?2.2342?=?1?hb?1?h?1?h1?h?bb0.2083vzz和式（216b）h?迭代计算，取初值z=1,迭代过程和结果见下表。v?zrt0.8823?8.314?323.15?433?11.265?10m/mol=126.5cm?mol6

22、p18.745?10v总1251615.81gv126.5m?m?可见，用rk方程计算更接近实验值。213欲在一个7810cm3的钢瓶中装入1kg的丙烷，且在2532匕下工作，若钢瓶的安全工作压力为10mpa，问是否安全？解：查得丙烷的临界性质为：tc=369.83k,pc=4248mpa,?=0.152n?m1000?22.727molm44v总7810?10?6v343.63?10?6m3?mol?1n22.727使用rk方程：p?首先用下式计算a,b：rta0.5v?btv（v?b）a?0.42748rt22.5c8.3142?369.832.560.5-2/pc?0.42748?18.

23、296pa?m?k?mol64.248?10b?0.08664rtc/pc?0.08664?代入rk方程得：p?9870mpa8.314?369.83?53?16.277110mmol64.248?10非常接近于10mpa,故有一定危险。解：由附录三查得异丁烷的临界参数为：tc=4078k,pc=3.640mpa，?=0177331tr?t/tc?300/407.8?0.7357m?0.480?1.574?0.176?2?0.480?1.574?0.177?0.176?0.1772?0.7531【篇三：化工热力学课后习题答案】一、是否题1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。（Mt错。和，如一

24、体积等于2v的绝热刚性容器，被一理想的隔板一分为二，左侧状态是t,p的理想气体，右侧是t温度的真空。当隔板抽去后，由于q=w=0，,，故体系将在t,2v,0.5p状态下，）达到平衡,2. 封闭体系的体积为一常数。（错）,3. 封闭体系中有两个相。在尚未达到平衡时,两个相都是均相敞开体系；达到平衡时,则4. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对）5. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。）6. 要确定物质在单相区的状态需要指定两个强度性质，但是状态方程p=p（t,v）的自变量中只有一个强度性质，所以，这与相律有矛盾。（错。v也是强度性质）7. 封闭体系的1mol

25、气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等，初态和终两个相都等价于均相封闭体系。（对）态的温度分别为t1和t2,则该过程的；同样，对于初、终态压力相等的过程有。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。）8. 描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是（其中）为这是状态函数间的关系，与途径无关，所以不需要可逆的条件。（错。），而一位学生认9. 自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。（错。有时可能不一致）10. 自变量与独立变量是不可能相同的。（错。有时可以一致）三、填空题1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态。2. 单相区的纯

26、物质和定组成混合物的自由度数目分别是2和2。3. 封闭体系中，温度是t的1mol理想气体从（p，v）等温可逆地膨胀到（P，v），则所做的功为iiff（以v表示）或（以p表示）。），则，按下列途径由t1、p1和v1可逆地变化至p24. 封闭体系中的1mol理想气体（已知a等容过程的w=，q=，q=，u=，h。b等温过程的w，u=0，h=0。c绝热过程的w，q=u=，h=3325.在常压下1000cm液体水膨胀1cm,所作之功为0101325j；若使水的表面增大1cm,我们所要作的功是2j（水的表张力是72ergcm-）。333=1000pam。3-1-3-1-1-1-1-1-18.普适气体常数r

27、=8314mpacmmolk=8314barcmmolk=jmolk=k1。四、计算题，被一个体积可以忽略的隔板分为a、b两室。两室装有不同1.一个绝热刚性容器，总体积为v温度为tt的理想气体。突然将隔板移走,使容器内的气体自发达到平衡。计算该过程的q、w、和最终的t和p。设初压力是（a）两室均为p；（b）左室为p，右室是真空。00解：（a）（b）2. 常压下非常纯的水可以过冷至0弋以下。一些-5C的水由于受到干扰而开始结晶,由于结晶过程进行得很快,可以认为体系是绝热的,试求凝固分率和过程的熵变化。已知冰的熔化热为333.4jg-5C之间的热容为422jg解：以1克水为基准,即-10和水在-1

28、-1k。由于是等压条件下的绝热过程,即，或3. 某一服从p(v-b)=rt状态方程(b是正常数)的气体，在从1000b等温可逆膨胀至2000b,所做的功应是理想气体经过相同过程所做功的多少倍？解：4.对于为常数的理想气体经过一绝热可逆过程，状态变化符合下列方程，其中，试问，对于的理想气体，上述关系式又是如何?以上a、b、c为常数。解：理想气体的绝热可逆过程，5.一个0.057m气瓶中贮有的1mpa和294k的高压气体通过一半开的阀门放入一个压力恒定为0115mpa的气柜中，当气瓶中的压力降至0.5mpa时，计算下列两种条件下从气瓶中流入气柜中的气体量。(假设气体为理想气体)(a)气体流得足够慢

29、以至于可视为恒温过程;(b)气体流动很快以至于可忽视热量损失(假设过程可逆，绝热指数解：(a)等温过程)。(b)绝热可逆过程，终态的温度要发生变化molk五、图示题mol1. 下图的曲线t和t是表示封闭体系的1mol理想气体的两条等温线,56和23是两等压线，而64和31是两ab等容线，证明对于两个循环1231和4564中的w是相同的，而且q也是相同的。解：1-2-3-1循环，4-5-6-4循环，所以和第2章P-V-T关系和状态方程一、是否题1.纯物质由蒸汽变成固体，必须经过液相。（错。如可以直接变成固体。）2. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。）3. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是超临界流定小于