化工热力学详细课后复习题答案陈新志.docx

1、化工热力学详细课后复习题答案陈新志习题第1章 绪言一、是否题1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。和，如一 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QW0，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，则两个相都等价于均相封闭体系。（对）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

2、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 ），而一位学生认 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。)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

3、。（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i i f f(以V表示)或 (以P表示)。24. 封闭体系中的1mol理想气体(已知 )，按下列途径由T1、P1和V1可逆地变化至P ，则A 等容过程的 W= 0 ，Q= ，U= ，H= 。B 等温过程的 W=，Q=，U= 0 ，H= 0 。C 绝热过程的 W=，Q= 0 ，U=，H=。5. 在常压下1000cm3液体水膨

4、胀1cm3，所作之功为 0.101325J；若使水的表面增大1cm2，我们所要作的功 是J (水的表张力是72erg cm-2)。6. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg。7. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm3=10000bar cm3=1000Pa m3。mol8. 普适气体常数R=8.314MPa cm3 -11。四、计算题K-1=83.14bar cm3-1 mol-1 -1K =8.314 J molK-1=1.980cal mol-1 K-，温度为1. 一个绝热刚性容器，总体积为VtT，被一个体积可以忽略的隔

5、板分为A、B两室。两室装有不同的理想气体。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P0；（b）左室为P0，右室是真空。 解：（a）(b) 2. 常压下非常纯的水可以过冷至0以下。一些-5的水由于受到干扰而开始结晶，由于结晶过程进行得和水很快，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333.4J g-1 在0。-5之间的热容为4.22J g-1 K-1解：以1克水为基准，即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2000

6、b，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0.057m3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0.115MPa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

7、逆过程，终态的温度要发生变化Kmolmol五、图示题1. 下图的曲线Ta和Tb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 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 体。）4. 由于分子间相互作用力

8、的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同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Z B. B. TcTTcTTc、T=T 的等温线。c3. 试定性讨论纯液体在等压平衡汽化过程中，M（= V、S、G）随T的变化（可定性作出M-T图上的等压线 来说明）。四、证明题1. 试证明 在Z-Pr图上的临界等温线在临界点时的斜率是无穷大；同样，在Z-1/Vr图上的临界等温线在临 界点的斜率为一有限值。证明：2. 由式2-29知，流体的Boyle曲线是关于的点的轨迹。证明vdW流体的Boyle曲线是证明：由vdW方程得整理得Boyle曲线第3章 均相封闭体系热力学原理及其应用一、是否题1. 体系经过一绝热可逆过程，其熵没有变化。(对。)2. 吸热过程一定使体系熵增，反之，熵增过程也是吸热的。（错。如一个吸热的循环，熵变为零）3. 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）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。（错。能于任何相态）5. 当压力趋于零时，（ 是摩尔性质）。（错。当MV时，不恒等于零，只有在TTB时，才等于零）6. 与参考态的压力P0无关。（对）7. 纯物质逸度的完整定义是