2022年化工热力学第三版课后习题答案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载化工热力学课后答案第 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 ,；在尚未达到平稳时, 两个相都是均相放开体系；达到平稳时,就 , 两个相都等价于均相封闭体系；（对）3. 抱负气体的焓和热容仅是温度的函数；（对）4. 抱负气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数；（错；仍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T 2相等,初态和终态的温度分别为 T1和T2,就该过程的 U C VdT；同样,对于初、T 1终态压力相等的

2、过程有HT 2CPdT；（对；状态函数的变化仅打算于初、终态与途径T 1无关；）二、填空题名师归纳总结 1.状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关,仅打算于初、终态；第 1 页,共 44 页2.封闭体系中,温度是T的1mol抱负气体从 Pi, Vi等温可逆地膨胀到Pf, Vf,就所做的3.功为W revRTlnViVf以V表示 或W revRTlnPfP i以 P表示 ；封闭体系中的 1mol抱负气体 已知Cig,按以下途径由T1、P1和V1可逆地变化至 P2,就PA 等 容 过 程 的W= 0 , Q=Cig PRP 21 T 1,U=Cig PRP 21 T 1,H= P 1P 1Ci

3、g PP 21 T 1；P 1B 等温过程的W=RTlnP 1,Q=RTlnP 1, U= 0 , H= 0 ；P 2P 2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - C 绝热过程的优秀学习资料欢迎下载P 2R1,Q= 0 ,W=CigRP 1 V 1Cig PPRP 14.U=CigRP 1 V 1P 2R1, H=Cig PP 2R1 T 1；-1 K-1= 8.314 J mol-1 K-1Cig PCig PPRP 1P 11MPa=10 6Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg ；普适气体常数 R=8.314MPa cm 3 mo

4、l-1 K-1=83.14bar cm 3 mol5.=1.980cal mol-1 K-1；四、运算题1.某一听从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,所做的功应是抱负气体经过相同过程所做功的多少倍？解：EOS W revRTlnV 2bln1999ln2.1000722V 1big W revRTlnV 29992.对 于Cig PV 1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T 2P 21 ,其中Cig,试问,对于Cig PabTcT2的抱负气体,上述关系PT

5、1P 1CigV式又是如何 . 以上 a、b、c为常数；解：抱负气体的绝热可逆过程,dUWrevPdVCigRdTRTdVabTTcT2RdTRdlnV0PVT 2aTRbcTdTRlnV 20,又V2P 1T 2,故T 1V 1V 1P 2T 1alnT2bT2T 1c2 T 22 T 1RlnP 20T 12P 13.一个 0.057m 3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,运算以下两种条件下从气瓶中流入气柜中的气体量；假设气体为抱负气体 a气体流得足够慢以至于可视为恒温过程；b气体流淌很快

6、以至于可忽视热量缺失（假设过程可逆,绝热指数1 .4）；解：（a）等温过程名师归纳总结 nP 1 V 1P 2V 115700005.5700011. 66mol 第 2 页,共 44 页RT 1RT 18 . 3142948 .314294- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载b绝热可逆过程,终态的温度要发生变化T 2T 1P 2P 11.141241. 18K 9 .11mol r2940 .51.41nP 1 V 1P 2V 11570000 .557000RT 1RT 28. 3142948 .314241 .18第 2 章关

7、系和状态方程一、是否题1.纯物质由蒸汽变成液体,必需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；如温度也大于临界温度时,就是超临界流体； ）3. 由于分子间相互作用力的存在,实际气体的摩尔体积肯定小于同温同压下的抱负气体的摩尔体积,所以,抱负气体的压缩因子 Z=1,实际气体的压缩因子 ZPsTB.PsTB.T c、TU C.H=U D.不能确定一气体符合P=RT/ V-b 的状态方程从V1等温可逆膨胀至V2,就体系的S为（ C；SV2STdVV2PVdVV 2VRbdVRlnV2b）V 1VV1TV 1V 1bA.RTlnV2bB.0

8、 C.RlnV2bD.RlnV2V 1bV 1bV 1PTTSSP等于（ D；由于VPTPTSPTSPPVTPSTPVTPSTPVTST）PTSTPTVP1TVPVVPVTPTA.STB.PVC.VSD.PVVTTT吉氏函数变化与P-V-T关系为GigT,PGxRTlnP,就x G 的状态应当为（C；由于Gig T,PGigT,P 01RTlnPP 0RTlnP）A.T和P下纯抱负气体B.T和零压的纯抱负气体C.T和单位压力的纯抱负气体三、 填空题名师归纳总结 1.状态方程 P VbRT的偏离焓和偏离熵分别是HT 2,P 2HT 1,P 1第 8 页,共 44 页PTVPdPPRTbTRdPb

9、P和HHigVT0PP0Sig S 0RlnPPRVPdPPRRdP0；如要运算P 00PT0PP和ST2,P 2ST 1,P 1仍需要什么性质？Cig P；其运算式分别是- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - HT2,优秀学习资料2欢迎下载HigT 1HigT2HigT 1P 2HigTHT 1,P 1HT2,P 2HT 1,P 1bP 2bP 1T 2Cig PdTbP 2P 1T2Cig PdTT 1T 1和2.ST 2,P 2ST 1,P 1ST2,P 2SigT 2,P 0ST 1,P 1SigT 1,P 0SigT 2,P 0ig ST 1,P

10、0RlnP 2RlnP 1T 2Cig PdTRlnP 2T 2Cig PdT；P 0P 0T 1TP 1T 1T对于混合物体系,偏离函数中参考态是与争论态同温同组成的抱负气体混合物；四、运算题1.试运算液态水从2.5MPa和20变化到 30MPa和 300的焓变化和熵变化,既可查水的性质表,也可以用状态方程运算；解：用 PR方程运算；查附录A-1 得水的临界参数Tc=647.30K ；Pc=22.064MPa ； =0.344 是另外,仍需要抱负气体等压热容的数据,查附录 A-4得到,得到水的抱负气体等压热容ig 3 5 2 9 3C P 32 . 24 1 . 908 10 T 1 . 0

11、57 10 T 3 . 602 10 T为了确定初、终态的相态,由于初终态的温度均低于 Tc,故应查出初、终态温度所对应的饱和蒸汽压 附录 C-1,P1 s=0.02339MPa；P2 s=8.581MPa；体系的状态变化如下图所示；运算式如下HT2,P 2HT 1,P 1igT2RRT 1,HT 1,P 1HigT 1SigHigT2SigHigT 1RT 2HT2,P 2HRT 2RT 1ST 2,P 2ST 1,P 1,P 2ST 1P 1SigT 1,P 1T2,P 2T 1,P 1,P 2SigT2RST 2RRP2=30MPaPCT2300P2 s=8.581MPaT300P1 s

12、=0.023MPa T120P1=2.5MPa名师归纳总结 T120V第 9 页,共 44 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载由热力学性质运算软件得到,SS2.初态（蒸汽）的标准偏离焓和标准偏离熵分别是HT 1,P 1HigT 118 . 86782和RT 1T 1,P 1SigT 1,P 111.72103；R终态（蒸汽）的标准偏离焓和标准偏离熵分别是HT 2,P 2HigT 26 . 438752和RT 2T 2,P 2SigT2,P 25 .100481；R另外,得到T2CigdT18622.Jmol1和T 2Cig Pd

13、T23.236Jmol1K1T 1PT 1T所以,此题的结果是H74805.1Jmol1,S116.618Jmol1K1（a）分别用 PR方程和 三参数对应态原理运算, 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 三参数对应态原理运算 312K, 7MPa丙烷的逸度；c从饱和汽相的逸度运算312K,7MPa 丙烷的逸度,设在17MPa的压力范畴内液体丙烷的比容为 2.06cm3 g-1,且为常数；解：用 Antoine 方程 A=6.8635,B=1892.47,C=-24.33 ln P s6 . 8635 1892 . 47 P s.1 3324 .

14、 33 312（a）由软件运算可知 ln 0 . 208 0 . 812f 1 . 08 MPab ln 1 . 67 0 . 188f 1 . 316 MPa3. 试由饱和液体水的性质估算 a100, 2.5MPa和 b100, 20MPa下水的焓和熵,已知100下水的有关性质如下名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 44 页精选学习资料 - - - - - - - - - Ps0. 101325MPa,Hsl优秀学习资料Ssl欢迎下载J g-1K-1, Vsl1. 0435cm3 g-1, 419 . 04Jg-1,1 . 3069VPdVsl0. 0008cm3 g-

15、1 K-1 TdTPP=20MPaP=2.5MPaP=.101325MPa T=100V解：体系有关状态点如下列图所要运算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上,由STVpdVsl0 . 0008cm3 g-1 K-1 PTdT得P又SSslPs0. 0008 dP0 . 0008PPs或S1. 30690 .0008P0. 101325-1 HTVTVPVslTdVsl1. 0435373. 150. 00080 .745cm 3 gPTdT得PHHslPs.0745 dP0 . 745PPs或H419 . 04.0745P0 . 101325当 P=2.5MPa 时, S=1.305 Jg-

16、1 K-1；H= 420.83J g-1；当 P=20MPa 时, S= 1.291Jg-1 K-1；H=433.86J g-1；名师归纳总结 4.压力是 3MPa的饱和蒸汽置于1000cm3的容初态冷 凝 一 半终态第 11 页,共 44 页器中,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 T1T2P1V2slP2解：等容过程,QVUtUt2Ut1V1 svV 2 sv初态：查 P=3MPa的饱和水蒸汽的U1svsv U 2U2 slsv V 167. 17cm 3g-1；Usv2603. 94-1 Jg1- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - -

17、 - 水的总质量m tV t14.优秀学习资料欢迎下载89g sv V 1就U1 tmtUsv38766.4J g 1冷凝的水量为0 .5 m t7. 445终 态 ： 是 汽 液 共 存 体 系 , 如 不 计 液 体 水 的 体 积 , 就 终 态 的 汽 相 质 量 体 积 是V 2 sv2 V 1 sv134 . 34 cm 3g-1,并由此查得 U 2 sv 2594 . 0 , U 2 sl 840 . 05 Jmol-1 sv slU 2 t 0 . 5 m t U 2 0 . 5 m t U 2 25566 5. J 移出的热量是 Q U 2 t U 1 t 13199 9.

18、J5. 在一 0.3m 3的刚性容器中贮有 1.554 10 6Pa的饱和水蒸汽, 欲使其中 25%的蒸汽冷凝, 问应当移出多少热量 . 最终的压力多大 . s 6解：同于第 6题,结果 Q 977 . 7 kJ , P 2 . 107 10 Pa五、图示题1.将以下纯物质经受的过程表示在P-V,ln 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 . 解：PaelnPaeTaebbbdcVdcHdcS六、证明题G1.证明THTT2P证明：名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 44 页精选学习资料 - - - - - - - - - GHTSGHS优秀学习资料欢迎下载TTGPHPSPH1HPSPH1CPCPHTTTTTT2TTTT2TTT2所以G T H T T 2P2.和T分别是压缩系数和膨胀系数,其定义为和1VT和1VP,试证明VPVTPTP0；对于通常状态下的液体,都是 T 和 P 的弱函数,在T,P变化范畴不是很大的条件,可以近似处理成常数；证明液体从（T1,P1）变化到（ T2,P2）过程中,其体积从V1 变化到 V2；就lnV21T 2T 1PP 2P 1；TPV 1证明：由