化工热力学(第二版)陈新志 课后习题答案

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1、化工热力学(第二版)陈新志课后习题答案习题第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

2、.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T和T,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

3、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(Pi,Vi)等温可逆地膨胀到(Pf,Vf),则所做的功为(以V表示)或(以P表示)。4.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P2,则12A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

4、水膨胀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72ergcm-2)。6.1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg。7.1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atmcm3=10000barcm3=1000Pam3。8.普适气体常数R=8.314MPacm3mol-1K-1=83.14barcm3mol-1K-1=8.314Jmol-1K-1=1.980calmol-1K-1。四、计算题1.一个绝热刚性容器,总体积为Vt,温度为T,被一个体积可以忽略的隔板分为

5、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-1和水在0~-5℃之间的热容为4.22Jg-1K-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

6、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0.057m3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

7、:(a)等温过程mol(b)绝热可逆过程,终态的温度要发生变化Kmol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

8、临界温度时,则是超临界流

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