化工热力学第3章习题解答.doc

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1、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，（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）3.纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，。（错。应该是等）4.当时，。（错。当时，）5.因为，当时，，所以，。（错。从积分式看，当时，为任何值，都有；实际上，6.吉氏函数与逸度系数的关系是。（错）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

2、。因为：）二、选择题1.对于一均相体系，等于（D。）A.零B.CP/CVC.RD.1.一气体符合P=RT/(V-b)的状态方程从V1等温可逆膨胀至V2，则体系的S为（C。）A.B.0C.D.2.吉氏函数变化与P-V-T关系为，则的状态应该为（C。因为）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.状态方程的偏离焓和偏离熵分别是和；若要计算和还需要什么性质？；其计算式分别是和2.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。四、计算题1.试计算液态水从2.5MPa和20

3、℃变化到30MPa和300℃的焓变化和熵变化，既可查水的性质表，也可以用状态方程计算。解：用PR方程计算。查附录A-1得水的临界参数Tc=647.30K；Pc=22.064MPa；ω=0.344另外，还需要理想气体等压热容的数据，查附录A-4得到，得到水的理想气体等压热容是为了确定初、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)，P1s=0.02339MPa；P2s=8.581MPa。体系的状态变化如下图所示。计算式如下由热力学性质计算软件得到，初态（蒸汽）的标准偏离焓和标准偏离熵分别

4、是和；终态（蒸汽）的标准偏离焓和标准偏离熵分别是和；另外，，得到和所以，本题的结果是1.（Page:4a）分别用PR方程和三参数对应态原理计算，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1~7MPa的压力范围内液体丙烷的比容为2.06cm3g-1，且为常数。解：用Antoine方程A=6.8635,B=1892.47,C=-24.33（a）由软件计算可知(b)Page:4童P1162.试由饱

5、和液体水的性质估算(a)100℃，2.5MPa和(b)100℃，20MPa下水的焓和熵，已知100℃下水的有关性质如下MPa，Jg-1，Jg-1K-1,cm3g-1,cm3g-1K-1解：体系有关状态点如图所示所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上，由cm3g-1K-1得又cm3g-1得当P=2.5MPa时，S=1.305Jg-1K-1；H=420.83Jg-1；当P=20MPa时，S=1.291Jg-1K-1；H=433.86Jg-1。1.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

6、?(可忽视液体水的体积)解：等容过程，初态：查P=3MPa的饱和水蒸汽的cm3g-1；Jg-1水的总质量g则J冷凝的水量为g终态：是汽液共存体系，若不计液体水的体积，则终态的汽相质量体积是cm3g-1，并由此查得Jmol-1J移出的热量是三、图示题1.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：六、证明题1.分别是压缩系数和膨胀系数，其定义为，试证明；对于通常状态下的液

7、体，都是T和P的弱函数，在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（T1，P1）变化到（T2，P2）过程中，其体积从V1变化到V2。则。证明：因为另外对于液体，近似常数，故上式从至积分得2.证明状态方程表达的流体的（a）CP与压力无关；(b)在一个等焓变化过程中，温度是随压力的下降而上升。证明：（a）由式3-30,并代入状态方程，即得，所以CP与压力无关。(b)由式3-85得，所以在一个等焓变化过程中，温度是随压力的下降而上升。