化工热力学第三版答案第3章习题

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。2.吸热过程一定使体系熵增，反之，熵增过程也是吸热的。3.热力学基本关系式dH=TdS+VdP只适用于可逆过程。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。5.当压力趋于零时，0,,PTMPTMig（M是摩尔性质）。6.00ln,PPRPTSSig与参考态的压力P0无关。纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，fRTddGln。7.理想气体的状态方程是PV=RT，若其中的压力P用逸度f代替后就成为了真实流体状态方程。8.当0P时，Pf。9.因为PdPPRTVRT01ln，当0P时，1，所以，0PRTV。10.逸度与压力的单位是相同的。11.吉氏函数与逸度系数的关系是ln1,,RTPTGPTGig。12.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。13.由于偏离函数是在均相体系中引出的概念，故我们不能用偏离函数来计算汽化过程的热力学性质的变化。14.由一个优秀的状态方程，就可以计算所有的均相热力学性质随着状态的变化。二、选择题1.对于一均匀的物质，其H和U的关系为（B。因H＝U＋PV）A.H错误!未找到引用源。UB.HUC.H=UD.不能确定2.一气体符合P=RT/(V-b)的状态方程从V1等温可逆膨胀至V2，则体系的错误!未找到引用源。S为（C。bVbVRdVbVRdVTPdVVSSVVVVVVVT12ln212121）A.bVbVRT12lnB.0C.bVbVR12lnD.12lnVVR3.对于一均相体系，VPTSTTST等于（D。PVVPVPTVTPTCCTSTTST）A.零B.CP/CVC.RD.PVTVTPT4.PSTTSPTVP等于（D。因为VVPTTTTTPSTPSTTPPTTVVPPSVPSPVPTSPTVPTSPTVP1）A.TVSB.VTPC.STVD.VTP5.吉氏函数变化与P-V-T关系为PRTGPTGxigln,，则xG的状态应该为（C。因为PRTPPRTPTGPTGigiglnln1,),(00）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PVbRT()的偏离焓和偏离熵分别是______________________________________________________________和__________________________________________________________；若要计算1122,,PTHPTH和1122,,PTSPTS还需要什么性质？____；其计算式分别是1122,,PTHPTH_________________________________________________________和1122,,PTSPTS_____________________________________________________________。2.由vdW方程P=RT/(V-b)-a/V2计算,从(T,P1)压缩至(T,P2)的焓变为。______________________________________________________________；其中偏离焓是_________________________________________。3.对于混合物体系，偏离函数中参考态是_________________________________________。四、计算题1.试用PR状态方程和理想气体等压热容方程32dTcTbTaCigP计算纯物在任何状态的焓和熵。设在00,PT下的气体的焓和熵均是零。（列出有关公式，讨论计算过程，最好能画出计算框图）。2.试计算液态水从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，也可以用状态方程计算。3.试分别用PR方程和三参数对应态原理计算360K异丁烷饱和蒸汽的焓和熵。已知360K和0.1MPa时18115igHJmol-1，98.295igSJmol-1K-1。（参考答案，21600HJmol-1，287SJmol-1K-1）4.（a）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。5.试由饱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初态T1P1V1svU1sv终态T2P2V2svU2svV2slU2sl冷凝一半要101325.0sPMPa，04.419slHJg-1，3069.1slSJg-1K-1,0435.1slVcm3g-1,0008.0dTdVTVslPcm3g-1K-16.在一刚性的容器中装有1kg水，其中汽相占90%（V），压力是0.1985MPa，加热使液体水刚好汽化完毕，试确定终态的温度和压力，计算所需的热量，热力学能、焓、熵的变化。7.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?(可忽视液体水的体积)VT=100℃P=2.5MPaP=20MPaP=.101325MPaP8.封闭体系中的1kg干度为0.9、压力为2.318×106Pa的水蒸汽，先绝热可逆膨胀至3.613×105Pa，再恒容加热成为饱和水蒸汽，问该两过程中的Q和W是多少?9.在一0.3m3的刚性容器中贮有1.554×106Pa的饱和水蒸汽，欲使其中25%的蒸汽冷凝，问应该移出多少热量?最终的压力多大?五、图示题1.将图示的P-V图转化为T-S图。其中，A1-C-A2为汽液饱和线，1-C-2和3-4-5-6为等压线，2-6和1-4-5-8为等温线，2-5-7为等熵线。A1A2C1234568PV72.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.六、证明题1.证明2THTTGP2.和分别是压缩系数和膨胀系数，其定义为PTTVVPVV11和，试证明0PTTP；对于通常状态下的液体，和都是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121212lnPPTTVV。3.人们发现对于大多数气体，P-T图上的等容线是一条近似的直线，试证明两等容线之间进行的等温过程的熵变几乎与温度无关。4.某人声明所建立的纯固体的状态方程和热力学能的方程分别为bPTcTUbTaPVV和0，其中，a、b、c和V0为常数，试从热力学上证明这两个方程的可靠性。5.证明(a)在汽液两相区的湿蒸汽有)1(xZxZZslsv。(b)在临界点有022临界点临界点和TccTVZVZVZ。6.证明状态方程RTbVP)(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。7.证明RK方程的偏离性质有VbVbRTaRTPbVRPTSPTSVbVbRTaZRTTHPTHigigln5.0)(ln,,ln5.11,5.15.18.由式2-39的形态因子对应态原理0,0,0,,hVfTZVTZ推导逸度系数的对应态关系式是0,0,0,,hVfTVT。