1、1 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） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数 。 （对） 4. 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。） 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 态的体积相等 ， 初态和终态的温度分别为 T1和 T2， 则该过程的 21TT VdTCU ；同样，对于初、终态压力相等的过程有 21TT PdT
2、CH 。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 二、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. 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 firev VVRTW ln (以 V表示 )或 ifrev PPRTW ln (以 P表示 )。 3. 封闭体系中的 1mol理想气体 (已知 igPC )， 按下列途径由 T1、 P1和 V1可逆地变化至 P2， 则 A 等容过程的 W= 0 ， Q= 112 1 TPPRC igP ， U= 112 1 TPPRC igP ，
3、 H= 112 1 TPPCigP 。 B 等温过程 的 W=21ln PPRT ， Q=21lnPPRT ， U= 0 ， H= 0 。 2 C 绝热过程的 W= 11211 igPCRigP PPR VPRC ， Q= 0 ， U= 11211 igPCRigP PPR VPRC ， H= 112 1 TPPC igPCRigP 。 4. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg。 5. 普适气体常数 R=8.314MPa cm3 mol-1 K-1=83.14bar cm3 mol-1 K-1=8.314 J mol-1 K-1 =1.980cal m
4、ol-1 K-1。 四、计算题 1. 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： 0 0 0 7 2 2.12ln9 9 91 9 9 9lnlnln1212VVRTbVbVRTWWigr e vE O Sr e v 2. 对于 igPC 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 )1(1212 PPTT ， 其中 igVigPCC ， 试问 ， 对于 2cTbTaC igP 的理想气体 ， 上述关系式又是如何
5、? 以上 a、 b、 c为常数 。 解：理想气体的绝热可逆过程， P dVWdU rev 0ln2ln,0ln0ln122122121212211212221 PPRTTcTTbTTaTTPPVVVVRdTcTbTRaVRddTTRcTbTadVVRTdTRCTTigP故又3. 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
6、热量损失（假设过程可逆，绝热指数 4.1 ） 。 解：（ a）等温过程 66.112 9 43 1 4.8 5 7 0 0 05.02 9 43 1 4.8 5 7 0 0 01112111 RT VPRT VPnmol 3 (b)绝热可逆 过程，终态的温度要发生变化 18.2 4 11 5.02 9 4 4.114.111212 rPPTT K 11.918.241314.8 5 7 0 0 05.0294314.8 5 7 0 0 01212111 RT VPRT VPn mol 第 2 章关系和状态方程 一、是否题 1. 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
7、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。若温度也大于临界温度时，则是超临界流体。） 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 TPs B. TPs B. Tc、 TU C. H=U D. 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 S为（ C。bV bVRdVbV RdVTPdVVSSVVVV VVV T 12ln212121 ） A. bV bVRT 12lnB. 0 C. bV bVR 12
8、lnD. 12lnVVR 3. PST TSPTVP 等于（ D。因为VVPTTTTTPSTPSTTPPTTVVPPSVPSPVPTSPTVPTSPTVP 1） A. TVS B. VTP C. STV D. VTP 4. 吉氏函数变化与 P-V-T关系为 PRTGPTG xig ln, ，则 xG 的状态应该为（ C。因为 PRTPPRTPTGPTG igig lnln1,),( 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Vb RT( )的偏离焓和偏离熵分别是bPdPPRTbPRTdPTVTVHH PP P
9、ig 00和0ln0000 dPPRPRdPTVPRPPRSS PP Pig ； 若要计算 1122 , PTHPTH 和 1122 , PTSPTS 还需要什么性质？ igPC ；其计算式分别是9 1122 , PTHPTH dTCPPbdTCbPbPTHTHTHPTHTHPTHTTigPTTigPigigigig 2121121212111222 , 和 1122 , PTSPTS dTTCPPRdTTCPPRPPRPTSPTSPTSPTSPTSPTSTTigPTTigPigigigig 2121 120102010201110222lnlnln, 。2. 对于混合物体系，偏离函数中参考态
10、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； =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 39253 106 0 2.3100 5 7.1109 0 8.124.32 TTTC igP 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)， P
11、1s=0.02339MPa； P2s=8.581MPa。体系的状态变化如下图所示。 计算式如下 1211111222221122,THTHRT THPTHRTRT THPTHRTPTHPTHigigigig 1122111122221122,PTSPTSR PTSPTSRR PTSPTSRPTSPTSigigigig CT 1 20 P 1s=0 .0 2 3 MP aT 300 P 2s=8 .5 8 1 MP aP 1 =2 .5 MP aT 1 20 P 2 =3 0 MP aT 2 300 PV10 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是 8 6 7 8
12、 2.18,1111 RT THPTH ig 和 7 2 1 0 3.11, 1111 R PTSPTS ig ； 终态（蒸汽）的标准偏离焓和标准偏离熵 分别是 4 3 8 7 5 2.6,2222 RT THPTH ig和 1 0 0 4 8 1.5, 2222 R PTSPTS ig ； 另外，得到 12.1 8 6 221 J m o ldTCTTigP 和 21112 3 6.23TTigP KJ m o ldTTC所以，本题的结果是 111 6 1 8.1 1 6,1.7 4 8 0 5 KJ m o lSJ m o lH 2. （ a）分别用 PR方程和 三参数对应态原理 计算，
13、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 17MPa的压力范围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 33.131233.24 47.18928635.6ln ss PP （ a） 由软件计算可知 812.0208.0ln MPaf 08.1 (b) 1 8 8.067.1ln MPaf 316.1 3. 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
