《化工热力学》详细课后习题答案陈新志

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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. 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 1和T 2，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(P ，V )等温可逆地膨胀到(P ，V )，则所做的功为

i i f f

(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T 1、P 1和V 1可逆地变化至P

，则

m ，温度为 和水 。

A 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1000cm 3液体水膨胀1cm 3，所作之功为 0.101325J ；若使水的表面增大1cm 2

，我们所要作的功

是

J (水的表张力是72e rg cm -2

)。

6. 1MPa=106

Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。

7. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000P a m 3

。

8. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 -1

1。

四、计算题

K -1 =83.14bar cm 3

-1 mol -1 -1 K =8.314 J mol K -1

=1.980cal mol -1 K -

1. 一个绝热刚性容器，总体积为V t

T ，被一个体积可以忽略的隔板分为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P 0；（b ）左室为P 0，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333.4J g

-1

在

～-5℃之间的热容为4.22J g -1 K -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0.057m 3

气瓶中贮有的1MP a 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：（a ）等温过程

(b)绝热可逆过程，终态的温度要发生变化

K

mol

mol

五、图示题

1. 下图的曲线T

a

和T

b

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