《化工热力学》第三版课后习题答案

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βα,

。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系；

达到平衡时，则βα,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T 1和T 2，则该过程的⎰

=2

1

T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态

压力相等的过程有⎰

=2

1

T T P dT C H ∆。（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(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的

功为()

f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或()

i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。

3. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig

P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变化至P 2，则

A 等容过程的 W = 0 ，Q =()

1121T P P R C ig

P ⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛--，

U =(

)11

2

1T P

P

R C ig

P ⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛--，H =

112

1T P P C ig P ⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛-。 B 等温过程的 W =21ln

P P RT -，Q =2

1ln P P

RT ，U = 0 ，H = 0 。 C 绝热过程的 W =(

)

⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎣

⎡

-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--112

11ig

P

C R

ig

P

P P R V P R C ，Q = 0 ，U =

(

)

⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-11211ig P C R ig

P

P P R V P R C ，H =1121T P P C ig

P C R ig P ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛。

4. 1MPa=106

Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。

5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1

=1.980cal mol -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：000722

.12ln 9991999ln ln ln

1

212=⎪⎭⎫

⎝⎛=----=V V RT b V b

V RT W W ig

rev

EOS rev

2. 对于ig

P C 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

γ

γ)

1(1212-⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡=P P T T ，其中ig V

ig P C C =

γ，试问，对于2cT bT a C ig

P ++=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，PdV W dU rev -=-=δ

(

)

()()()

0ln 2ln

,,0ln 0

ln 1

221221212122112122

2

1=--+-+==+⎪⎭⎫

⎝

⎛++-=+-++→

-=-⎰P P R T T c

T T b T T a T T P P V V V V R dT cT b T R a V Rd dT T

R

cT

bT a dV

V

RT

dT R C T T ig P

故又

3. 一个0.057m 3

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4.1=γ）。 解：（a ）等温过程

66.11294314.8570005.0294314.8570001112111=⨯⨯-⨯⨯=-=RT V P RT V P n ∆mol (b)绝热可逆过程，终态的温度要发生变化

18.24115.02944

.11

4.11

12

12=⎪

⎭

⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=--r

P

P T T γK

11.918

.241314.857000

5.0294314.8570001212111=⨯⨯-⨯⨯=-=

RT V P RT V P n ∆mol 第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程

一、是否题