马沛生 主编 化工热力学 第六章习题解答
化工热力学马沛生第二版习题答案
化工热力学马沛生第二版习题答案
第一章：热力学基本概念与性质
1.1 温度、压力、体积及变化
1.1.1 选择题
1.在0℃和85℃两个温度之间，气体体积的变化主要取决于其压强。
答案：F
解析：气体体积的变化主要取决于温度，而与压强无关。
2.如果两个金属块的温度相等，则它们的分子平均动能也相等。
答案：T
解析：温度是表示物体内分子平均动能的物理量。
3.1厘米正常气温下的气体与2厘米正常气温下的气
体在质量上相等。
答案：F
解析：在正常气温下，相同气体质量与体积成反比。
4.一个密闭容器内气体的压强是由温度决定的。
答案：T
解析：根据理想气体状态方程，PV = nRT，压强与
温度成正比。
1.1.2 填空题
1.25℃的普朗克辐射定律中的常数k等于9.5 x 10^-23。
答案：False
解析：25℃的普朗克辐射定律中的常数k等于
1.381 x 10^-23。
(完整版)化工原理(第四版)习题解第六章蒸馏
第六章蒸馏相平衡【6-1】苯(A)和甲苯(B)的饱和蒸气压数据如下。
尔定律。
解计算式为0 0p P B P Ax 0 0, y xP A P B p计算结果见下表苯-甲苯溶液的t x y计算数据温度(t)/CxP P By 0P A ——xP 0P A PJB80.11.0 1.0101.33 44.4 113.590.823 0.823 0.92384 113.59 44.4 101.33101.33 50.6 127.59O O0.659 0.659 0.83088127.59 50.6 101.33101.33 57.6 143.7292 0.508 —0.508 0.721143.72 57.6 101.33101.33 65.66 160.5296 0.376 0.376 0.596160.52 65.66 101.33100101.33 74.53 0.256 179.19 0.256 0.453179.19 74.53 101.33101.33 83.33 199.32104 0.155 0.155 0.305199.32 83.33 101.33101.33 93.93 221.19108 0.058 0.058 0.127221.19 93.93 101.33110.6 0 0苯-甲苯溶液的t y x图及y x图，如习题6-1附图1与习题6-1附图2所示。
习题6-1附图1 苯-甲苯t-y-x 图习题6-1附图2 苯-甲苯y-x 图【6-2】在总压101.325kPa 下，正庚烷-正辛烷的汽液平衡数据如下。
试求：（1）在总压101.325kPa 下，溶液中正庚烷为 0.35 （摩尔分数）时的泡点及平衡汽相的瞬 间组成；⑵在总压101.325kPa 下，组成x 0.35的溶液，加热到117C ，处于什么状态？溶液加热 到什么温度，全部汽化为饱和蒸气？解 用汽液相平衡数据绘制t y x 图。
化工热力学习题及详细解答
化工热力学习题及详细解答习题 (2)第1章绪言 (2)第2章 P－V－T关系和状态方程 (4)第3章均相封闭体系热力学原理及其应用 (8)第4章非均相封闭体系热力学 (13)第5章非均相体系热力学性质计算 (19)第6章例题 (27)答案 (40)第1章绪言 (40)第2章 P－V－T关系和状态方程 (44)第3章均相封闭体系热力学原理及其应用 (51)第4章非均相封闭体系热力学 (68)第5章非均相体系热力学性质计算 (87)附加习题 (103)第2章 (103)第3章 (104)第4章 (107)第5章 (109)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。
2. 封闭体系的体积为一常数。
3. 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。
4. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。
5. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。
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。
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⎰=21T T V dT C U ∆；同样，对于初、终态压力相等的过程有⎰=21T T P dT C H ∆。
8. 描述封闭体系中理想气体绝热可逆途径的方程是γγ)1(1212-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=P P T T （其中ig Vig P C C =γ），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。
9. 自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。
10. 自变量与独立变量是不可能相同的。
二、填空题1. 状态函数的特点是：___________________________________________。
化工热力学第二版答案马沛生
化工热力学第二版答案马沛生【篇一：马沛生主编化工热力学第四章习题解答】是否题4-1 对于理想溶液的某一容量性质m，则mi?mi。
解：否4-2 在常温、常压下，将10cm3的液体水与20 cm3的液体甲醇混合后，其总体积为 30 cm3。
解：否4-3 温度和压力相同的两种纯物质混合成理想溶液，则混合过程的温度、压力、焓、gibbs自由能的值不变。
解：否4-4 对于二元混合物系统，当在某浓度范围内组分2符合hey规则，则在相同的浓度范围内组分1符合lewis-randall规则。
解：是4-5 在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。
解：是4-6 理想气体混合物就是一种理想溶液。
解：是4-7 对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为零。
解：否4-8 对于理想溶液所有的超额性质均为零。
解：否4-9 理想溶液中所有组分的活度系数为零。
解：否4-10 系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。
解：否4-11理想溶液在全浓度范围内，每个组分均遵守lewis-randall定则。
解：否4-12 对理想溶液具有负偏差的系统中，各组分活度系数?i均大于1。
解：否4-13 wilson方程是工程设计中应用最广泛的描述活度系数的方程。
但它不适用于液液部分互溶系统。
解：是二、计算题4-14 在一定t、p下，二元混合物的焓为h?ax1?bx2?cx1x2其中，a=15000，b=20000，c = - 20000 单位均为j?mol-1，求 (1) 组分1与组分2在纯态时的焓值h1、h2；(2) 组分1与组分2在溶液中的偏摩尔焓h1、h2和无限稀释时的偏摩尔焓h1?、h2?j?molj?mol?1解：（1）h1?limh?a?15000x1?1h2?limh?b?20000x2?1?1（2）按截距法公式计算组分1与组分2的偏摩尔焓，先求导：dhdx1??ddx1ddx1?ax1?bx2?cx1x2???ax1?b?1?x1??cx1?1?x1????a?b?c?2cx1将dh代入到偏摩尔焓计算公式中，得dx1h1?h??1?x1?dhdx1?ax1?bx2?cx1x2?(1?x1)?a?b?c?2cx1??ax1?b?1?x1??cx1?1?x1??a?b?c?2cx1?x1?a?b?c?2cx1? ?a ?c?1?x1??a?cx2h2?h?x122dhdx1?ax1?bx2?cx1x2?x1?a?b?c?2cx1??ax1?b?1?x1??cx1?1?x1??x1?a?b?c?2cx1??b?cx12无限稀释时的偏摩尔焓h1?、h2?为：h1?limh1?lim?a?cx2??15000?20000?35000?2x1?0x2?1j?molj?mol-1h??limh2?lim?b?cxx2?0x1?121??20000?20000?40000-14-15 在25℃，1atm以下，含组分1与组分2的二元溶液的焓可以由下式表示：h?90x1?50x2?x1x2（?6x1?9x2）式中h 单位为cal?mol-1，x1、x2分别为组分1、2的摩尔分数，求 (1) 用x1表示的偏摩尔焓h1和h2的表达式； (2) 组分1与2在纯状态时的h1、h2；(3) 组分1与2在无限稀释溶液的偏摩尔焓h1?、h2?；(5) x1=0.5 的溶液中的h1和h2值及溶液的?h值。
化工热力学习题答案第六章
欢迎大家来到共享资源第六章 蒸汽动力循环和制冷循环―――― 会员：newsusan 一、选择题(共43小题，43分)1、(1分)对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的过热度，则其热效率( A. 有所提高，乏气干度下降B. 不变，乏气干度增加 C. 有所提高，乏气干度增加D. 热效率和干度都不变2、(1分)节流效应T-P 图上转化曲线是表示的轨迹。
B. μ<0A. μ=0 C. μ>03、(1分)对同一朗肯循环装置,如果提高蒸汽的过热度，则其热效率( A. 有所提高，乏气干度下降B. 不变，乏气干度增加 C. 有所提高，乏气干度增加D. 热效率和干度都不变4、(1分)14.节流效应T-P 图上转化曲线是表示的轨迹。
A. μ=0 C. μ>05、(1分)理想的Rankine 循环工质是在汽轮机中作_____膨胀 A ） A ） 等温 等温 B) 等压 B) 等压 B ）降低C ）等焓 C ）等焓 C ）不变D ）等熵 D ）等熵6、(1分)节流膨胀的过程是不计流体位差等速度变化，可近似看作______过程7、(1分)流体作节能膨胀时，当μ＞0，节流后温度A ）升高B. μ<0).).8、(1分)气体经过稳流绝热过程，对外作功，如忽略动能和位能变化，无摩擦损失，则此过程 气体焓值（） A. 增加B ． 减少 C ．不变D. 不能确定9、(1分)Rankine 循环是由锅炉、过热器、汽轮机、冷凝器和水泵组成 A ） A ） A ） 正确 正确 正确B) 错误 B) 错误 B) 错误10、(1分)吸收式制冷将热由低温物体向高温物体，冷凝器置于低温空间 11、(1分)蒸汽压缩制冷中蒸发器置于高温空间，冷凝器置于低温空间 12、(1分)单级蒸汽压缩制冷是由冷凝器、节流阀、蒸发器、过热器组成 A ） 正确B ) 错误13、(1分)在相同的温度区间工作的制冷循环，制冷系数以卡诺循环为最大 A ） 正确 B) 错误14、(1分)吸收式制冷采用吸收器、解吸器、溶液泵和换热器，替代蒸汽压缩制冷装置中的压缩机构成 A ） 正确 B) 错误15、(1分)热泵的工作目的是供热，有效的利用低品味的能量，因此热泵的工作原理循环过程不同于制冷装置。
化工热力学课后题答案马沛生
习题：2－1．为什么要研究流体的pVT 关系？答：在化工过程的分析、研究与设计中，流体的压力p 、体积V 和温度T 是流体最基本的性质之一，并且是可以通过实验直接测量的。
而许多其它的热力学性质如内能U 、熵S 、Gibbs 自由能G 等都不方便直接测量，它们需要利用流体的p –V –T 数据和热力学基本关系式进行推算；此外，还有一些概念如逸度等也通过p –V –T 数据和热力学基本关系式进行计算。
因此，流体的p –V –T 关系的研究是一项重要的基础工作。
2－2．理想气体的特征是什么？答：假定分子的大小如同几何点一样，分子间不存在相互作用力，由这样的分子组成的气体叫做理想气体。
严格地说，理想气体是不存在的，在极低的压力下，真实气体是非常接近理想气体的，可以当作理想气体处理，以便简化问题。
理想气体状态方程是最简单的状态方程：RT pV =2－3．偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？答：纯物质的偏心因子ω是根据物质的蒸气压来定义的。
实验发现，纯态流体对比饱和蒸气压的对数与对比温度的倒数呈近似直线关系，即符合：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=r sr Tp 11log α 其中，cs s r p p p = 对于不同的流体，α具有不同的值。
但Pitzer 发现，简单流体（氩、氪、氙）的所有蒸气压数据落在了同一条直线上，而且该直线通过r T =0.7，1log -=sr p 这一点。
对于给定流体对比蒸气压曲线的位置，能够用在r T =0.7的流体与氩、氪、氙（简单球形分子）的sr p log 值之差来表征。
Pitzer 把这一差值定义为偏心因子ω，即)7.0(00.1log =--=r s r T p ω任何流体的ω值都不是直接测量的，均由该流体的临界温度c T 、临界压力c p 值及r T =0.7时的饱和蒸气压s p 来确定。
2－4．纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小吗？答：正确。
马沛生 主编 化工热力学 第六章习题解答.
思考题：6-1 空气被压缩机绝热压缩后温度是否上升，为什么？ 6-2 为什么节流装置通常用于制冷和空调场合？ 6-3 请指出下列说法的不妥之处：① 不可逆过程中系统的熵只能增大不能减少。
② 系统经历一个不可逆循环后，系统的熵值必定增大。
③ 在相同的始末态之间经历不可逆过程的熵变必定大于可逆过程的熵变。
④ 如果始末态的熵值相等，则必定是绝热过程；如果熵值增加，则必定是吸热过程。
6-4 某封闭体系经历一可逆过程。
体系所做的功和排出的热量分别为15kJ 和5kJ 。
试问体系的熵变： （a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？6-5 某封闭体系经历一不可逆过程。
体系所做的功为15kJ ，排出的热量为5kJ 。
试问体系的熵变： （a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？6-6 某流体在稳流装置内经历一不可逆过程。
加给装置的功为25kJ ，从装置带走的热（即流体吸热）是10kJ 。
试问流体的熵变：（a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？6-7 某流体在稳流装置内经历一个不可逆绝热过程，加给装置的功是24kJ ，从装置带走的热量（即流体吸热）是10kJ 。
试问流体的熵变： （a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？6-8 热力学第二定律的各种表述都是等效的，试证明：违反了克劳休斯说法，则必定违反开尔文说法。
6-9 理想功和可逆功有什么区别？6-10 对没有熵产生的过程，其有效能损失是否必定为零？ 6-11 总结典型化工过程热力学分析。
习题6-1 压力为1.5MPa ，温度为320℃的水蒸气通过一根内径为75㎜的管子，以-13m s ⋅的速度进入透平机。
由透平机出来的乏气用内径为25㎜的管子引出，其压力为35kPa ，温度为80℃。
假定过程无热损失，试问透平机输出的功率为多少？【解】：查593K 和353K 过热水蒸气焓值，-113255.8kJ kg h =⋅，-122645.6kJ kg h =⋅ 由 3-13-11176.5cm g 0.1765m kg V =⋅=⋅313-124625 4.625m kg V cm g -=⋅=⋅进口截面积 ()22210.0750.00442m 44A D ππ==⨯=-11130.004420.0751kg s 0.1756u A m V ⨯===⋅、 m V A u V A u ==111222-122220.0751 4.6257.08m s0.254m V u A π⋅⨯===⋅⨯ -1212645.63255.8610.2kJ kg h h h ∆=-=-=-⋅忽略位能变化，则 0z ∆=()2223-1117.0831020.563kJ kg 22u -∆=-⨯=⋅212s q w m h u ⎛⎫+=∆+∆ ⎪⎝⎭()-10.0751610.220.56347.37kJ s 47.37kW s w =-+=-⋅=-6-2 有一水泵每小时从水井抽出1892kg 的水并泵入储水槽中，水井深61m ，储水槽的水位离地面18.3m ，水泵用功率为3.7KW 的电机驱动，在泵送水过程中，只耗用该电机功率的45％。
化工热力学课后题答案马沛生【范本模板】
习题:2－1．为什么要研究流体的pVT 关系?答:在化工过程的分析、研究与设计中，流体的压力p 、体积V 和温度T 是流体最基本的性质之一,并且是可以通过实验直接测量的。
而许多其它的热力学性质如内能U 、熵S 、Gibbs 自由能G 等都不方便直接测量,它们需要利用流体的p –V –T 数据和热力学基本关系式进行推算；此外，还有一些概念如逸度等也通过p –V –T 数据和热力学基本关系式进行计算。
因此，流体的p –V –T 关系的研究是一项重要的基础工作。
2－2．理想气体的特征是什么？答：假定分子的大小如同几何点一样,分子间不存在相互作用力,由这样的分子组成的气体叫做理想气体。
严格地说,理想气体是不存在的，在极低的压力下,真实气体是非常接近理想气体的，可以当作理想气体处理，以便简化问题。
理想气体状态方程是最简单的状态方程：RT pV =2－3．偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？答:纯物质的偏心因子ω是根据物质的蒸气压来定义的。
实验发现，纯态流体对比饱和蒸气压的对数与对比温度的倒数呈近似直线关系，即符合：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=r sr Tp 11log α 其中，c s s r p p p =对于不同的流体，α具有不同的值.但Pitzer 发现,简单流体（氩、氪、氙）的所有蒸气压数据落在了同一条直线上，而且该直线通过r T =0。
7，1log -=sr p 这一点。
对于给定流体对比蒸气压曲线的位置，能够用在r T =0.7的流体与氩、氪、氙（简单球形分子）的sr p log 值之差来表征。
Pitzer 把这一差值定义为偏心因子ω，即)7.0(00.1log =--=r s r T p ω任何流体的ω值都不是直接测量的，均由该流体的临界温度c T 、临界压力c p 值及r T =0.7时的饱和蒸气压s p 来确定。
2－4．纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小吗？答：正确。
矿大(北京)化工热力学06第六章(3-28)
泵 水
例：现利用功率为
2.0kW的泵将95℃、流
量为3.5kg·S-1的热水从
低位贮水槽抽出，经过
热交换器以698kJ ·S-1
的速率冷却，送入高出
15m的高位贮水槽，试
求高位贮水槽的水温。
H
u 2
如：钢瓶充气或排气的过程
6.1.2 能量平衡方程
“物化”中我们已经讨论了封闭体系的能量平衡
方程，形式为：
△U = Q +W
体积膨胀功
体系吸热为正值，放热为负值；体系得功为 正值，对环境做功为负值。
WR
V2 V1
pdV
能量通常有以下几种（储存能和传递能）
(1) 内能U
系统内部所有粒子除整体势能和整体动能外， 全部能量的总和。
(3) 重力势能Ep 物质具有质量m，并且与势能基准面的垂直距离为z，物系 就具有势能EK =mgz 。
(4) 热Q 由于温差而引起的能量传递叫做热。规定物系得到热时Q 为正值，物系向环境放热时Q 为负值。
(5) 功W 除热Q 之外的能量传递均叫做功。物系得到功作用，记为正 值；而物系向环境做功，记为负值。
⑴ E —单位质量流体的总能量，它包含有内能、动 能和位能。
EUE kEpUu 2 2gZ
⑵ pV — 流动功，表示单位质量流体对环境或环境对 流体所作的功。
W流 =力×距离= pA dl = pV
如：W1
p1 A1
V1 A1
p1V1
p1V1—输入流动功，环境对体系做功
p2V2—输出流动功，体系对环境做功
1.5MPa 饱和液体焓值 Hl=844.9 饱和蒸汽焓值 Hg=2792.2
H1 H l 1 x H g x
化工热力学第六章课后答案
一、填空、选择、判断1、有两股压力分别是12.0 MPa 的饱和蒸汽和1.5 Mpa 的饱和蒸汽。
在化工设计和生产过程中从合理用能的角度考虑：12.0MPa 饱和蒸汽用于膨胀做功、1.5Mpa 的饱和蒸汽用于换热器做加热介质。
环境温度25℃表1各状态点一些热力学参数2、最简单的蒸汽动力循环是Rankin 循环，由锅炉、过热器、透平机（或汽轮机）、冷凝器、水泵这几个基本装置所组成。
对Rankin 蒸汽动力循环中的各个过程进行功热转化分析时，使用稳流过程热力学定律，其热效率 小于Carnot 循环的热效率。
3、当过程不可逆时，孤立系统的△S 总〉0, 工质的△S 产生〉0。
4、空气在封闭的气缸内经历一过程，相应其内能增加15kJ ，对外界作功15kJ ，则此过程中工质与外界交换热量Q =30 kJ 。
5、有一电能大小为1000KJ ，另有一恒温热源其热量大小为1000KJ ，则电能的有效能大于恒温热源的有效能。
6、当过程不可逆时，体系的△S 总〉0，工质的△S 产生〉0，损失功W L 〉0。
7、热力学第二定律的克劳修斯说法是 热不可能自动从低温物体传给高温物体，开尔文说法是不可能从单一热源吸热使之完全变为有用功，而不引起其他变化。
8、理想功：系统的状态变化以完全可逆方式完成，理论上产生的最大功或消耗的最小功，用符号Wid 来表示：Wid=△H －T 0△S9、有效能：系统在一定状态下的有效能，就是系统从该状态变化到基态过程所作的理想功，用符号B 号表示：B=(H －H 0)－T 0(S －S 0)10、制冷系数：制冷系数是指消耗单位量的净功所获得的冷量，用符号ξ表示：NW Q 0＝消耗的净功从低温物体吸收的热量=ξ 11、在温度为800K 的高温热源和温度为300K 的低温热源之间工作的一切可逆热机，其循环热效率等于62.5%。
12、对有限温差下的不可逆传热过程，传热温差越大，有效能损失越大。
13、在门窗紧闭房间有一台电冰箱正在运行。
化工热力学马沛生第二版习题答案精品文档25页
习题：2－1．为什么要研究流体的pVT 关系？答：在化工过程的分析、研究与设计中，流体的压力p 、体积V 和温度T 是流体最基本的性质之一，并且是可以通过实验直接测量的。
而许多其它的热力学性质如内能U 、熵S 、Gibbs 自由能G 等都不方便直接测量，它们需要利用流体的p –V –T 数据和热力学基本关系式进行推算；此外，还有一些概念如逸度等也通过p –V –T 数据和热力学基本关系式进行计算。
因此，流体的p –V –T 关系的研究是一项重要的基础工作。
2－2．理想气体的特征是什么？答：假定分子的大小如同几何点一样，分子间不存在相互作用力，由这样的分子组成的气体叫做理想气体。
严格地说，理想气体是不存在的，在极低的压力下，真实气体是非常接近理想气体的，可以当作理想气体处理，以便简化问题。
理想气体状态方程是最简单的状态方程：2－3．偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？答：纯物质的偏心因子ω是根据物质的蒸气压来定义的。
实验发现，纯态流体对比饱和蒸气压的对数与对比温度的倒数呈近似直线关系，即符合：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=r sr Tp 11log α 其中，cs s r p p p = 对于不同的流体，α具有不同的值。
但Pitzer 发现，简单流体（氩、氪、氙）的所有蒸气压数据落在了同一条直线上，而且该直线通过r T =0.7，1log -=sr p 这一点。
对于给定流体对比蒸气压曲线的位置，能够用在r T =0.7的流体与氩、氪、氙（简单球形分子）的sr p log 值之差来表征。
Pitzer 把这一差值定义为偏心因子ω，即任何流体的ω值都不是直接测量的，均由该流体的临界温度c T 、临界压力c p 值及r T =0.7时的饱和蒸气压s p 来确定。
2－4．纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小吗？答：正确。
由纯物质的p –V 图上的饱和蒸气和饱和液体曲线可知。
化工热力学第二版第六章答案
化工热力学第二版第六章答案【篇一：化工热力学课后习题答案】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，初态和终两个相都等价于均相封闭体系。
（对）态的温度分别为t1和t2，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) 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。
），而一位学生认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)。
)，则，按下列途径由t1、p1和v1可逆地变化至p24. 封闭体系中的1mol理想气体(已知a 等容过程的 w= ，q=，q=， u=， h。
化工热力学第六章习题答案
化工热力学第六章习题答案化工热力学第六章习题答案热力学是研究物质能量转化和传递规律的科学，它在化工工程中具有重要的应用价值。
化工热力学第六章主要涉及了理想气体的热力学性质和热力学循环等内容。
下面将针对该章节的习题进行详细解答。
1. 一摩尔理想气体的焓与温度关系为H = aT + bT^2 + cT^3 + dT^4，其中a、b、c、d为常数。
求该气体的热容与温度的关系。
解答：热容C定义为单位质量或单位摩尔物质的温度变化时吸收或放出的热量。
对于理想气体，热容与温度的关系可以通过计算焓关于温度的一阶导数得到。
首先，根据题目中的焓与温度关系式，对其求导得到：dH = a dT + 2b T dT + 3c T^2 dT + 4d T^3 dT根据热容的定义，热容C可以表示为：C = dQ/dT = dH/dT将上式代入，得到：C = a + 2b T + 3c T^2 + 4d T^3所以，该气体的热容与温度的关系为C = a + 2b T + 3c T^2 + 4d T^3。
2. 一摩尔理想气体的焓与温度关系为H = aT + bT^2 + cT^3 + dT^4，其中a、b、c、d为常数。
求该气体的熵与温度的关系。
解答：熵S定义为单位质量或单位摩尔物质在等温过程中吸收或放出的热量与温度之比。
对于理想气体，熵与温度的关系可以通过计算焓关于温度的二阶导数得到。
首先，根据题目中的焓与温度关系式，对其求导得到：dH = a dT + 2b T dT + 3c T^2 dT + 4d T^3 dT再对上式求一次导数，得到：d^2H = a d^2T + 2b dT^2 + 6c T dT^2 + 12d T^2 dT + 12d T^3 d^2T根据熵的定义，熵S可以表示为：S = dQ/T = dH/T将上式代入，得到：S = (a dT + 2b T dT + 3c T^2 dT + 4d T^3 dT) / T化简后得到：S = a/T + 2b + 3c T + 4d T^2所以，该气体的熵与温度的关系为S = a/T + 2b + 3c T + 4d T^2。
化工热力学习题课6.7章解答
第五、六章习题解答一、填空1.稳流系统的热力学第一定律的表达式为 s w q u z g h +=∆+∆+∆2212. 流体经节流膨胀过程时，焓变H ∆ = 0，P ∆ ＜ 0，S ∆ ＞ 0；流体经做外功的绝热可逆膨胀过程时，焓变H ∆ ＜ 0，P ∆ ＜ 0，S ∆ = 0。
3.。
4. 流体流经压缩机或膨胀机时，忽略动、位能变化的热力学第一定律可简化为s W Q H +=∆；流体流经换热器设备时，忽略动、位能变化的热力学第一定律可简化为Q H =∆。
5. 在所有的热机中， 卡诺 热机的效率最大。
6. 等熵效率是指: 膨胀作功过程, 不可逆绝热 过程的作功量与 可逆绝热 过程的作功量之比.7. 可以采用 回热 循环和 再热 循环对Rankine 循环进行改进. 8. Joule-Thomson 效应系数0>J μ, 说明节流后温度 降低 .9. 相同条件下, 做外功的绝热膨胀比节流膨胀的降温程度 大 .。
(大、小或相等)10.吸收式制冷是消耗 热能 的制冷循环。
11. 在0.0080MPa 时，干度为0.7的水蒸气的熵值是 5.9385 KJ/Kg ．K 。
（已知饱和水的熵值是0.5925KJ/Kg ．K ，饱和蒸汽的熵值是8.2296 KJ/Kg ．K ） 二、判断1. 理想功就是可逆功。
（×）2. 功可以全部转化为热，热不能自发的全部转化为功。
（ √ ）3. 理想气体的Joule-Thomson 效应系数0>J μ.（ × ）4. 等熵膨胀效应系数S μ总是大于零. （ √ ）5. 气体进行等熵膨胀时,对外作功, 膨胀后气体的温度总是下降, 产生冷效应.（√）6. 蒸汽动力循环的热效率越高，做功越大。
（ √ ）7.制冷循环来的制冷效能系数越大，耗功越少。
（ √ ）8.熵产生永远不会小于零。
（ √ ） 三、1. 在T-S 图上用带箭头的线表示物质从T 1,P 1经过(1)绝热可逆膨胀 (2)绝热不可逆膨胀过程到P 2的过程。
化工热力学授课教案 ch6
Chapter 6 Thermodynamic properties of fluidsWhy to study this chapter ? In industrial processes, we need:学习化工热力学的目的在于应用，主要应用之一就是热力学性质的推算。
热力学原理+模型解决上述问题从均相封闭体系经典热力学原理，得到不同的热力学性质之间的普遍化关系，特别是热力学性质与P-V -T 之间的关系 结合一定的状态方程，这些关系式就成为计算特定的均相纯物质或均相定组成混合物性质的公式6 Thermodynamic properties of fluids6.1 property Relations for Homogeneous Phase 6.2 Residual Properties6.3 Residual Properties by Equations of State 6.4 Two-phase systems6.5 Thermodynamic Diagrams6.6 Tables of Thermodynamic Properties6.7 Generalized Property Correlations for Gases6.1 property Relations for Homogeneous Phase6.1.1 Fundamental Property Relations of Thermodynamics for Homogeneous Phase System 6.1.2 The Criterion of Exactness for a Differential Expression(恰当微分准则,点函数间的数学关系式)6.1.3 Maxwell’s Equation (Maxwell 关系式)6.1.4 Application of Maxwell’s Equation (Maxwell 关系式的应用)How to do ?measuredto be calculated Equations of stateFundamental property relations of thermodynamics+从容易测量的性质→难测量的性质； 从基础物性→更多有用的性质； 从纯物质性质→混合物性质……6.1.1 Fundamental Property Relations of Thermodynamics for Homogeneous Phase SystemFor a homogeneous fluid of constant composition. (to one mole or to a unit mass)Attention !6.1.2 The Criterion of Exactness for a Differential Expression(恰当微分准则 点函数间的数学关系式)Then the total differential of F is defined as ：If F= F (x, y )Then the total differential of F is defined as ：IfF= F (x, y )Attention:F, x, y are all point function,and F is the continuous function about x, yFundamental property relations dU TdS PdV dH TdS VdP dA PdV SdT dG VdP SdT=-=+=--=-y xF M x F N y ∂⎛⎫= ⎪∂⎝⎭⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭dU TdS PdV dH TdS VdP dA PdV SdT dG VdP SdT=-=+=--=-y xF F dF dx dy x y ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭dF Mdx Ndy=+y xM N y x ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ory x F F dF dx dy x y ⎛⎫∂∂⎛⎫=+⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭dF MdxNdy=+ory xM N y x ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭dF 是全微分，数学上，F 是点函数，在热力学上，F 是系统的状态函数用于判断 dF 是否是全微分,也即判断F 是否是系统的状态函数If F= F (x, y )Then the total differential of F is defined as ：Example证明热力学第一定律方程式 中的Q 不是系统的状态函数 ThinkingIf δQ is the total differential of Q, Q is state function δQ can be written as δQ=Mdx + Ndy, andd U =? d U =T d S -P d V ? Solution ： For a single phase and single componentf = C-P+2=1-1+2=2 Let U=U(T, V)6.1.3 Maxwell’s Equation (Maxwell 关系式)y xF F dF dx dy x y ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭dF Mdx Ndy=+y xM N y x ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭1y x F F x y x y F ⎛⎫∂∂∂⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭d d Q U P V δ=+yx M N y x ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭d ()()v T U U U dT dVTV∂∂=+∂∂()()()[()]v T v T U U Q dT dV PdV TV U U dT P dVTVδ∂∂=++∂∂∂∂=++∂∂Q Mdx Ndyδ=+yx M N y x ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭?(()vT U U P T VVT∂∂+∂∂=∂∂22()vUUP T VV TT ∂∂∂=+∂∂∂∂∂ 0?≠ ? ?()(vT U U PTV VT∂∂+∂∂≠∂∂δQ is not an exact differential expression,So Q is not a state functiony xM N y x ⎛⎫∂∂⎛⎫= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭dF Mdx Ndy=+According toThinking(6-1)For exampleExample试计算在0.01013MPa 下，液态汞由275K 恒容加热到277K 时产生的压力 解：思路Thinking(6-2)满瓶液氯压力与温度的关系Thinking(6-3)1. 热力学基本关系式dH=TdS+VdP 只适用于可逆过程。
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思考题：6-1 空气被压缩机绝热压缩后温度是否上升，为什么？ 6-2 为什么节流装置通常用于制冷和空调场合？ 6-3 请指出下列说法的不妥之处：① 不可逆过程中系统的熵只能增大不能减少。
② 系统经历一个不可逆循环后，系统的熵值必定增大。
③ 在相同的始末态之间经历不可逆过程的熵变必定大于可逆过程的熵变。
④ 如果始末态的熵值相等，则必定是绝热过程；如果熵值增加，则必定是吸热过程。
6-4 某封闭体系经历一可逆过程。
体系所做的功和排出的热量分别为15kJ 和5kJ 。
试问体系的熵变： （a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？6-5 某封闭体系经历一不可逆过程。
体系所做的功为15kJ ，排出的热量为5kJ 。
试问体系的熵变： （a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？6-6 某流体在稳流装置内经历一不可逆过程。
加给装置的功为25kJ ，从装置带走的热（即流体吸热）是10kJ 。
试问流体的熵变：（a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？6-7 某流体在稳流装置内经历一个不可逆绝热过程，加给装置的功是24kJ ，从装置带走的热量（即流体吸热）是10kJ 。
试问流体的熵变： （a ）是正？（b ）是负？（c ）可正可负？6-8 热力学第二定律的各种表述都是等效的，试证明：违反了克劳休斯说法，则必定违反开尔文说法。
6-9 理想功和可逆功有什么区别？6-10 对没有熵产生的过程，其有效能损失是否必定为零？ 6-11 总结典型化工过程热力学分析。
习题6-1 压力为1.5MPa ，温度为320℃的水蒸气通过一根内径为75㎜的管子，以-13m s ⋅的速度进入透平机。
由透平机出来的乏气用内径为25㎜的管子引出，其压力为35kPa ，温度为80℃。
假定过程无热损失，试问透平机输出的功率为多少？【解】：查593K 和353K 过热水蒸气焓值，-113255.8kJ kg h =⋅，-122645.6kJ kg h =⋅ 由 3-13-11176.5cm g 0.1765m kg V =⋅=⋅313-124625 4.625m kg V cm g -=⋅=⋅进口截面积 ()22210.0750.00442m 44A D ππ==⨯=-11130.004420.0751kg s 0.1756u A m V ⨯===⋅、 m V A u V A u ==111222-122220.0751 4.6257.08m s0.254m V u A π⋅⨯===⋅⨯ -1212645.63255.8610.2kJ kg h h h ∆=-=-=-⋅忽略位能变化，则 0z ∆=()2223-1117.0831020.563kJ kg 22u -∆=-⨯=⋅212s q w m h u ⎛⎫+=∆+∆ ⎪⎝⎭()-10.0751610.220.56347.37kJ s 47.37kW s w =-+=-⋅=-6-2 有一水泵每小时从水井抽出1892kg 的水并泵入储水槽中，水井深61m ，储水槽的水位离地面18.3m ，水泵用功率为3.7KW 的电机驱动，在泵送水过程中，只耗用该电机功率的45％。
储水槽的进、出水位的质量流量完全相等，水槽内的水位维持不变，从而确保水作稳态流动。
在冬天，井水温度为4.5℃,为防止水槽输出管路发生冻结现象，在水的输入管路上安设一台加热器对水进行加热，使水温保持在7.2℃，试计算此加热器所需净输入的热量。
【解】：流动体系由水井、管路、泵、加热器和储水槽组成。
计算基准：以一小时操作记，稳流过程：212s s Q W m h g z u ⎛⎫+=∆+∆+ ⎪⎝⎭-19.8179.3777.933kJ kg g z ⋅∆=⨯=⋅0212=∆u3-1-13.7100.453168.08J kg 3.168kJ kg 189213600s N W Q ⨯⨯===⋅=⋅⨯水热容：3-1-14.18410J kg K P C =⨯⋅⋅()3-14.184107.2 4.511296.8kJ kg P h C T ∆=∆=⨯⨯-=⋅s Q mw =-+212m h g z u ⎛⎫∆+∆+ ⎪⎝⎭()-1-1-11892 3.16811.2970.77816851.7kJ h 8.906kJ kg 4.68kJ s=-++=⋅=⋅=⋅6-3 水蒸气在透平机中等熵膨胀，其状态由6MPa 、600℃变为10kPa 。
如果水蒸气的质量流量为-12kJ s ⋅，试计算透平机的输出功率。
【解】：水蒸气在透平中为等熵膨胀，查水蒸气表知6MPa 、600℃过热水蒸气熵和焓值分别为：-1-117.1677kJ kg K s =⋅⋅,-113658.4kJ kg h =⋅出口处为湿蒸汽，查10kPa 的饱和水蒸气和饱和水的熵和焓值为：-1-10.6493kJ kg K l s =⋅⋅，-1191.83kJ kg l h =⋅-1-18.1482kJ kg K g s =⋅⋅，-12583.8kJ kg g h =⋅由以上数据可确定出口处水蒸气的干度1227.16770.64938.1482s s x ===+20.80x = 出口处水蒸气的焓值为：-122191.832583.80.802258.87191.83kJ kg l g l h h h x h =+=+⨯==⋅ 等熵膨胀为绝热可逆过程，忽略动、位能变化，由能量平衡方程知： ()()2122258.873658.42799.06kW S W H m h h =∆=-=-=-6-4 某特定工艺过程每小时需要0.138MPa ，品质（干度）不低于0.96、过热度不大于7℃的蒸汽450kg 。
现有的蒸汽压力为1.794MPa 、温度为260℃。
（a ）为充分利用现有蒸汽，先用现有蒸汽驱动一蒸汽透平，而后将其乏汽用于上述特定工艺工程。
已知透平机的热损失为5272 kJ ﹒h -1，蒸汽流量为450 kJ ﹒h -1，试求透平机输出的最大功率为多少KW 。
（b ）为了在透平机停工检修时工艺过程蒸汽不至于中断，有人建议将现有蒸汽经节流阀使其降至0.138MPa ，然后再经冷却就可得到工艺过程所要求的蒸汽。
试计算节流后的蒸汽需要移去的最少热量。
6-5 某理想气体（分子量为28）在0.7MPa 、1089K 下，以35.4kg.h -1的质量流量进入一透平机膨胀到0.1MPa 。
若透平机的输出功率为3.5KW ，热损失6710 kJ.h -1。
透平机进、出口连接钢管的内径为0.016 m ，气体的热容为1.005kJ/（kg ﹒K ），试求透平机排汽的温度和速度。
【解】：以透平机为研究对象，1kg 理想气体为计算基准，忽略动、位能变化-16710189.55kJ kg 35.4Q q m -=-==-⋅ -13.5355.93kJ kg 35.43600s w -==-⋅ ()()1089 1.0051089id p h C T T ∆=-=-由理想气体状态方程Mp RT ρ=知-311310.7282.1648kg m 8.314101089p M RT ρ⨯===⋅⨯⨯ -322320.128336.78kg m 8.31410p M RT T Tρ⨯===⋅⨯ 对于稳流过程22112244m d u d u ππρρ⎛⎫⎛⎫=⋅=⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭因此-1122135.4360022.6m s 2.16480.7850.0164mu d πρ===⋅⨯⨯ -11212222.164822.60.145m s 336.78u u T T ρρ==⨯=⋅ ()2222110.14522.60.01051255.3822u T T ⎡⎤∆=-=-⎣⎦ (J/(kg.s))由热力学第一定律表达式212s h u q w ∆+∆=+()()21.00510890.01051255.38/1000189.55355.93T T -+-=--解得：546.2T K =-120.145546.279.3m s u =⨯=⋅6-6 2CO 气体在1.5MPa ，30℃时稳流经过一个节流装置后减压至0.10133MPa 。
试求：2CO 节流后的温度及节流过程的熵变。
解：（1）等焓过程：()21210id R Rp H C T T H H ∆=-+-=MPa 10133.0气体可看成理想气体02=RH 、所以121Rid pH T T C =+查附表： 2CO ：304.19C T K =、 7.382C P MPa =、 0.228ω= 所以：10.9966r T = 、10.2032r P = RH 1由普遍化第二维里系数关联00111111111.6 2.6 4.2 5.21111 1.6 4.2110.4220.6750.1720.7220.0830.1391.0970.8940.0830.1390.20320.083R r r r C r r r r r r r r r r r r H dB dB P B T B T RT dT dT P T T T T T T P T T ωωω⎡⎤⎛⎫''=-+-⎢⎥⎪⎝⎭⎣⎦⎡⎤⎛⎫=--+--⎢⎥⎪⎝⎭⎣⎦⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-+-⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦= 1.6 4.21.0970.8940.2280.1390.242840.99660.9966⎡⎤⎛⎫-+-=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦-11614.15J mol R H =-⋅查附表：CO 2热容352831143.259 1.35610 1.50210 2.37410 1.05610idP C T T T T R----=+⨯+⨯-⨯+⨯ 估算303.15K 下的idp C 值:-1-1137.23J mol K id p C =⋅⋅ 所以 2614.15303.15286.6537.23T K =-+=平均温度: 286.65303.15294.652am T K +== 求出 -1-136.88J mol K idp C =⋅⋅ 重算2T : 2614.15303.15286.536.88T K =-+= 与前面一致求T 2＝286.5K 下的热容，-1-1236.525J mol K idp C =⋅⋅平均热容 -1-137.2336.52536.878J mol K 2idp C +==⋅⋅(2) 求S ∆ 02=RS Θ01111 2.6 5.211112.6 5.20.6750.7220.675.07220.20320.2250.17240.99660.9966R r r r r r r S dB dB P P R dT dT T T ωω⎛⎫⎛⎫=-+=-+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫=-+⨯=- ⎪⎝⎭-11 1.4336J K R S =-⋅-1-1286.50.10133ln8.314ln 1.433621.76J K mol 303.15 1.5id p S C ∆=-+=⋅⋅6-7 2.5 MPa 、200℃的乙烷气体在透平中绝热膨胀到0.2 MPa 。