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,,≡-P T M P T M ig （M 是摩尔性质）。

6.

[]()0

ln ,P

P

R P T S S ig

+-与参考态的压力P 0

无关。

纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，f RTd dG ln =。

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，∞→P f 。

9. 因为⎰

⎪⎭⎫ ⎝⎛

-=

P

dP P RT V RT

1

ln ϕ，当0→P 时，1=ϕ，所以，0=-

P RT V 。

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()()ϕln 1,,RT P T G P T G ig ==-。

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 ≤U

B. H>U

C. H=U

D. 不能确定

2. 一气体符合P=RT/(V-b )的状态方程从V 1等温可逆膨胀至V 2，则体系的∆S 为（C 。

b V b V R dV b V R dV T P dV V S S V V

V V V V V T --=-=

⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎰

⎰⎰12ln 2

1

2

12

1∆） A. b

V b

V RT --12ln

B. 0

C. b

V b

V R --12ln

D. 1

2

ln

V V R 3. 对于一均相体系，V

P T S T T S T ⎪⎭⎫

⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂等于（D 。

P

V V P V P T V T P T C C T S T T S T ⎪⎭⎫

⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂∂∂∂∂） A. 零 B. C P /C V C. R

D. P

V T V T P T ⎪⎭⎫

⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂

4.

P

S T T S P T V P ⎪⎭⎫

⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂∂∂等于（D 。因为V V P T T T T T P S T P S T T P P T T V V P P S V P S P V P T S P T V P T S P T V P ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-⎪

⎭⎫

⎝⎛=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛1∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂）

A. T

V S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂

B. V

T P ⎪⎭⎫

⎝⎛∂∂

C. S

T V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂

D. V

T P ⎪⎭⎫

⎝⎛-∂∂

5. 吉氏函数变化与P-V-T 关系为()P RT G P T G x ig ln ,=-，则x G 的状态应该为（C 。因为

()()P RT P P RT P T G P T G ig ig ln ln 1,),(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P V b RT ()-=的偏离焓和偏离熵分别是

______________________________________________________________和

__________________________________________________________；若要计算()()1122,,P T H P T H -和()()1122,,P T S P T S -还需要什么性质？____；其计算式分别是

()()1122,,P T H P T H -_________________________________________________________

和()()1122,,P T S P T S -

_____________________________________________________________。 2. 由vdW 方程P=RT /(V-b )-a/V 2计算,从(T,P 1)压缩至(T,P 2)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()

32dT cT bT a C ig

P

+++=计算纯物在任何状态的焓和熵。设在00,P T 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=ig H Jmol -1，98.295=ig S Jmol -1K -1。（参考答案，21600≈H Jmol -1，

287≈S Jmol -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

2.06cm 3 g -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

101325.0=s P MPa ，04.419=sl H Jg -1，3069.1=sl S J g -1K -1, 0435.1=sl V cm 3 g -1,