《化工热力学》详细课后习题答案(陈新志).doc

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 ），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T1、P1和V1可逆地变化至P ，则  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1000cm3液体水膨胀1cm3，所作之功为 0.101325J；若使水的表面增大1cm2，我们所要作的功 是J (水的表张力是72erg cm-2)。 6. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg。 7. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm3=10000bar cm3=1000Pa m3。 8. 普适气体常数R=8.314MPa cm3 -1 1。 四、计算题 K-1 =83.14bar cm3  -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Vt 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P0；（b）左室为P0，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0 ～-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0.057m3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Ta和Tb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。