《化工热力学》(第二、三版_陈新志)课后习题答案

第1 章 绪言 一、是否题 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。） 第2 章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程 一、是否题 2. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。） 3. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是超临界 流体。） 4. 由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，所 以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z B. B. Tc TU C. H=U D. 不能确定 2. 一气体符合P=RT/(V-b)的状态方程从V1等温可逆膨胀至V2，则体系的S为（C 。 B. 0 A. ） C. D. 3. 对于一均相体系， 等于（D 。 ） A. 零 B. C P/CV C. R D. 4. 等于（D 。因为 ） A. B. C. D. 5. 吉氏函数变化与P-V-T关系为 ，则 的状态应该为（C 。因为 ） 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 的偏离焓和偏离熵分别是 和 ；若要计算和 还需要什么性质？ ；其计算式分别是 和 2. 由vdW方程P=RT/(V-b)-a/V2计算,从(T,P 1 )压缩至(T,P 2 。 )的焓变为。 , g ；其中偏离焓是 。 3. 对于混合物体系，偏离函数中参考态是与研究态同温．同组成的理想气体混合物。 四、计算题 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 MPa，Jg-1，J g-1K-1 cm3 g-1, 解：体系有关状态点如图所示 cm3 g-1 K-1 所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上，由 3 -1 cm 得 K-1 。 又 cm3 g-1 得 当P=2.5MPa时，S=1.305 Jg-1 K-1；H= 420.83J g-1； 当P=20 MPa时，S= 1.291Jg-1 K-1；H=433.86J g-1 7. 压力是3MPa的饱和蒸汽置于1000cm3的容器中，需要导出多少热量方可使一半的蒸汽冷凝?(可忽视液体 水的体积) 解：等容过程， 初态：查P=3MPa的饱和水蒸汽的 cm3g-1；J g-1 水的总质量g 则J 冷凝的水量为g 终态：是汽液共存体系，若不计液体水的体 积，则终态的汽相质量体积是 cm3g-1， 并由此查得 J mol-1 J 移出的 热量是 五、图示题 2. 将下列纯物质经历的过程表示在P-V，lnP-H，T-S图上 (a)过热蒸汽等温冷凝为过冷液体； (b)过冷液体等压加热成过热蒸汽； 1 (c)饱和蒸汽可逆绝热膨胀； (d)饱和液体恒容加热； (e)在临界点进行的恒温膨胀. 解： 六、证明题 2. 分别是压缩系数和膨胀系数，其定义为 ，试证明 ；对于通常状态下的液体， 都是T和P的弱函数，在T ，P变化范围不是很大的 条件，可以近似处理成常数。证明液体从（T ，P 1 V 2 。则 。 证明：因为 另外 ）变化到（T 2 ，P ）过程中，其体积从V 2 1 变化到 7. 证明状态方程 表达的流体的（a）C 对于液体， 近似常数，故上式从 至 积分得 5. 试证明 ，并说明 。 解：由定义； 右边== 左边。 代入理 想气体状态方程，可以得到 与压力无关；(b)在一个等焓变化过程中，温度是随 P 压力的下降而上升。 证明：（a）由式3 -30 ,并代入状态方程 ，即得 (b)由式3 -85得， 8. 证明RK方程的偏离性质有 证明：将状态RK方程（式2-11）分别代入公式3 -57和3-52 第4章 非均相封闭体系热力学 一、是否题 1. 偏摩尔体积的定义可表示为 。(错。因对于 一个均相敞开系统，n是一个变数，即 ) 2. 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。（对。即 ） 3. 理想气体混合物就是一种理想溶液。（对） 4. 对于理想溶液，所有的混合过程性质变化均为 零。（错。V ，H ，U ，C ，C P V 的混合过程性质变 化等于零，对S ，G ，A则不等于零） 5. 对于理想溶液所有的超额性质均为零。（对。 因） 6. 理想溶液中所有组分的活度系数为零。（错。 理想溶液的活度系数为1 ） 7. 体系混合过程的性质变化与该体系相应的超额 性质是相同的。（错。同于4 ） 8. 对于理想溶液的某一容量性质M，则 。 （错，同于4 ） 9. 理想气体有f=P，而理想溶液有 。（对。因 ） 10. 温度和压力相同的两种理想气体混合后，则温 度和压力不变，总体积为原来两气体体积之和， 总热力学能为原两气体热力学能之和，总熵为原 来两气体熵之和。（错。总熵不等于原来两气体 的熵之和） 11. 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、热力学能、 吉氏函数的值不变。（错。吉氏函数的值要发生 变化） 12. 因为GE (或活度系数)模型是温度和组成的函 数，故理论上 与压力无关．（错。理论上是T ， P ，组成的函数。只有对低压下的液体，才近似 为T和组成的函数） 13. 在常温、常压下，将10cm 3 的液体水与20 cm 3 的液体甲醇混合后，其总体积为 30 cm 3 。（错。 混合过程的体积变化不等于零，或超额体积（对 称归一化的）不等于零） 14. 纯流体的汽液平衡准则为f v=f l。（对） 15. 混合物体系达到汽液平衡时，总是有 。（错。两相中组分的逸度、 总体逸度均不一定相等） 16. 均相混合物的总性质与纯组分性质之间的关系 总是有 。（错。应该用偏摩尔性质来表 示） 17. 对于二元混合物体系，当在某浓度范围内组分 2符合Henry规则，则在相同的浓度范围内组分1 符合L ewis-Randall规则。（对。） 18. 二元混合物，当 时，，， ， 。（对。因为） 19. 理想溶液一定符合L ewis-Randall规则和H enry规 则。（对。） 20. 符合L ewis-Randall规则或H enry规则的溶液一定 是理想溶液。（错，如非理想稀溶液。） 21. 等温、等压下的N元混合物的G ibbs-Duhem方程 的形式之一是。（错。， ） 22. 等温、等压下的二元混合物的G ibbs-Duhem方 程也可表示成。（对。因为： ） 23. 二元溶液的G ibbs-Duhem方程可以表示成 从x =0至x 1 （对。在等压或等温条件下， =1,对二元形式的G ibbs-Duhem方程积 1 分） 24. 下列方程式是成立的：（a）；(b) ；(c)；(d)；(e) 。（对。对于b， ,故正确；其余均正确） 25. 因为，所以。（错