化工热力学第三版(完全版)课后习题答案 下载本文

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?,?。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) 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T1和T2,则该过程的?U?CVdT;同样,对于初、

T1T2T2?终态压力相等的过程有?H?CPdT。(对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径

T1?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(Pi,Vi)等温可逆地膨胀到(Pf,Vf),则所做的

功为Wrev?RTlnViVf(以V表示)或Wrev?RTlnPfPi (以P表示)。

ig3. 封闭体系中的1mol理想气体(已知CP),按下列途径由T1、P1和V1可逆地变化至P2,则

????1

?P2?ig错误!未找到引用源。A 等容过程的 W= 0 ,Q=CP??R??1?P?T1,

?1?igU=CP?R???????PP?21??ig?P2错误!未找到引用源。,H= ???1?TC?11P??P?T1。 ??1?B 等温过程的 W=?RTlnP1P,Q=RTln1,错误!未找到引用源。U= 0 ,错P2P2误!未找到引用源。H= 0 。

?C?RP1V1??P2C 绝热过程的 W=???P?R?1???igP??ig?CP?,Q= 0 ,错误!未找到引用源。??1?????R?C?RP1V1??P2U=??P?R?1???igP?R????igCPR???igC??PP??。 ig2???1?1?,错误!未找到引用源。H=CP??P??T1??1???????4. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg。

5. 普适气体常数R=8.314MPa cm3 mol-1 K-1=83.14bar cm3 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?

EOSWrev解:?igWrev?RTlnV2?bV1?b?1999???ln?ln2?1.000722 V?999??RTln2V1ig

2. 对于CP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

T2?P2????T1?P1?(??1)?,其中??igCPigCVig,试问,对于CP?a?bT?cT2的理想气体,上述关系

式又是如何? 以上a、b、c为常数。

2

解:理想气体的绝热可逆过程,dU???Wrev??PdV

?

RTC?RdT??dVVigP???a?bT?cTT2?R?dT?RdlnV?0

T2V2V2P1T2?a?R??b?cTdT?Rln?0,又?,故???TV1V1P2T1?T1?T2Pc?b?T2?T1??T22?T12?Rln2?0T12P1aln??3. 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??1.4)。 解:(a)等温过程

?n?P1V1P2V11?570000.5?57000????11.66mol RT1RT18.314?2948.314?294(b)绝热可逆过程,终态的温度要发生变化

??1

?P2T2?T1??P?1????r?294???1??1.4?1?0.5?1.4?241.18K

?n?P1V1P2V11?570000.5?57000????9.11mol RT1RT28.314?2948.314?241.18第2章P-V-T关系和状态方程

一、是否题

1. 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。) 2. 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。)

3

3. 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<1。(错。如温度大于Boyle温度时,Z>1。)

4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。(错。纯物质的三相平衡时,体

系自由度是零,体系的状态已经确定。)

5. 在同一温度下,纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。(对。这是纯物质的汽

液平衡准则。)

6. 纯物质的平衡汽化过程,摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零。(错。

只有吉氏函数的变化是零。)

7. 气体混合物的virial系数,如B,C…,是温度和组成的函数。(对。) 二、选择题

1. 指定温度下的纯物质,当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时,则气体的状态为(C。参考

P-V图上的亚临界等温线。)

A. 饱和蒸汽

B. 超临界流体

C. 过热蒸汽

2. T温度下的过冷纯液体的压力P(A。参考P-V图上的亚临界等温线。)

A. >Ps?T?

B.

C. =Ps?T?

3. T温度下的过热纯蒸汽的压力P(B。参考P-V图上的亚临界等温线。)

A. >Ps?T?

B.

C. =Ps?T?

4. 纯物质的第二virial系数B(A。virial系数表示了分子间的相互作用,仅是温度的函数。)

A 仅是T的函数 B 是T和P的函数 C 是T和V的函数

D 是任何两强度性质的函数

5. 能表达流体在临界点的P-V等温线的正确趋势的virial方程,必须至少用到(A。要表示

出等温线在临界点的拐点特征,要求关于V的立方型方程)

4

A. 第三virial系数 B. 第二virial系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程

6. 当P?0时,纯气体的?RTP?V?T,P??的值为(D。因

??Z???Z?lim?RTP?V?T,P???RTlim??0) ?,又lim??P?0P?0??P?P?0??P?TT?TBA. 0 B. 很高的T时为0 C. 与第三virial系数有关 D. 在Boyle温度时为

三、填空题

1. 表达纯物质的汽平衡的准则有Gsv?T??Gsl?T?或GT,Vsv?GT,Vsl(吉氏函数)、

dP?H(Claperyon方程)、P(T,V)dV?PsVsv?Vsl(Maxwell等面积规?vapdTT?VVslsvapVsv???????则)。它们能(能/不能)推广到其它类型的相平衡。

2. Lydersen、Pitzer、Lee-Kesler和Teja的三参数对应态原理的三个参数分别为Tr,Pr,Zc、

Tr,Pr,?、Tr,Pr,?和Tr,Pr,?。

3. 对于纯物质,一定温度下的泡点压力与露点压力相同的(相同/不同);一定温度下的泡

点与露点,在P-T图上是重叠的(重叠/分开),而在P-V图上是分开的(重叠/分开),泡点的轨迹称为饱和液相线,露点的轨迹称为饱和汽相线,饱和汽、液相线与三相线所包围的区域称为汽液共存区。纯物质汽液平衡时,压力称为蒸汽压,温度称为沸点。 4. 对于三混合物,展开PR方程常数a的表达式,a???yyii?1j?133jaiiajj(1?kij)=

222y1a1?y2a2?y3a3?2y1y2a1a2?1?k12??2y2y3a2a3?1?k23??2y3y1a3a1?1?k31?,其

中,下标相同的相互作用参数有k11,k22和k33,其值应为1;下标不同的相互作用参数有k12和k21,k23和k32,k31和k12(已作k12?k21,k23?k32,k31?k12处理),通常它们值是如何得到?从

实验数据拟合得到,在没有实验数据时,近似作零处理。

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