化工热力学第三版(完全版-)课后习题'答案.doc
《化工热力学第三版(完全版-)课后习题'答案.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工热力学第三版(完全版-)课后习题'答案.doc(45页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、化工热力学课后答案化工热力学课后答案第第 1 1 章章 绪言绪言一、是否题一、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;同样,对于初、21TTVdTCU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2
2、1TTPdTCH无关。 )二、填空题二、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(以V表示)或 (以P表示)。firevVVRTWlnifrevPPRTWln3.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P2,则 ig PCA 等容过程的 W= 0 ,Q=,U=,H= 1 121 TPPRCig P 1 121 TPPRCig P 。1 121 TPPCig P B 等温过程的 W=,Q=,U= 0 ,H= 0 。21lnP
3、PRT21lnPPRTC 绝热过程的 W=,Q= 0 ,U= 11211ig PCR ig P PP RVPRC,H=。 11211ig PCR ig P PP RVPRC1 121 TPPCig PCRig P 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
4、做的功应是理想气体经过相同过程所做功的多少倍?解:000722. 12ln9991999ln lnln1212 VVRTbVbVRTWWig revEOS rev2.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 ig PC,其中,试问,对于的理想气体,上述关) 1(1212 PP TTig Vig P CC2cTbTaCig P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,PdVWdUrev0ln2ln, 0ln0ln122 12 212 1212211212221 PPRTTcTTbTTaTT PP VV VVRdTcTbTRaVRddTTRcTbTadV
5、VRTdTRCTTig P故又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) 。4 . 1解:(a)等温过程mol66.11294314. 8570005 . 0 294314. 8570001112111RTVP RTVPn(b)绝热可逆过程,终态的温度要发生变化K18.24115 . 02944 . 1
6、14 . 1112 12 rPPTTmol11. 918.241314. 8570005 . 0 294314. 8570001212111RTVP RTVPn第第 2 2 章关系和状态方程章关系和状态方程一、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.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 TPsB. TPsB.Tc、TUC.H=UD.不能确定 2
7、.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。)bVbVRdVbVRdVTPdVVSSVVVVVVVT 12ln212121A.bVbVRT12lnB.0C.bVbVR12lnD.12lnVVR3.等于(D。因为 PSTTS PT VP )VVPTTTTTPSTPSTTP PT TV VP PS VPSP VP TS PT VP TS PT VP 1 A. TVS B. VTP C. STV D. VTP4.吉氏函数变化与P-V-T关系为,则的状态应该为(C。因为PRTGPTGxigln,xG)PRTPPRTPTGPTGigiglnln1,),(00A.
8、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P VbRT()和bPdPPRTbPRTdPTVTVHHPPPig 00;若要计算0ln0000 dPPR PRdPTV PR PPRSSPPPig和还需要什么性质?;其计算式分别是1122,PTHPTH1122,PTSPTSig PC1122,PTHPTH dTCPPbdTCbPbPTHTHTHPTHTHPTHTTig PTTig Pigigigig2121121212111222,和1122,PTSPTS。dTTC PPRdTTC PPRPPRPTSPTSPTSPTSPTSPT
9、STTig PTTig Pigigigig2121120102010201110222lnlnln,2.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1.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。 解:用PR方程计算。查附录A-1得水的临界参数Tc=647.30K;Pc=22.064MPa;=0.344 另外,还需要理想气体等压热容的数据,查附录A-4得到,得到水的理想气体等压热容 是3925310602. 310057. 110908. 124.32TTTCig P为了确定初、终态的相
10、态,由于初终态的温度均低于Tc,故应查出初、终态温度所 对应的饱和蒸汽压(附录C-1),P1s=0.02339MPa;P2s=8.581MPa。体系的状态变化如下图所 示。 计算式如下 12 1111 1 2222 21122 ,THTHRTTHPTHRTRTTHPTHRTPTHPTHigigigig 1122111122221122,PTSPTSRPTSPTSRRPTSPTSRPTSPTSigigigig CT120P1s=0.023MPaT300P2s=8.581MPaP1=2.5MPa T120P2=30MPa T2300PVComment 志志志4: Page: 10 朱 P39Com
11、ment 6-4015: Page: 10Comment 志志志6: Page: 10 童 P116由热力学性质计算软件得到,初态(蒸汽)的标准偏离焓和标准偏离熵分别是和 86782.18,1111 RTTHPTHig;72103.11,1111 RPTSPTSig终态(蒸汽)的标准偏离焓和标准偏离熵分别是和 438752. 6,2222 RTTHPTHig;100481. 5,2222 RPTSPTSig另外, ,得到和12 .186221JmoldTCTTig P2111236.23TTig PKJmoldTTC所以,本题的结果是111618.116,1 .74805KJmolSJmolH
12、2.(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17MPa的压力范围内液体丙烷的 比容为2.06cm3 g-1,且为常数。 解:用Antoine方程A=6.8635,B=1892.47,C=-24.3333. 131233.2447.18928635. 6lnssPP(a)由软件计算可知812. 0208. 0lnMPaf08. 1(b)188. 067. 1lnMPaf316. 13.试由饱和液体水的
13、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初态 T1 P1 V1sv U1sv终态 T2 P2 V2sv U2svV2sl U2 sl冷凝一半 要MPa,Jg-1,J g-1K-1, cm3 g-1,101325. 0sP04.419slH3069. 1slS0435. 1slVcm3 g-1 K-10008. 0 dTdV TVslP解:体系有关状态点如图所示 所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上,由cm3 g-1 K-10008. 0 dTdV TV PSslpT得101325. 00008. 03069. 10008.
14、 00008. 0PSPPdPSSPPssls或又 cm3 g-1745. 00008. 015.3730435. 1 dTdVTVTVTVPHsl slPT得101325. 0745. 004.419745. 0745. 0PHPPdPHHPPssls或当P=2.5MPa 时,S=1.305 Jg-1 K-1;H= 420.83J g-1; 当P=20MPa 时,S= 1.291Jg-1 K-1;H=433.86J g-1。 4.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,12tttVUUUQ初态:查P=3
15、MPa的饱和水蒸汽的cm3g-1;Jg-117.671svV94.26031svUVT=100P=2.5MPaP=20MPaP=.101325MPaP水的总质量g89.141svt tVVm则J4 .3876611sv ttUmU冷凝的水量为g445. 75 . 0tm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Jmol-134.134212svsvVV05.840, 0 .259422slsvUUJ5 .255665 . 05 . 0222sl tsv ttUmUmU移出的热量是 J9 .1319912ttUUQ5.在一0.3m3的刚性容器中贮有1
16、.554106Pa的饱和水蒸汽,欲使其中25%的蒸汽冷凝, 问应该移出多少热量? 最终的压力多大?解:同于第6题,结果 PaPQs610107. 2,kJ7 .977五、图示题1.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; (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1.证明2TH TTGP 证明:edcbaVPedcbaHlnPedcbaST22211TH TCCTTH TS TH TTH TS TTHTTGSTH TGTSHGP P PPPPP
17、 所以2TH TTGP 2.分别是压缩系数和膨胀系数,其定义为,试证明和PTTV VPV V 11和;对于通常状态下的液体,都是T和P的弱函数,在T,P0 PTTP 和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(T1,P1)变化到(T2,P2)过程中,其体积从V1变化到V2。则。1212 12lnPPTTVV证明:因为PTTV VPV V 11和01111111122 PTTPPTPTTPTPPTTPPTTV PVVPV TVVPV TVVTPV TV PVVPTVPV VTTV VPTP 另外dPdTdPPV VdTTV VVdVVdTP 11ln对于液体,近似常数,故上式从至积
18、分得和111,VPT222,VPT1212 12lnPPTTVV3.试证明 ,并说明。PJ TCPH 0ig J解:由定义;HJPT 右边=左边。TPHPH TH PT 代入理想气体状态方程,可以得到0PC0ig J4.证明状态方程表达的流体的(a)CP与压力无关;(b)在一个等焓变化过RTbVP )(程中,温度是随压力的下降而上升。证明:(a)由式3-30,并代入状态方程,即得PTP TVTPC 22 bPRTV0 TP PC(b)由式3-85得,0, 00 bCCb CbPRT PRTCVTVTPTP PPPPHJ5.证明RK方程的偏离性质有 VbV bRTa RTPbV RPTSPTSV
19、bV bRTaZRTTHPTHigigln5 . 0)(ln,ln5 . 11,5 . 15 . 1证明:将状态RK方程(式2-11)分别代入公式3-57和3-52 bVV bRTaZdVPbVVaT bVRTRTZRTTHPTHVig ln5 . 11)(211,5 . 12/1 VbV bRTa RTPbVdVVR TP RZPP RPTSPTSVVig ln5 . 0)(ln1lnln,5 . 10第第4 4章章 非均相封闭体系热力学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iixPTinPTiixV nnVV ,一个均相敞开系统,n是一个变数,即)0,in
20、PTinn2.对于理想溶液,所有的混合过程性质变化均为零。 (错。V,H,U,CP,CV的混合过程性质变化等于零,对S,G,A则不等于零)3.对于理想溶液所有的超额性质均为零。 (对。因)isEMMM4.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)5.理想气体有f=P,而理想溶液有。 (对。因)iiiiiiiiis iis iPf Pxxf Pxf 6.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)7.因为GE (或活度系数)模型是温度和
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工 热力学 第三 完全 课后 习题 39 答案
限制150内