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化工热力学详细课后*题答案

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*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, 下 达到*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*衡时, 两个相都是均相敞开体系;达到*衡时,则 , , , ,故体系将在T ,2V ,0.5P状态 , ) 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 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 。 ),而一位学生认 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 4. 封闭体系中的1mol理想气体(已知 (以P表示)。 ),按下列途径由T 、P 和V 可逆地变化至P ,则 1 1 1 2 -1- 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= 。 3 3 2 5. 在常压下1000cm 液体水膨胀1cm ,所作之功为 0.101325J;若使水的表面增大1cm ,我们所要作的功 是 2 J (水的表张力是72erg cm- )。 6 6. 1MPa=10 Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg。 3 3 3 7. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm =10000bar cm =1000Pa m 。 -1 -1 3 -1 -1 3 -1 -1 -1 =8.314 J 8. 普适气体常数R=8.314MPa cm mol K =83.14bar cm mol K K =1.980cal mol mol K 1 。 四、计算题 1. 一个绝热刚性容器,总体积为V ,温度为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 t 的理想气体。突然将隔板移走,使容器内的气体自发达到*衡。计算该过程的Q、W、 和P。设初压力是(a)两室均为P ;(b)左室为P ,右室是真空。 0 0 解:(a) (b) 和最终的T 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 -1 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 和水在0 ~-5℃之间的热容为4.22J g 解:以1克水为基准,即 -1 -1 K。 2 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 解:理想气体的绝热可逆过程, 的理想气体,上述关系式又是如何? 以上a、b、c为常数。 3 5. 一个0.057m 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 mol (b)绝热可逆过程,终态的温度要发生变化 K 3 mol 五、图示题 1. 下图的曲线T 和T 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 a b 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。 解:1-2-3-1循环, 4-5-6-4循环, 所以 和 4 第2章P-V-T关系和状态方程 一、是否题 1. 纯物质由蒸汽变成固体,必须经过液相。(错。如可以直接变成固体。) 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<1。(错。如温度大于Boyle温度时,Z>1。) 5. 理想气体的 虽然与P无关,但与V有关。(对。因 。) 6. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大,饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。 (对。则纯物质的P-V相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲



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