第三章单元系的相变

发布 2022-10-12 10:51:28 阅读 7874

习题3.2试由及证明及。

证: 由式(2.2.1)

由麦氏关系(2.2.3)代入(1)式中 -

由式(2.2.5) ;即。

于是: 0>正数。

于是: <0

因而。习题3.4 求证:(1);(2)

证: (1) 开系吉布斯自由能。

由式 ①第(1)式得证。

2) 由式(3.2.6)得:

习题3.7试证明在相变中物质摩尔内能的变化为:

如果一相是气相,可看作理想气体,另一相是凝聚相,试将公式化简。

解:由式(3.2.7)得:;又由式(3.4.6)得:

习题3.8在三相点附近,固态氨的蒸气压(单位为)方程为:

液态氨的蒸气压方程为:,试求氨三相点的温度和压强,氨的汽化热、升华热及在三相点的熔解热。

解:(1)固态氨的饱和蒸气压方程决定了固态-气态的相平衡曲线;液态氨的饱和蒸气压方程决定了氨的液态-气态的相平衡曲线。三相点是两曲线的交点,故三相点温度满足方程:

;由此方程可解出,计算略;

(2)相变潜热可由与前面实验公式相比较得到:

从而求出;类似可求出;计算略;

3)在三相点,有,可求得,计算略。

习题3.10 试证明,相变潜热随温度的变化率为:

如果相是气相,相是凝聚相,试证明上式可简化为:

证:显然属于一级相变; 其中,在p~t相平衡曲线上。其中:

又有: ;由麦氏关系(2.2.4):

上几式联立(并将一级相变的克拉伯珑方程代入)得:

若相是气相,相是凝聚相; ~0;~0;

相按理想气体处理,pv=rt,

习题3.11 根据式(3.4.7),利用上题的结果及潜热l是温度的函数。但假设温度的变化范围不大,定压热容量可以看作常数,证明蒸汽压方程可以表为:

解:蒸汽压方程。

利用ex.3.10结果。 ;

温度变化的范围不大;设。

l+t0=t

习题3.12蒸汽与液相达到平衡。以表在维持两相平衡的条件下,蒸汽体积随温度的变化率。试证明蒸汽的两相平衡膨胀系数为。

解:由式(3.4.6)克拉珀珑方程。并注意到~0.

方程近似为v—气相摩尔比容。

气相作理想气体, pv=rt

联立①②③式,并消去△p、p得:

习题3.13 将范氏气体在不同的温度下的等温线的极大点n与极小点j联起来,可以得到一条曲线ncj,如图3.17所示。试证明这条曲线的方程为:

并说明这条曲线分出来的三条区域ⅰⅱⅲ的含义。

解: 范氏气体。

等温线上极值点, 极值点组成的曲线:

由。习题3.14证明半径为r的肥皂泡的内压与外压之差为。

略解):连续应用式(3.6.6)及(3.6.16)。

习题3.16证明爱伦费斯公式:;

证:对二级相变即-=0即-=0

将代入得。

由式(3.2.6)得: ;结合式(3.7.2)

即为。代入①得:

类似地,利用可证第二式。(略)

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