第3章习题答案

发布 2023-05-21 07:07:28 阅读 4323

一、是否题。

1. 热力学基本关系式dh=tds+vdp只适用于可逆过程。(错。不需要可逆条件,适用于只有体积功存在的封闭体系)

2. 当压力趋于零时,(是摩尔性质)。(错。当m=v时,不恒等于零,只有在t=tb时,才等于零)

3. 纯物质逸度的完整定义是,在等温条件下,。(错。应该是。

等)4. 当时,。(错。当时,)

5. 因为,当时,,所以,。(错。从积分式看,当时,为任何值,都有;实际上,

6. 吉氏函数与逸度系数的关系是。(错)

7. 由于偏离函数是两个等温状态的性质之差,故不可能用偏离函数来计算性质随着温度的变化。(错。因为:)

二、选择题。

1. 对于一均相体系,等于(d。)

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。)

3. 吉氏函数变化与p-v-t关系为,则的状态应该为(c。因为)

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. 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;ω=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。

为了确定初、终态的相态,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。

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;

终态(蒸汽)的标准偏离焓和标准偏离熵分别是和;

另外,,得到和。

所以,本题的结果是。

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***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1~7mpa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=-24.33

a) 由软件计算可知。

(b) 3. 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,cm3 g-1 k-1

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-1

得。又 cm3 g-1

得。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,

初态:查p=3mpa的饱和水蒸汽的。

cm3g-1; jg-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jmol-1

j移出的热量是。

四、 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. 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(t1,p1)变化到(t2,p2)过程中,其体积从v1变化到v2。

则。证明:因为。

另外。对于液体,近似常数,故上式从至积分得。

2. 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,所以cp与压力无关。

b)由式3-85得,

所以在一个等焓变化过程中,温度是随压力的下降而上升。

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