第3章流体的热力学性质习题

1第3章流体的热力学性质习题一、是否题1.体系经过一绝热可逆过程，其熵没有变化。(对。revTQdS0)2.吸热过程一定使体系熵增，反之，熵增过程也是吸热的。（错。如一个吸热的循环，熵变为零）3.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）4.象dU=TdS-PdV等热力学基本方程只能用于气体，而不能用于液体或固相。（错。能用于任何相态）5.当压力趋于零时，0,,PTMPTMig（M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）6.纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下，fRTddGln。（错。应该是igGG00lnPfRT等）7.理想气体的状态方程是PV=RT，若其中的压力P用逸度f代替后就成为了真实流体状态方程。（错。因为逸度不是这样定义的）8.当0P时，Pf。（错。当0P时，1Pf）9.因为PdPPRTVRT01ln，当0P时，1，所以，0PRTV。（错。从积分式看，当0P时，PRTV为任何值，都有1；实际上，0lim0BTTPPRTV10.逸度与压力的单位是相同的。（对）11.吉氏函数与逸度系数的关系是ln1,,RTPTGPTGig。（错,(),(TGPTGigfRTPln)1）二、选择题1.对于一均匀的物质，其H和U的关系为（B。因H＝U＋PV）A.HUB.HUC.H=UD.不能确定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。bVbVRdVbVRdVTPdVVSSVVVVVVVT12ln212121）A.bVbVRT12lnB.0C.bVbVR12lnD.12lnVVR3.对于一均相体系，VPTSTTST等于（D。PVVPVPTVTPTCCTSTTST）A.零B.CP/CVC.RD.PVTVTPT24.PSTTSPTVP等于（D。因为VVPTTTTTPSTPSTTPPTTVVPPSVPSPVPTSPTVPTSPTVP1）A.TVSB.VTPC.STVD.VTP5.吉氏函数变化与P-V-T关系为PRTGPTGxigln,，则xG的状态应该为（C。因为PRTPPRTPTGPTGigiglnln1,),(00）A.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PVbRT()的偏离焓和偏离熵分别是bPdPPRTbPRTdPTVTVHHPPPig00和0ln0000dPPRPRdPTVPRPPRSSPPPig；若要计算1122,,PTHPTH和1122,,PTSPTS还需要什么性质？igPC；其计算式分别是1122,,PTHPTHdTCPPbdTCbPbPTHTHTHPTHTHPTHTTigPTTigPigigigig2121121212111222,,和1122,,PTSPTSdTTCPPRdTTCPPRPPRPTSPTSPTSPTSPTSPTSTTigPTTigPigigigig2121120102010201110222lnlnln,,,,,,。2.由vdW方程P=RT/(V-b)-a/V2计算,从(T,P1)压缩至(T,P2)的焓变为THPTHTHPTHPTHPTHigig1212,,,,；其中偏离焓是432见例题RTVabVRTVHHig。3.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.证明状态方程表达的流体：（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,并代入状态方程，即得(b)32.证明RK方程的偏离性质有证明：将状态RK方程分别代入公式中3.试计算1mol丙烯在410K和5471.55kPa下的V，U，S，F及G。取丙烯蒸汽在101.33kPa和0℃时的焓和熵为零。解：由表查得丙烯的临界参数和偏心因子为：365cTK,4.620cpMPa,0.148丙烯蒸汽的理想气体比热容为：'252934.184(0.8865.602102.771105.26610)/()pCTTTJmolK取丙烯蒸汽在101.33kPa和0℃的状态为参比态，其焓和熵为零。先求丙烯蒸汽在101.33kPa和410K时的热力学性质。由公式得：20''410TKpTHCdT41025293273.154.184(0.8865.602102.771105.26610)TTTdT259234410273.155.602102.771105.266104.184[(0.886)]234TTTT=8598（J/mol）由公式得：20''410TpKTCSdTT59223410273.152.771105.266104.184[(0.886ln5.60210)]23TTTT28.5(/())JmolK4再求丙烯蒸汽在5471.55kPa和410K时的热力学性质。由公式可知''(0)'(1)()()()TTTcccHHHHHHRTRTRT已知4101.12,365rT365471.55101.24.62010rp，'(0)410()1.34,KcHHRT'(1)410()0.456KcHHRT则''(0)'(1)410410410()()()KKKcccHHHHHHRTRTRT1.340.1480.4561.407'410()1.4071.4078.3143654270(/)KcHHRTJmol故'4104104270859842704328(/)KKHHJmol由功式可知''(0)'(1)()()TSSSSSRRR由1.12rT，1.2rp查图得'(0)()SSR=0.75，'(1)()SSR=0.40则''(0)'(1)()()0.750.1480.400.8092TSSSSSRRR'0.80920.80928.3146.73(/())SRJmolK又由公式可得0'',,0ln()TpTpTpSSRSp5471.5528.58.314ln()6.7311.43(/())101.33JmolK由1.12rT，1.2rp再查图得(0)Z=0.675，(1)Z=0.10则(0)(1)0.6750.1480.100.69ZZZ5故丙烯蒸汽在410K和5471.55kPa时的摩尔体积为30.698.314410429.87(/)5471.5510ZRTVmLmolp同时有3643285471.5510429.87101976(/)UHpVJmol1976410(11.43)6662(/)FUTSJmol4328410(11.43)9014(/)GHTSJmol4.假设二氧化碳服从R-K状态方程，计算323K、100atm时二氧化碳的逸度mollVKRbaatmpKTCC34.00297.0,42.6,9.72,304方程（可用迭代法）计算可得数据查表，二氧化碳的临界VdpdGVpppdVbVVbVTabVRTVdVVdpVdVbVVbVTadVbVRTdpbVVTabVRTpKR由于温度不变，有表示。此右端积分下限以气体体积趋于极大，因都成为理想气体，此时气体压力降至极低时，任何是理想气体的压力，因，积分下限积分（得两端同乘温度不变，微分得方程由**25.02225.025.0)*)(2)()(2)()(6atmffVbaTRmollVKRbaatmpKTbVbbVVbVbRTabVRTfpfffRTGGfRTdGGGVdpiiCCiipp7443.4ln,,,16.373,08206.034.00297.0,42.6,9.72,3041ln1lnln,lnln5.1******值代入公式中，计算得及将得方程（可用迭代法），解计算可得数据查表，二氧化碳的临界则而得又根据逸度定义所以等号左端因R-K方程对二氧化碳只是近似正确，所得结果也是一个近似值。5．纯苯由0.1013Mpa、353K的饱和液体变为1.013Mpa、453K的饱和蒸汽，试估算该过程的。已知：正常沸点时的气化潜热为30733J/mol；饱和液体在正常沸点下的体积为95.7cm3/mol；定压摩尔热容；第二维里系数。求：。分析：我们知道焓、熵都是状态函数，只要始态和终态一定，状态函数的值就一定，与其所经历的途径无关。有了这样的特性，我们就可以设计出方便于计算的过程进行计算。具体过程如下：7⒈查苯的物性参数：Tc=562.1K,Pc=4.894,ω=0.271⒉求:由两项维里方程⒊计算每一过程的焓变、熵变⑴饱和液体恒温、恒压下汽化为饱和蒸汽⑵353K、0.1013Mpa的饱和蒸汽恒温、恒压变为理想气体因为查图2-13知需要用普维法计算，根据式（3-51），（3-52）计算：所以课本上用两项维里方程直接计算出⑶353K,0.1013Mpa的理想气体恒压变为453K的理想气体8⑷453K,0.1013Mpa的理想气体恒温变压变为453K,1.013Mpa的理想气体⑸453K,1.013Mpa的理想气体恒温恒压变为真实气体所求点落在图2-13曲线的上方，用普维法计算.由此得：⒋求