化工热力学-第3章练习题

1§3.1均相封闭系统的热力学关系3.1.1热力学函数的分类3.1.2热力学函数的基本关系式一、判断题7.像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。（）3.热力学基本关系式VdPTdSdH只适用于可逆过程。（）二、选择题4.对于一均匀的物质，其H和U的关系为（）。A.HUB.HUC.H=UD.不能确定4.关于热力学基本方程dU=TdS-pdV，下面的说法中准确的是（）。A.TdS是过程热B.pdV是体积功C.TdS是可逆热D.在可逆过程中，pdV等于体积功，TdS即为过程热3.对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有（）。A.VdPTdSdHB.VdPSdTdHC.VdPSdTdHD.VdPTdSdH4.热力学第一定律的公式表述（用微分形式）：。热力学第二定律的公式表述（即熵差与可逆热之间的关系，用微分形式）：。4.几个重要的定义公式：焓H=________；自由能A=___________；自由焓G=_________。5.几个热力学基本关系式：dU=_________；dH=_________；dA=_______；dG=________。3.1.3Maxwell关系式一、判断题1.理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（）1.理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（）5.理想气体的U、Cv、H、Cp虽然与p无关，但与V有关。（）二、选择题4.设Z为x，y的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（）。A.1xyzZZxxyyB.1yxZZxyxyZ2C.1yxZZxyxyZD.1yZxZyyxxZ5.麦克斯韦关系式的主要作用是（）。A.简化热力学变量的计算B.用某个热力学函数代替另一不易测定的热力学函数的偏微商C.用易于测定的状态性质的偏微商代替不易测定的状态性质的偏微商D.便于用特性函数表达其它热力学函数5.下列四个关系式中哪一个不是麦克斯韦关系式？（）。A.(/)(/)SPTVVSB.(/)(/)SPTPVSC.(/)(/)TVSVPTD.(/)(/)TPSPVT4.对1molVanderWaals气体，有。（）A.bVRVST//B.bVRVST//C.bVRVST//D.VbPVST//3.对理想气体有（）。A.0TPHB.0TPHC.0TPHD.0PTH5.一气体符合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（）A.bVbVRT12lnB.0C.12lnVVRD.bVbVR12ln3.对1mol符合)(bVRTP状态方程的气体，TPS应是（）。A.R/VB.RC.-R/PD.R/T4.对1mol理想气体TVS等于__________。（）A.VRB.VRC.RPD.RP5.理想气体从V1等温可逆膨胀至V2，则体系的S为（）A.bVbVRT12lnB.0C.bVbVR12lnD.12lnVVR3.PSTTSPTVP等于（）3A.TVSB.VTPC.STVD.VTP3.对于一均相体系，VPTSTTST等于（）A.零B.CP/CVC.RD.PVTVTPT3.理想气体从同一初态V1作等温可逆膨胀或绝热可逆膨胀到达相同的终态压力，则等温可逆膨胀后体积V2与绝热可逆膨胀后体积V’2相比（）。A.V2V’2B.V2=V’2C.V2V’2D.不确定三、填空题3.常用的8个热力学变量P、V、T、S、H、U、A、G可求出一阶偏导数336个，其中独立的偏导数共112个，但只有6个可通过实验直接测定，因此需要用将不易测定的状态性质偏导数与可测状态性质偏导数联系起来。3.麦克斯韦关系式的主要作用是。5.写出下列Maxwell关系式：TSV；TSp。§3.2纯流体的焓变和熵变的计算3.2.1热容3.2.2热力学性质H、S的计算3.2.3剩余性质一、判断题6.由于剩余性质是在均相体系中引出的概念，故我们不能用剩余性质来计算汽化过程的热力学性质的变化。（）6.由于剩余性质是两个等温状态的性质之差，故不可能用剩余性质来计算性质随着温度的变化。（）4.由一个优秀的状态方程，就可以计算所有的均相热力学性质随着状态的变化。（）3.任何真实气体的性质可用同温同压下，该气体的剩余性质和理想气体性质的总和计算。（）48.00ln),]([PPRPTSSig与参考态的压力P0无关。（）二、选择题8.关于剩余性质MR，理想性质Mis，下列公式正确的是（）。A.isRMMMB.isRMMM2C.isRMMMD.RisMMM三、填空题3.状态方程RTbVP)(的剩余焓是。3.状态方程RTbVP)(的和剩余熵是。3.vdW方程2)(VabVRTP的剩余焓是。4.对于状态方程RTbVP)(，TVp)(=；剩余焓HR是。四、简答题1.剩余性质的定义及作用。1.简述剩余性质的定义和作用。（5分）5.有人说：“由于剩余函数是两个等温状态的性质之差，故不能用剩余函数来计算性质随着温度的变化”，这种说法是否正确？3.某类气体的状态方程式为p（V−b）=RT，试推导这类气体计算的HR和SR的表达式。2.（8分）某气体符合RTbVp)(的状态方程，且理想气体的恒压摩尔热容为igpC，其中b是常数。请（1）导出以（T，p）为独立变量的剩余熵RSSig的表达式；（2）导出2211(,)(,)STpSTp的表达式。2.（8分）某气体符合TapRTbVp2)(，且TdcCigp的状态方程，其中a，b，c，d是常数。请（1）导出剩余焓RTHHig的表达式；（2）导出),(),(1122pTHpTH的表达式。2.（8分）某气体符合TapRTbVp2)(，且TdcCigp的状态方程，其中a，b，c，d是常数。请（1）导出剩余焓RTSSig的表达式；（2）导出),(),(1122pTSpTS的表达式。3.2.4纯流体△H、△S的计算§3.3纯物质的饱和热力学性质53.3.1纯流体的饱和热力学性质一、判断题1.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。（）2.纯物质的平衡汽化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零。（）4.在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。（）4.在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的热力学能相等。（）7.在一定温度T（但TTc）下，纯物质的饱和蒸汽压只可以从诸如Antoine等蒸汽压方程求得，而不能从已知常数的状态方程（如PR方程）求出，因为状态方程有三个未知数（P、V、T）中，只给定了温度T，不可能唯一地确定P和V。（）3.纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（）二、填空题7.纯物质汽液平衡时，压力称为，温度称为。6.用Antoine方程计算水在50℃时蒸汽压，已知Antoine常数：A=9.3876，B=3826.36，C=-45.47。8.用Antoine方程计算苯在50℃时蒸汽压，已知Antoine常数：A=6.9419,B=2769.42，C=-53.26。三、简答题四、计算题§3.4纯流体的热力学性质图和表3.4.1热力学性质图一、判断题6.在T－S图上，空气和水蒸气一样，在两相区内，等压线和等温线是重合的。（）4.若用x表示蒸汽的干度，则该蒸汽的焓xHxHHlg)1(。（）二、填空题3.纯物质T-S图的拱形曲线下部称区。三、图示题61.将下列纯物质经历的过程表示在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。2.将下列纯物质经历的过程表示在P-V图上（注明起点和箭头方向），并说明过程特点：如ΔG=0（1）过热蒸汽等温冷凝为过冷液体；（2）过冷液体等压加热成过热蒸汽；（3）饱和蒸汽可逆绝热膨胀；（4）饱和液体恒容加热。3.将下列纯物质经历的过程表示在T-S图上（注明起点和箭头方向），并说明过程特点：如ΔG=0（1）过热蒸汽等温冷凝为过冷液体；（2）过冷液体等压加热成过热蒸汽；（3）饱和蒸汽可逆绝热膨胀；（4）饱和液体恒容加热。4.在T-S图上画出下列各过程所经历的途径（注明起点和箭头方向），并说明过程特点：如ΔG=0（1）饱和液体节流膨胀；（2）饱和蒸汽可逆绝热膨胀；（3）从临界点开始的等温压缩；（4）过热蒸汽经冷却冷凝为过冷液体（压力变化可忽略）。四、简答题四、计算题（一）直线内插（热量计算）1.刚性容器的体积为1m3，内存有0.05m3的饱和水及0.95m3的饱和水蒸气，压力是0.1013MPa，问至少需要加多少热量才可使容器中的水完全气化?已知数据表7p/MPaslV/cm·g-1sVV/cm·g-1slU/J·g-1sVU/J·g-10.10131.04351673418.942506.58.5811.403621.671332.02563.011.271.498815.491444.62525.52.在一刚性的容器中装有1kg水，其中汽相占90%（V），压力是0.1985MPa，加热使液体水刚好汽化完毕，（1）试近似确定终态的温度和压力，（2）计算所需的热量。已知饱和水的数据表：T/℃Ps/MPaV/cm·g-1U/J·g-1H/J·g-1S/J·g-1K-1饱和液体饱和蒸汽饱和液体饱和蒸汽饱和液体饱和蒸汽饱和液体饱和蒸汽1200.21.0603891.9503.52529.3503.72706.31.52767.129634014.591.637910.81570.32464.61594.22622.03.65945.33573.压力是3MPa的饱和蒸汽置于1000cm3的刚性容器中，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）已知：p=3MPa的饱和水蒸汽3166.7sVVcmg，12604.1sVUJg需要的其它数据，可以查下表slV/cm·g-1sVV/cm·g-1slU/J·g-1sVU/J·g-11.1565127.4850.652595.31.1414156.5806.192590.04.一个刚性容器的体积为0.3m3，贮有1.554MPa的饱和水蒸汽，需要导出多少热量方可使25%的蒸汽冷凝?（可忽视液体水的体积）已知：p=1.554MPa的饱和水蒸汽31127.4sVVcmg，12595.3sVUJg需要的其它数据，可以查下表slV/cm·g-1sVV/cm·g-1slU/J·g-1sVU/J·g-11.1274194.1762.092583.71.1414156.5806.192590.0（二）干度计算1.1MPa，573K的水蒸气可逆绝热膨胀到0.1MPa，求蒸汽的干度。8已知水的饱和汽、液相性质T/KS/J·g-1·K-12807.04653207.19620.1MPa时水的饱和汽、液相性质：Ssl=1.3026J·g-1·K-1，Ssv=7.3594J·g-1·K-1。2.由下表回答下列问题：（1）70℃，干度为95%的湿蒸气的H、S值；（2）4.0Mpa，114.6KgJS的水蒸气是什么状态？T和H各是多少？（3）4.0MPa，s=5.8kJ·kg-1·K-1的水蒸气是什么状态？温度和焓各是多少？饱和