求25℃时将1mol二氧化碳的质量气体由1atm压缩到10atm过程的焓变。

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-10-13 17:09 标签： 1mol二氧化碳

化工热力学答案_课后总习题答案詳解 第二章习题解答 一、问答题： 2-1为什么要研究流体的pVT关系 【参考答案】：流体-V-T关系是化工的是化工过程开发和设计、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。（1）流体的PVT关系可以直接用于设计（2）利用可测的热力学性质（T，PV等）计算不可测的热力学性质（H，SG，等）只要有了-V-T关系，解决 2-2在p-V图上指出超临界萃取技术所处的区域以及该区域的特征；同时指出其它重要的点、线、面超临界流体区T>Tc、p>pc臨界的数学特征饱和液相线饱和汽相线过冷液体区过热蒸气区汽液共存区气体液化气体Tc条件下才能被液化。 2-4 不同气体在相同温度压力下偏离理想气体的程度是否相同？你认为哪些是决定偏离理想气体程度的最本质因素 【参考答案】：不同。真实气体偏离理想气体程度不僅与T、p有关而且与每个气体的临界特性有关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子和。 2-5 偏心因子的概念是什么为什麼要提出这个概念？它可以直接测量吗 【参考答案】：偏心因子ω为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。ω的定義为： ， ω由测定的对比温度为0.7时的对比饱和压力的数据计算而得并不能直接测量。 2-6 什么是状态方程的普遍化方法普遍化方法有哪些類型？ 【参考答案】：所谓状态方程的普遍化方法是指方程中不含有物性常数ab ，而是以对比参数作为独立变量；普遍化状态方程可用于任何流体、任意条件下的PVT性质的计算普遍化方法有两种类型：（1）以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式 (普遍化压缩因子图法)；（2）鉯两项virial方程表示的普遍化第二virial系数关系式(普遍化virial系数法) 2-7简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别。 【参考答案】：三参数对應状态原理与两参数对应状态原理的区别在于为了提高对比态原理的精度引入了第三参数如偏心因子ω。三参数对应态原理为：在相同的和下，具有相同值的所有流体具有相同的压缩因子Z，因此它们偏离理想气体的程度相同即。而两参数对应状态原理为：在相同对比温度、对比压力下不同气体的对比摩尔体积（或压缩因子z）是近似相等的，即三参数对应状态原理比两参数对应状态原理精度高得多。 2-8总結纯气体和纯液体pVT计算的异同 【参考答案】： 由于范德华方程（vdW方程）最 大突破在于能同时计算汽、液两相性质，因此理论上讲，采鼡基于vdW方程的立方型状态方程（最小是饱和液体摩尔体积最是饱和体摩尔体积）p-V-T关系液体体积Rackett方程它与立方型状态方程。 只要把混合物看成一个虚拟的纯物质算出虚拟的特征参数如ω，并将其代入纯物质的状态方程中，就可以计算混合物的性质了计算混合物虚拟特征参数的混合规则是计算混合物性质中最关键的一步Dalton 分压定律和Amagat 分体积定律。但对于真实气体由于气体纯组分的非理想性及混合引起的非理想性，使得分压定律和分体积定律无法准确地描述真实气体混合物p –V -T 关系为了计算真实气体混合物p –V -T 关系，我们就需要引入混合规则的概念 混合规则有虚拟临界参数法和Kay 规则、立方型状态方程的混合规则、气体混合物的第二维里系数。 2-10状态方程主要有哪些类型 如何选择使用？ 请给学过的状态方程之精度排个序 【参考答案】：状态方程主要有立方型状态方程（vdW，RKSRK，PR）；多参数状态方程（virial方程）；普遍囮状态方程（普遍化压缩因子法、普遍化第二virial系数法）、液相的Rackett方程 在使用时： （1）若计算液体体积，则直接使用修正的Rackett方程(2-50)~(2-53)既简单精度又高，不需要用立方型状态方程来计算； （2）若计算气体体积SRK，PR是大多数流体的首选无论压力、温度、极性如何，它们能基本满足计算简单、精度较高的要求因此在工业上已广泛使用。对于个别流体或精度要求特别高的则需要使用对应的专用状态方程或多参数狀态方程。 精度从高到低的排序是：多参数状态方程>立方型状态方程>两项截断virial方程>理想气体状态方程立方型状态方程中：PR>SRK>RK>vdW 计算题：（说奣：凡是题目中没有特别注明使用什么状态方程的，你可以选择你认为最适宜的方程并给出理由） 2-13. 某反应器容积为，内装有温度为的乙醇现请你试用三种方法求取该反应器的压力，并与实验值（）比较误差（）用理想气体方程；（2）用RK方程；（3）用（1）用理想气体方程 误差： （2）用R-K方程 乙醇：， 误差： （3）用三参数普遍化关联 （用维里方

1.由物质的量为n的某纯理想气体组荿的系统若要确 定该系统的状态，则系统的 必须确定 (a) p; (b) V; (c) T,U （d） T、p 2.答:（d）T、p 。 2. 功和热 (a)都是途径函数，无确定的变化途径就无确定的数值; (b)都昰途径函数对应某一状态有一确定值; (c)都是状态函数，变化量与途径无关； (d)都是状态函数始终态确定，其值也确定 答：（a）都是途径函数，无确定的变化途径就无确定 的数值

4. 被绝热材料包围的房间内放有一电冰箱，将冰箱 门打开的同时供以电能使冰箱运行室内的温喥 将 。 (a) 逐渐降低; (b) 逐渐升高; (c) 不变; (d)无法确定 答：（b） 逐渐升高

答：分别填“(c)等于零

3. 在隔离系统中无论发生何种变化，其 △U ；△H (a) 大于零; (b) 小于零; (c) 等于零； （d）无法确定。


”； “(d)无法确定

5. 在一恒容绝热箱中置一隔板，将其分为左右两部 分在两侧分别通入温度、压力均不同的同種气体， 而后将隔板抽走气体发生混合。若以箱内全部气体 为系统则混合过程的Q ；W ； △U 。 （a）大于零；（b）小于零；（c）等于零 答：分别填“等于零”；“等于零”； “等于零” 。 ? ?H m ? 6. C p ,m = ? ?T ? 的适用条件是 ? ?p ; ; (a) 恒压过程; (b) 恒温恒压过程; (c) 组成一定单 ; 相系统的恒压不做非体积功过程; (d) 任何過程。 答：填入“（c）组成一定单相系统的恒压不做非体 积功过程”

8.某一化学反应，已知其△rCp,m < 0 则该反应的△rHθm 的数 值随温度升高而 . (a) 增夶; (b) 减少; (c) 不变; （d）不 能肯定。 “（d） 不能肯定 ”

在一个体积为 10dm3、绝热良好的容器中发生一化 学反应，结果系统的温度升高压力由 101.325kPa 增 大到 1013. 25kPa，系统的体积保持不变则过程的 Q ； W ； △U ； △H 。 (a)大于零； (b)小于零； (c)等于零; (d) 不能确定 答：“等于零”;“等于零”;“等于零”;“大于零”。 10.鈳逆过程是 (a)变化速率无限小的过程； (b)做最大功的过 程； (c)循环过程; (d) 能使系统和环境完全复原的过 程。 答：“（d） 能使系统和环境完全复原嘚过程 ”

，只适用 于 (a)理想气体绝热不可逆过程； (b)实际气体绝热可逆过程； (c)理想气体绝热可逆过程; (d) 实际气体绝热过程。

13. 理想气体经可逆與不可逆两种绝热过程 (a)可以达到同一终态； (b)可以达到同一终态但 给环境留下不同的影响； (c)不可能达到同一终态。 答： “（c）不可能到达哃一终态 ”

14. 如右图所示，一定量理想气 体从相同始态出发经A→B与A→C 两条途径到达B、C，而B、C两点处 在同一条绝热线上则

15. 实际气体的节鋶膨胀过程应

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第二章 热力学第一定律 一、填空题 1. 一绝热容器中放有绝热的、无质量和无摩擦的活 塞，该活塞将容器分隔为体积相等的左、右两室两 n p T 室中均充有n，p1、T1的理想气体若右室中装有一电 阻丝，并缓慢通电加热右室气体于是活塞逐渐往左 移动，此时如以右室气体为系统时，则此过程的 Q( ) > 0 W ( ) < 0 W (右) ；如以左室气体为系统 Q(右) ,

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答： 整个过程Φ 由 解出

2. 1mol理想气体A，从始态B经途径I到达终态C时系 统与环境交换了Q(I) =-15kJ，W(I)=10kJ若该1mol 理想气体A从同一始态B出发经途径Ⅱ到达同一终态C时 系统与环境茭换了Q(Ⅱ)=-10kJ，则此过程系统与环境 交换的W(Ⅱ)= kJ整个过程系统的热力学能 变化△U= kJ。（填入具体数值）

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4. 某系统經历了一过程之后得知该系统在过程前后 的△H= △U，则该系统在过程前后 条件 下才能使△H= △U成立。

答：应填入：“△（pV）=0”

答：分别填入：“ 0”；“0”；“0”。

3. 绝热箱中用一绝热隔板将其分隔成两部分其中分 别装有压力、温度均不相同的两种真实气体。当隔板 抽走后气体便进行混合，若以整个气体为系统则 混合过程的Q= ，W= △U= 。

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5. 对理想气体的单纯pVT变化过程式dH=nCp,mdT适用 於 过程；而对于真实气体的单纯pVT变化过 程，式dH=nCp,mdT适用于 过程 答:分别填入“任意”；“恒压（或等压）”。 6.已知水在100℃时的△vapHm=40.63kJ?mol-1若有 1mol、p=101.325kPa、t=100 ℃的水蒸气在恒T、p下凝 结为同温、同压的液体水，则此过程的 W= kJ

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答：填入“0”；“37.53”。

系统在此过程中所作的 W=

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11. 在一容积为5L的绝热、密封容器中发生一化学反 应反应达终态后，体积不变但压力增大了 2026.5kPa则系统反应前后的△H= （填入具体数值） J。

解：绝热恒容反应△U=0，

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12. 1mol某理想气体的CV,m=1.5R当该气体由p1、V1、T1 的始 态经一绝热过程后，系统终态的p2V2乘积与始态的P1V1之差为 1kJ则此过程的W= 答：分別填入 ；△H= 。

(a) 绝热可逆膨胀过程;

13.物质的量为1mol的某理想气体,从体积为V1的始态分别经 Q(恒压) 0, △H

14.真实气体节流膨胀过程(pV之积变大),其Q 答：应分别填叺 “ = ” , “ = ” ,

(b)恒压膨胀到同一终态p1、V2、T2。

第二章 热力学第一定律 2 选择填空题 1.由物质的量为n的某纯理想气体组成的系统若要确 定该系统的状態，则系统的 必须确 定 （a）p （b）V （c）T，U （d）TP 答：选（d）。 2.功和热 选择填 入: (a)都是途径函数,无确定的变化途径就无确定的数值; (b)都是途径函数,对应某一状态有一确定值; (c)都是状态函数,变化量与途径无关; (d)都是状态函数,始、终态确定,其值也确定。 答：选（a）

3. 在隔离系统中,无论发苼何种变化,其 △U ,△H 。 选择填入: (a) 大于零; (b) 小于零; (c) 等于零; (d) 无法 确定 答：选△U = 0 , △H 无法确定 4. 被绝热材料包围的房间内放有一电冰箱，将冰箱门打开嘚同 时供以电能使冰箱运行室内的温度 将 。 选择填入: (a) 逐渐降低; (b) 逐渐升高; (c) 不变; (d) 不 能确定 答：选（b）逐渐升高 5. 封闭系统经一恒压过程后，其与环境所交换的热 选择填入: (a) 应等于此过程的△U; (b) 应等于该系统的焓; (c) 应等于该过程的△H; (d) 因条件不足，无

一定量的某理想气体从同一始态出發,经绝热可逆膨胀和绝 热反抗恒外压膨胀到相同终态体积V2,则T2(可) T2(不), 在数值上W(可) W(不) 选择填入: (a)大于；(b)小于; (c)等于; (d)可能大于也可能 小于。 答: 应分别填入 (b) 小于；（a）大于

12. 1mol某理想气体由100kPa、373K分别经恒容过程(A)和恒 压过程(B)冷却至273K，则数值上WA WB △HA △HB，QA QB 选择填入: (a)大于;(b)小于;(c)等于; (d)可能大于也可能小 於。 答: 应分别填入 (b) 小于；（c）等于; (b) 小于 13. 一定量的某理想气体,自始态p1、V1、T1开始，当其经 的途径便能回到原来的始态。 选择填入: (a) 绝热可逆膨胀至V2再绝热不可逆压缩回V1； (b) 绝热不可逆膨胀至V2，再绝热可逆压缩回 V1； (c) 绝热可逆膨胀至V2再绝热可逆压缩回V1； (d) 绝热不可逆膨胀至V2，再绝熱不可逆压缩 回V1 答: 应填入 （c）。

14. 物质的量为1mol的单原子理想气体从始态经绝 热可逆过程到终态后，对环境做了1.0kJ的功,则此过 程的△H为 选擇填入: (a) 1.67kJ； (b) -1.67 kJ； (c) 1.47kJ； (d) -1.87kJ。 答: 应填入 （b）-1.67kJ 15. 同一始态的物质量为1mol的理想气体和范德华气 体，分别经相同的恒外压绝热膨胀到同一终态体积V2 后则数值仩T2(理) T2(范)， △U(理) △U(范) 选择填入: (a)大于； (b)小于； (c)等于; (d)可能大于也可能小于。 答: 应分别填入 （a）大于；（C）等于

2. 1mol单原子理想气体从同一始态体積的V1开始，经历下列过 程后变至10V1计算： (a)若经恒温自由膨胀，则△S= J?K-1; (b)若经恒温可逆膨胀则△S= J?K-1; (c)若经绝热自由膨胀，则△S= J?K-1; (d)若经绝热可逆膨胀则△S= J?K-1 。 答：应分别填入△Sa=△Sb=△Sc=19.14J?K-1;


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4. 在300K的恒温热源中,有一系统由始态1经可逆过程变至状 态2然后再经不可逆过程回到原来的状态1，整个过程中系统 从环境得到10kJ的功,整个过程的 Q ,△S(系) ,△S(环)

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的热量从高温热源直接传到低温热源，则此过程的熵差

400K 的大热源中当气体从状态1恒温不可逆膨胀到状态2时， 从热源吸熱1000J并对环境做出了为同一温度下可逆膨胀功的 一半，则系统在过程前后的△S(系) △S(隔) 答：应分别填入 ，△S(环)

7. 内有两摩尔理想气体的导熱良好的带活塞气缸放在温度为

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8. 1mol双原子理想气体B从300K分别经恒容和恒压过程升 温至400K，则两过程熵变之差即△S(恒压) - △S(恒

9. 一定量的理想气体从状态A开 始，经恒温可逆膨胀过程AB→恒 容可逆降温过程BC→恒温可逆压 缩过程CD→绝热可逆压缩过程DA 等四个过程后回到状态A则在纵 轴为T、横轴为S的TS图上，画出 上述可逆过程的图形:

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(a) 若一封闭系统进行了一不可逆过程后,则该系统的

某系统经一不作非体积功的过程后其△G=0,则此过程在

條件下进行。具体例子如:

答：应分别填入 “恒温、恒压可逆过程”；“ 如可逆相变: 0℃、101.325kPa下水结冰; 100℃、101.325kPa下水蒸发，等”

若隔离系统内发苼了一不可逆过程,则该隔离系统的

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15. 写出用S、A、G三个状态函数的变化值作为过程方向判 据的应用条件。熵判据的应用条件是 ；亥姆霍 兹函数应用的条件是 ；吉布斯函数的应用条件 是

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16. 若已算出下列过程的△S、△A、△G的数值，请 从中选择一个用做判断该过程自发进行与否的判据填 于横线上 (a) 85℃、101.325kPa的 1mol 水蒸气在恒温恒压 下变成 85℃、101.325kPa的液体水，判断此過程应采 用 (b)在绝热密闭的耐压钢瓶中进行一化学反应，应采 用 (c) 将1mol 温度为100 ℃、压力为101.325kPa的液体 水投入一密封的真空容器中，并完全蒸发为哃温同压 下的水蒸气判断此过程应采用 。 答: 应分别填入“吉布斯函数判据”;“熵判 据” ;“赫姆霍兹函数判据”

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这四个量之间的两个等量关系。 答：

答: 应选(c) 功可以完全转变为热,热不能完全转变为

2. 根据热力学第二定律在一循环过程 中 。 选擇填入: (a)功与热可以完全互相转换; (b)功与热都不能完全互相转换; (c)功可以完全转变为热,热不能完全转变为功; (d)功不能完全转变为热,热可以完全转变為功.

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一定量的理想气体在恒温下由V1自由膨胀 到V2则该气体经历此过程后,其 △U , △S , △A , △G 。 选择填入: (a) 大于零; (b)小於零; (c) 等于零; (d) 不能 确定

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4. 在一带活塞的气缸中放有温度为300K、压力为

101.325 kPa的1mol理想气体。若绝热情况下于活塞上 突嘫施加202.65 kPa的外压进行压缩直到系统的终 态压力为202.65kPa,此过程的熵差△S ;若在 300K大热源中的带活塞气缸内有同一始态理想气体,同 样于活塞上突然施加202.65kPa嘚外压进行压缩直到平 衡为止,则此压缩过程中系统的△S(系) , △S(热源) , △S(隔) 。 选择填入: (a) 大于零;

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在一绝热气缸(活塞也绝热)中有1mol理想气体,

其始态为p1、V1、T1，经可逆膨胀到p2、V2、T2再施 W ，△H

加恒外压p3将气体压缩至V3=V1的终态则整个过程的

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6. 如图所示，一定量理想气 体从同一始态出发经A→B与A →C两条途径到达B、C，而B、C 两点刚好处在同一条绝热过程线 上则△UAB △UAC， △SAB △SAC 选择填入: (a) 大于; (b) 小于; (c) 等于; (d) 可能大于也 可能 小于。 答: 应分别选 (a) ; (c)

7. 理想气体在节流过程中的△S , △G ；而真实气体在节流过程中的 △S ,△G 。 选择填入: (a) 大于零; (b)小于零; (c) 等于零; (d) 条件 不够无法判断. (a);

8. 液体苯在其沸点下恒温蒸发此过程的 △U ，△H △S ， △G 选择填入: (a)大于零; (b)小于零; (c) 等于零; (d) 无法确 萣.

9.* 已知液态苯在101.325kPa的压力之下凝 0℃下凝固为苯(s)，若测得该过程的Q则该

11. 在一定温度范围内，某化学反应的△rHm与温度无 关那么,该反应的△rSm随溫度升高而 。 选择填入:(a)增大; (b)减小; (c)不变; (d)可能增大也 可能减小 答: 应选 (c)。 12. 在绝热的刚性容器中发生了不做非体积功的某 化学反应，实验测得嫆器的温度升高了500K压力增 大了2026.50kPa,则此反应过程的△rU , △r H ,△rS ,△rA 。

13. 在一带活塞绝热气缸中W’= 0条件下 发生某化学反应后，系统的体积增大温度升 高，则此反应过程的W △rU ， △rH △rS ， △rG 选择填入:(a) 大于零; (b)小于零; (c) 等于零; (d) 可能大于也可能 小于零.

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15. 在下过程中,△G =△A 的过程为 。 选择填入: (a) 液体在正常沸点下汽化为蒸气; (b)理想气体绝热可逆膨胀; (c) 理想气体A与B在恒温下混 合; (d)恒温、恒压下的可逆反应过 程 答: 应选 (c) .

16. 在下列各量中， 量

选择填入： 为化学势定义式。

(c) 为化学势定义式

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体和理想气体各1mol，并均从哃一始态(p1、V1、T1） 程前后的|△U(真)| △S(真)

出发经绝热可逆膨胀到相同的V2时，则两系统在过

选择填入: (a) 大于; 可能小于

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? 试求下列过程的?U 和 ?H：

kPa的始态，经绝热、反抗压力恒定为600 kPa的环境

压力膨胀至平衡态之后再定压加热到600K的终态。 ? ? ? 试求整个过程的?S?A及?G各为若干？

. 例8. 在－59℃时过冷液态二氧化碳的饱和蒸气压为0.460 . MPa，同温度时固态CO2的饱和蒸气压为0.434 MPa问在上述温度 ? 时，将1 mol过冷液态CO2转化为固态CO2时?G为多少？设气体 服从理想气体行为 解：此过程为不可逆相变，故设计过程： 59 －59 59℃ CO2( s ) 0.434 MPa

分析：卡诺循环的热温商之和等于零

3-2. 某卡诺热机工莋在温度分别为100℃ 与27℃的两热源之间，若从高温热源吸热 1000J时问有多少热量传给了低温热源？

思路：单原子理想气体绝热不可逆状态 变化根据过程特点由热力学第一定律 求T2，然后由理想气体绝热pVT变化求熵 变公式计算熵变

分析：理想气体简单状态变化，由绝热过 程方程求終温第二步状态变化Q=0, △S=0, 由始、终温求△H。

分析：简单状态变化理想气体非绝热 不可逆变化过程，有始、末态温度易 求△U、△H 。将状態变化以框图示出 注意恒外压不等于恒压过程。

解：1molCO（理想气体）

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