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1、第3章 均相封闭体系热力学原理及其应用 一、是否题 1.体系经过一绝热可逆过程，其熵没有变化。 2.吸热过程一定使体系熵增，反之，熵增过程也是吸热的。 3.热力学基本关系式dH=TdS+VdP只适用于可逆过程。 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。 5.当压力趋于零时，0,PTMPTM ig （M是摩尔性质） 。 6. 0 0 ln, P P RPTSS ig 与参考态的压力P0无关。 纯物质逸度的完整定义是，在等温条件下， fRTddGln 。 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。 8.当0P
2、时，Pf。 9.因为 P dP P RT V RT 0 1 ln，当 0P时，1，所以，0 P RT V。 10.逸度与压力的单位是相同的。 11.吉氏函数与逸度系数的关系是ln1,RTPTGPTG ig 。 12.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。 13.由于偏离函数是在均相体系中引出的概念，故我们不能用 偏离函数来计算汽化过程的热力学性质的变化。 14.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。 二、选择题 1.对于一均匀的物质，其H和U的关系为（B。因HUPV） A. H错误！ 未 找到引用 源。U B. HU
3、 C. H=U D. 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 错 误 ！ 未 找 到 引 用 源 。S为 （C。 bV bV RdV bV R dV T P dV V S S V V V V V V V T1 2 ln 2 1 2 1 2 1 ） A. bV bV RT 1 2 ln B. 0 C. bV bV R 1 2 lnD. 1 2 ln V V R 3.对于一均相体系， VP T S T T S T等于（D。 PV VP VP T V T P TCC T S T T S T） A.零B. CP/CVC. R D. PV T
4、V T P T 4. PST T S P T V P 等于（D。因为 VVPTTT TTPSTPST T P P T T V V P P S V P S P V P T S P T V P T S P T V P 1 ） A. T V S B. V T P C. S T V D. V T P 5.吉氏函数变化与P-V-T关系为PRTGPTG xig ln,，则 x G的状 态应该为（C。因为PRTPPRTPTGPTG igig lnln1,),( 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P VbRT()的偏
5、离焓和偏离熵分别是 _ _和 _ _；若要计算 1122 ,PTHPTH和 1122 ,PTSPTS还需要 什么性质？_；其计算式分别是 1122 ,PTHPTH_ _和 1122 ,PTSPTS _ _。 2.由vdW方程P=RT/(V-b)-a/V 2计算,从(T,P 1)压缩至(T,P2)的焓 变为。 _ _；其中偏离焓是 _。 3.对 于 混 合 物 体 系 ， 偏 离 函 数 中 参 考 态 是 _。 四、计算题 1.试 用PR状 态 方 程 和 理 想 气 体 等 压 热 容 方 程 32 dTcTbTaC ig P计算纯物在任何状态的焓和熵。设在00,P T 下的气体的焓和熵均是
6、零。（列出有关公式，讨论计算过 程，最好能画出计算框图）。 2.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。 3.试分别用PR方程和三参数对应态原理 计算360K异丁烷饱 和蒸汽的焓和熵。已知360K和0.1MPa时18115 ig HJmol-1， 98.295 ig SJmol-1K -1 。 （参考答案，21600HJmol -1 ，287S Jmol -1K-1） 4.（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（参考答案1.06MPa） ； （b）分别用PR 方程和三参数对应态原
7、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 17MPa的压力范围内液体丙烷的比容为2.06cm3 g-1， 且为 常数。 5.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 初态 T1 P1 V1 sv U1 sv 终态 T2 P2 V2 sv U2 sv V2 sl U2 sl 冷 凝 一 半 101325.0 s PMPa，04.419 sl HJg-1，3069.1 sl SJ g-1K -1, 0435.1 sl Vcm3 g-1, 0008.0 dT d
8、V T V sl P cm3 g-1 K -1 6.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， 试确定 终态的温度和压力，计算所需的热量，热力学能、焓、熵 的变化。 7.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) V T=100 P=2.5MPa P=20MPa P=.101325MPa P 8.封闭体系中的1kg 干度为0.9、 压力为2.318106Pa的水蒸 汽，先绝热可逆膨胀至3.613105Pa，再恒容加热成为饱 和水蒸汽，问该两过程中的Q
9、和W是多少? 9.在一0.3m3的刚性容器中贮有1.554106Pa的饱和水蒸汽， 欲使其中25%的蒸汽冷凝，问应该移出多少热量? 最终的 压力多大? 五、图示题 1.将图示的P-V图转化为T-S图。 其中，A1-C-A2为汽液饱和线，1-C-2和3-4-5-6为等压线， 2-6和1-4-5-8为等温线，2-5-7为等熵线。 A1A2 C1 2 3 4 5 6 8 P V 7 2.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
10、. 六、证明题 1.证明 2 T H T T G P 2.和分 别 是 压 缩 系 数 和 膨 胀 系 数 ， 其 定 义 为 PT T V VP V V 11 和，试证明0 PT TP ；对于通常状 态下的液体， 和都是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 1212 1 2 lnPPTT V V 。 3.人们发现对于大多数气体，P-T图上的等容线是一条近似 的直线， 试证明两等容线之间进行的等温过程的熵变几乎 与温度无关。 4.某人声明所建立的纯固体的状态方程和热力学能的方程
11、分别为bPTcTUbTaPVV和 0 ，其中，a、b、c和V0为常数， 试从热力学上证明这两个方程的可靠性。 5.证明(a)在汽液两相区的湿蒸汽有)1(xZxZZ slsv 。(b)在临 界点有0 2 2 临界点 临界点 和 T c c TV Z V Z V Z 。 6.证明状态方程RTbVP)(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。 7.证明RK方程的偏离性质有 V bV bRT a RT PbV R PTSPTS V bV bRT a Z RT THPTH ig ig ln 5 .0)( ln , ln 5.1 1 , 5. 1 5 .1 8.由式2-39的形态因子对应态原理 0,0, 0 , h V f T ZVTZ推导 逸度系数的对应态关系式是 0,0, 0 , h V f T VT。