工程热力学第五章

第五章 化学热力学基础

1

298 K HO(l) Q-1

H2(g) +1O(g) 的p与QV之差(kJ·mol)是………………………（ ）222 (A) -3.7 (B) 3.7 (C) 1.2 (D) -1.2 2

已知HCN(aq)与NaOH(aq)反应，其中和热是-12.1 kJ·mol-1，

H+(aq) + OH-(aq)

-1

热效应(kJ·mol)是……………………………………………………………………… （ ） = HO(l) ?H2

r?mol-1， m= -55.6 kJ·

则1 mol HCN 在溶液中电离的

(A) -67.7 (B) -43.5 (C) 43.5 (D) 99.1 3

已知 2PbS(s) + 3O2(g)

= 2PbO(s) + 2SO2

(g) ?H?= -843.4 kJ·mol-1rm

则该反应的QV值是…………………………………………………………………………（ (A) 840.9 (B) 845.9 (C) -845.9

无机化学课外习题

第五章 化学热力学基础

1

HO(l) Q-1

H2(g) +1O(g) 的p与QV之差(kJ·mol)是………………………（ ）22 (A) -3.7 (B) 3.7 (C) 1.2 (D) -1.2 2

已知HCN(aq)与NaOH(aq)反应，其中和热是-12.1 kJ·mol-1，

H+(aq) + OH-(aq)

-1

热效应(kJ·mol)是……………………………………………………………………… （ ） = HO(l) H

2

r

mol-1， m= -55.6 kJ·

则1 mol HCN 在溶液中电离的

(A) -67.7 (B) -43.5 (C) 43.5 (D) 99.1 3

已知 2PbS(s) + 3O2(g)

= 2PbO(s) + 2SO2

(g) H

= -843.4 kJ·mol-1r

m

则该反应的QV值是…………………………………………………………………………（ (A) 840.9 (B) 845.9 (C) -8

第五章 多组分系统热力学与相平衡

（一）主要公式及其适用条件

*1、拉乌尔定律 pA?pAxA

*式中pA是与溶液在同一温度下纯A液体的饱和蒸气压。此式适用于理想液态混合物中的任一组分

或理想稀溶液中的溶剂A。

2、亨利定律 pB?kx,BxB

式中kx,B为溶液的组成用摩尔分数x表示时溶质B的亨利系数，其值与溶质、溶剂的性质及温度有关。亨利定律也可以cB、bB等表示，但相应的亨利系数的大小和单位皆不相同。此式只适用于理想稀溶液中的性质。

?3、理想液态混合物中任一组分B的化学势表示式 ?B??B?RTlnxB

?在理想液态混合物的温度下，p=p?=100kPa的纯B(l)的状态定为B的标准态，相应的化学势?B称

为B的标准化学势。

4、理想稀溶液化学势的表示式

?（1）溶剂A ?A??A?RTlnxA

温度为T、p=p?=100kPa下，纯（A）的状态定为溶剂的标准状态。 （2）溶质B

??????B??B,x?RTlnxB??B,c?RTln(cB/c)=?B,b?RTln(bB/b)

?同一种溶质B在温度T、p=p?=100kPa下，用不同的组成表示化学势时，标准状态

习题

5-6 2mol理想气体，例如氧气，有状态A(p1,V1)在图5.2上p?V沿一条直线变到状态

B(p2,V2)，该气体的热力学能的增量为多少？

解 理想气体的热力学能E?MiRT ?2氧气为双原子分子 i?5 氧气的摩尔数为

M??2

Mi5R?T2?T1???p2V2?p1V1? ?22 ?E?E?5-7 如图5.3所示，一定质量的理想气体，沿图中斜向下的直线由状态A变化到状态B初态时压强为4.0?10Pa，体积为1.0?10m，末态的压强为2.0?10Pa，体积为

5?3253.0?10?3m2，求此过程中气体对外所做的功。

解 理想气体做功的表达式为W?面积

W?11?pA?pB??VB?VA????2.0?4.0??105??3.0?1.0??10?3?6.0?102?J? 22?pdV,

其数值等于p?V图中过程曲线下所对应的

5-8 如图5.4所示，系统从状态A沿ACB变化到状态B，有334J的热量传递给系统，而系

统对外做功为126J.

(1)若系统从状态A沿ADB变化到状态B时，系统做的功42J，问由多少热量传递给系统

第一章 基 本 概 念

1.基本概念

热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。

边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。

外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。 闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。

开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。

绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。

孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。 单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。 复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。 单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。 多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。 均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。 非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。

热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。 平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这

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1 第一章基本概念

1.基本概念

热力系统：用界面将所要研究的对象与周围环境分隔开来，这种人为分隔的研究对象，称为热力系统，简称系统。

边界：分隔系统与外界的分界面，称为边界。

外界：边界以外与系统相互作用的物体，称为外界或环境。

闭口系统：没有物质穿过边界的系统称为闭口系统，也称控制质量。

开口系统：有物质流穿过边界的系统称为开口系统，又称控制体积，简称控制体，其界面称为控制界面。

绝热系统：系统与外界之间没有热量传递，称为绝热系统。

孤立系统：系统与外界之间不发生任何能量传递和物质交换，称为孤立系统。

单相系：系统中工质的物理、化学性质都均匀一致的系统称为单相系。

复相系：由两个相以上组成的系统称为复相系，如固、液、气组成的三相系统。

单元系：由一种化学成分组成的系统称为单元系。

多元系：由两种以上不同化学成分组成的系统称为多元系。

均匀系：成分和相在整个系统空间呈均匀分布的为均匀系。

非均匀系：成分和相在整个系统空间呈非均匀分布，称非均匀系。

热力状态：系统中某瞬间表现的工质热力性质的总状况，称为工质的热力状态，简称为状态。

平衡状态：系统在不受外界影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变化，系统内外同时建立了热的和力的平衡，这时系

1-3

1-4

1-8

2-4

2-5

2-6 50kg废气和75kg的空气混合。已知废气中各组成气体的质量分数为

wco2?14%,wo2?6%,w?2O?5%,wN2?75%，空气中 O2,N2的质量分数为wo2?23.2%,wN2?76.8%。混合后气体压力 p?0.3MPa，试求混合气体的： （1）质量分数；（2）折合气体常数；（3）折合摩尔质量 ；（4）摩尔分数；（5）各组成气体的德分压力。

解：（1）混合后气体的质量m?75?50?125kg，其中

mCO2?wCO2?m?0.14?50kg?7kg mH2O?wH2O?m?0.05?50kg?2.5kg

mO2?wg,O2?mg?wa,O2?ma?0.06?50kg?0.232?75kg?20.4kg mN2?wg,N2?mg?wa,N2?ma?0.75?50kg?0.768?75kg?95.1kg 因此，质量分数 wCO2?mCO2mmH2Om??7kg?0.056

50kg?75kg2.5kg?0.020

50kg?75kg wH2O?? wO2?mO2m20.4kg?0.163

50kg?75kg wN2?mN2m?95.1kg?0.761

50kg?75kg核

工程热力学（第五版 ）课后习题答案 2-2.已知N2的M＝28，求（1）N2的气体常数；（2）标准状态下

T1?t1?273 T2?t2?273

压入的CO2的质量

（3） （4）

N2

的比容和密度；（3）

m?m1?m2?p?0.1MPa，t?500℃时的摩尔容积Mv。

解：（1）N2的气体常数

vp2p1(?) RT2T1（5）

将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m=12.02kg

2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到99.3kPa，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m3，问鼓风机送风量的质量改变多少？ 解：同上题

R?R08314?＝296.9J/(kg?K) M28（2）标准状态下N2的比容和密度

RT296.9?2733v??＝0.8m/kg

p101325m?m1?m2?＝41.97kg

vp2p130099.3101.325(?)?(?)?1000RT2T1287300273??（3）

13＝1.25kg/m v2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为0.1MPa的空气3 m3，充入容积8.5 m3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与

工程热力学例题与习题 第3章 热力学第一定律

3.1 基本要求

深刻理解热量、储存能、功的概念，深刻理解内能、焓的物理意义 理解膨胀（压缩）功、轴功、技术功、流动功的联系与区别 熟练应用热力学第一定律解决具体问题 3.2 本章重点

1．必须学会并掌握应用热力学第一定律进行解题的方法，步骤如下： 1）根据需要求解的问题，选取热力系统。 2）列出相应系统的能量方程 3）利用已知条件简化方程并求解 4）判断结果的正确性

2．深入理解热力学第一定律的实质，并掌握其各种表达式（能量方程）的使用对象和应用条件。

3．切实理解热力学中功的定义，掌握各种功量的含义和计算，以及它们之间的区别和联系，切实理解热力系能量的概念，掌握各种系统中系统能量增量的具体含义。

4．在本章学习中，要更多注意在稳态稳定流动情况下，适用于理想气体和可逆过程的各种公式的理解与应用。 3.3 例 题

例1．门窗紧闭的房间内有一台电冰箱正在运行,若敞开冰箱的大门就有一股凉气扑面,感到凉爽。于是有人就想通过敞开冰箱大门达到降低室内温度的目的,你认为这种想法可行吗?

解：按题意，以门窗禁闭的房间为分析对象，可看成绝热的闭口系统，与外界无热量交换，Q=0，如图3.1所

工程热力学例题与习题 第5章 热力学第二定律

5．1 本章基本要求

理解热力学第二定律的实质，卡诺循环，卡诺定理，孤立系统熵增原理，深刻理解熵的定义式及其物理意义。

熟练应用熵方程，计算任意过程熵的变化，以及作功能力损失的计算，了解火用、火无 的概念。 5．2 本章重点:

学习本章应该掌握以下重点内容:,

l．深入理解热力学第二定律的实质，它的必要性。它揭示的是什么样的规律；它的作用。

2．深入理解熵参数。为什么要引入熵。是在什么基础上引出的。怎样引出的。它有什么特点。

3．系统熵变的构成，熵产的意义，熟练地掌握熵变的计算方法。 4．深入理解熵增原理,并掌握其应用。

5．深入理解能量的可用性，掌握作功能力损失的计算方法 5．3 本章难点

l．过程不可逆性的理解，过程不可逆性的含义。不可逆性和过程的方向性与能量可用性的关系。

2．状态参数熵与过程不可逆的关系。 3．熵增原理的应用。 4．不可逆性的分析和火用 分析. 5．4 例题

例1：空气从P1=0.1MPa，t1=20℃，经绝热压缩至P2=0.42MPa，t2=200℃。求：压缩过程工质熵变。（设比热为定值）。

解：定压比热：

CP?77R??0.287?1.005kJ/kg?k