工程热力学第三版第七章答案

17-5

Air at 320 K is flowing in a duct. The temperature that a stationary probe inserted into the duct will read is to be determined for different air velocities. Assumptions The stagnation process is isentropic.

Properties The specific heat of air at room temperature is cp = 1.005 kJ/kg K. Analysis The air which strikes the probe will be brought to a complete stop, and thus it will undergo a stagnation process. The thermometer will sense the temperature of this stagnated air, which is the stagnation temperature, T0. It is

化工热力学（第三版）

习题解答集

朱自强、吴有庭编著

1

第二章 流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式

2-1 试分别用下述方法求出400℃、4.053MPa下甲烷气体的摩尔体积。（1） 理想气体方程；（2） RK方程；（3）PR方程；（4） 维里截断式（2-7）。其中B用Pitzer的普遍化关联法计算。

[解] （1） 根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积V为

idVid?RT8.314?(400?273.15)??1.381?10?3m3?mol?1 6p4.053?10（2） 用RK方程求摩尔体积

将RK方程稍加变形，可写为

V?其中

RTa(V?b)?b?0.5 pTpV(V?b) （E1）

0.42748R2Tc2.5a?pc0.08664RTcb?pc

从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为Tc=190.6K, pc =4.60MPa，将它们代入a, b表达式得

0.42748?8.3142?190.62.56-20.5a??3.2217m?Pa?mol?K 64.60?10b?0.08664?8.314?190.6?53?1?2.9846?10m?mol 64.60?10id以理想

第七章 统计热力学基础

一、选择题

1、 统计热力学主要研究（ ）。

(A) 平衡体系 (B)单个粒子的行为案 (C) 非平衡体系 (D) 耗散结构 2、能量零点的不同选择，在下面诸结论中哪一种说法是错误的： ( ) (A) 影响配分函数的计算数值 (B) 影响 U，H，F，G 的数值 (C) 影响 Boltzmann分布数 N 的数值 (D) 影响能级能量εi的计算数值 3、最低能量零点选择不同，对哪些热力学函数值无影响： ( ) (A) U (B) S (C) G (D) H 4、 统计热力学研究的主要对象是：（ ） (A) 微观粒子的各种变化规律 (B) 宏观体系的各种性质 (C) 微观粒子的运动规律 (D) 宏观系统的平衡性质

5、 对于一个U,N,V确定的体系，其微观状态数最大的分布就是最可几分布，得出这一结论的理论依据是：（ ）

(A) 玻兹曼分布定律 (B) 等几率假设 (C) 分子运动论 (D) 统计学原理 6、以0到9这十个数字组成不重复的三位数共有（ ） (A) 648个 (B) 720个 (C) 504个

朱自强

第二章 流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式

2-1 试分别用下述方法求出400℃、4.053MPa下甲烷气体的摩尔体积。（1） 理想气体方程；（2） RK方程；（3）PR方程；（4） 维里截断式（2-7）。其中B用Pitzer的普遍化关联法计算。

[解] （1） 根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情况下的摩尔体积V

V

id

id

为

RTp

8.314 (400 273.15)

4.053 10

6

1.381 10

3

m mol

3 1

（2） 用RK方程求摩尔体积

将RK方程稍加变形，可写为

V

RTp b

a(V b)T

0.5

pV(V b)

（E1）

其中

a

0.42748RTc

pc

0.08664RTc

pc

2

2.5

b

从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为Tc=190.6K, pc =4.60MPa，将它们代入a, b表达式得

a

0.42748 8.314 190.6

4.60 10

62

2.5

3.2217m Pa mol K

6-20.5

b

0.08664 8.314 190.6

4.60 10

6

2.9846 10

5

m mol

3 1

以理想气体状态方程求得的V

V1

8.314 673.154.053 10

6

id

为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次

物理化学复习题

第七章 统计热力学基础答

一、选择题

1、统计热力学研究的主要对象是：（ ）

(A) 微观粒子的各种变化规律

(B) 宏观体系的各种性质

(C) 宏观系统的平衡性质

(D) 系统的宏观性质与微观结构的关系

2、最低能量零点选择不同，对哪些热力学函数值无影响： ( )

(A) U (B) S (C) G (D) H

3、在统计热力学中，对物系的分类按其组成的粒子能否被分辨来进行，按此原则：（ ）

(A) 气体和晶体皆属定域子体系

(B) 气体和晶体皆属离域子体系

(C) 气体属离域子体系而晶体属定域子体系

(D) 气体属定域子体系而晶体属离域子体系

4、 对于一个U,N,V确定的体系，其微观状态数最大的分布就是最可几分布，得出这一结论的理论依据是：（ ）

(A) 玻兹曼分布定律 (B) 等几率假设 (C) 分子运动论 (D) 统计学原理

5、对于一个总微观状态数为 的热力学平衡体系, 它的某一个微观状态出现的概率为

( )

(A) 1/ ； (B) ln ； (C) ； (D) exp( )．

6、 对于定域子体系分布X所拥有的微观状态tx为：（ ） (A)

2-1.使用下述方法计算1kmol甲烷贮存在体积为0.1246m3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K方程；（3）普遍化关系式。 解：甲烷的摩尔体积V=0.1246 m3/1kmol=124.6 cm3/mol

查附录二得甲烷的临界参数：Tc=190.6K Pc=4.600MPa Vc=99 cm3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程

P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa

(2) R-K方程

R2Tc2.5a?0.42748?Pcb?0.086642.58.314?190.260.42748?64.6?106Pa3.?2m22?K0.?5mol?

2RTc8.314?190.6?53?1 ?0.08664?2.985?10m?mol6Pc4.6?10∴P?RTa ?0.5V?bTV?V?b?8.314?323.153.222??12.46?2.985??10?5323.150.5?12.46?10?5?12.46?2.985??10?5

? =19.04MPa (3) 普遍化关系式

Tr?TTc?323.1519?0.6?Z

第二章

2-1.使用下述方法计算1kmol甲烷贮存在体积为0.1246m3、温度为50℃的容器中产生的压力：（1）理想气体方程；（2）R-K方程；（3）普遍化关系式。 解：甲烷的摩尔体积V=0.1246 m3/1kmol=124.6 cm3/mol

查附录二得甲烷的临界参数：Tc=190.6K Pc=4.600MPa Vc=99 cm3/mol ω=0.008 (1) 理想气体方程

P=RT/V=8.314×323.15/124.6×10-6=21.56MPa

(2) R-K方程

R2Tc2.5a?0.42748?Pcb?0.086642.58.314?190.260.42748?64.6?106Pa3.?2m22?K0.?5mol?

2RTc8.314?190.6?53?1?0.08664?2.985?10m?mol 6Pc4.6?10∴P?RTa?0.5

V?bTV?V?b?8.314?323.153.222??12.46?2.985??10?5323.150.5?12.46?10?5?12.46?2.985??10?5

? =19.04MPa (3) 普遍化关系式

Tr?TTc?323.1519?0

物理化学复习题

第七章 统计热力学基础答

一、选择题

1、统计热力学研究的主要对象是：（ ）

(A) 微观粒子的各种变化规律

(B) 宏观体系的各种性质

(C) 宏观系统的平衡性质

(D) 系统的宏观性质与微观结构的关系

2、最低能量零点选择不同，对哪些热力学函数值无影响： ( )

(A) U (B) S (C) G (D) H

3、在统计热力学中，对物系的分类按其组成的粒子能否被分辨来进行，按此原则：（ ）

(A) 气体和晶体皆属定域子体系

(B) 气体和晶体皆属离域子体系

(C) 气体属离域子体系而晶体属定域子体系

(D) 气体属定域子体系而晶体属离域子体系

4、 对于一个U,N,V确定的体系，其微观状态数最大的分布就是最可几分布，得出这一结论的理论依据是：（ ）

(A) 玻兹曼分布定律 (B) 等几率假设 (C) 分子运动论 (D) 统计学原理

5、对于一个总微观状态数为 的热力学平衡体系, 它的某一个微观状态出现的概率为

( )

(A) 1/ ； (B) ln ； (C) ； (D) exp( )．

6、 对于定域子体系分布X所拥有的微观状态tx为：（ ） (A)

第七章

热力学基础

教学目标

* 掌握热力学第一定律,理想气体等值

过程和绝热过程中功、热量、内能及卡诺循环。

* 理解热力学第二定律两种叙述及可逆

过程和不可逆过程。

* 了解热力学第二定律统计意义及熵的概念。

教学内容

§7-1 准静态过程

§7-2 热力学第一定律

§7-3 等值过程和绝热过程 §7-4 循环

§7-5 热力学第二定律

§7-6 热力学第二定律的统计意义 §7-7 热力学理论的拓展及其应用

作业

1

7- 3）、7- 5)、7- 8） 7-10）、7-12）、 7-14）、7-16)、7-19)、7-21）、7-23)、 7-27）、7-29）、7-33）、7-37）、7-40）、

------------------------------------------------------------------

§7-1 准静态过

程

一 准静态过程

1热力学系统：把所研究的宏观物体（如气体、液体、固体或其它物体）叫热

力学系统。它是由大量

分子组成的系统，也称为工作物质。

2

2外界：把与热力学系统相互作用的环境称为外界。

按外界与系统关系可以将系统分成以下几类：

一般系统----有功、有热交换 透热系统----无

这是化工热力学(第三版)的答案,是由陈新志,蔡振超,胡望明,钱超编著化工热力学是一门比较难学的课程其中含有很复杂的公式计算。希望这份课后习题的答案对复习期末考试的学子们能提供一点小小的帮助!!!欢迎下载

第1章 绪言

一、是否题

1. 封闭体系中有两个相 , 。在尚未达到平衡时， , 两个相都是均相敞开体系；

达到平衡时，则 , 两个相都等价于均相封闭体系。（对） 2. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对）

3. 封闭体系的1mol气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积

T2

相等，初态和终态的温度分别为T1和T2，则该过程的 U CVdT；同样，对于初、

T1

T2

终态压力相等的过程有 H CPdT。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径

T1

无关。） 二、填空题

1.

2. 封闭体系中，温度是T的1mol理想气体从(Pi，Vi)等温可逆地膨胀到(Pf，Vf)，则所做的

以V表示)

(以P表示)。

3. 封闭体系中的1mol理想气体(已知CP)，按下列途径由T1、P1和V1可逆地变化至P2，则

P2 P2 igig

A 等容过程的 WQ=CPU= R 1TC R 1， P P 1 P T1， H=

1 1

ig

ig P2

CP