热力学答案汪志诚第5版

第一章 热力学的基本规律

1.1 试求理想气体的体胀系数 ,压强系数 和等温压缩系数 。 解：已知理想气体的物态方程为

pV nRT, （1）

由此易得

1 V nR1

, （2）

V T ppVT

1 p nR1

, （3）

p T VpVT

T . （4） V p T V p2 p

1 V 1 nRT 1

1.2 证明任何一种具有两个独立参量T,p的物质，其物态方程可由实验测得的体胀系数 及等温压缩系数 ，根据下述积分求得：

lnV= αdT κTdp

如果 , T

1

T1

，试求物态方程。 p

解：以T,p为自变量，物质的物态方程为

V V T,p ,

其全微分为

V V

dV dT dp. （1）

T p p T

全式除以V，有

dV1 V 1 V dT dp. VV T pV p T

根据体胀系数 和等温压缩系数 T的定义，可将上式改写为

1

dV

dT Tdp.

第一章 热力学的基本规律

1.1 试求理想气体的体胀系数?,压强系数?和等温压缩系数??。 解：已知理想气体的物态方程为

pV?nRT, （1）

由此易得

??1??V?nR1??, （2） ??V??T?ppVT1??p?nR1??, （3） ??p??T?VpVT???T??????????2??. （4） V??p?T?V??p?p1??V??1??nRT?11.2 证明任何一种具有两个独立参量T,p的物质，其物态方程可由实验测得的体胀系数?及等温压缩系数??，根据下述积分求得：lnV=??αdT?κTdp?如果??,?T?解：以T,p为自变量，物质的物态方程为V?V?T,p?, 其全微分为

??V???V?dV??dT???dp. （1） ???T?p??p?T1T1，试求物态方程。 p全式除以V，有

dV1??V?1??V???dT???dp. ?VV??T?pV??p?T根据体胀系数?和等温压缩系数?T的定义，可将上式改写为

dV??dT??Tdp. （2） V上

热力学〃统计物理

第六章 近独立粒子的最概然分布

回顾：§6.1 粒子运动状态的经典描述 新课：§6.2 粒子运动状态的量子描述

回顾：§6.1 粒子运动状态的经典描述

一.粒子的运动状态的经典描述 r: 粒子的自由度广义坐标：q1 , q2 , q3 , , qr 广义动量：p1 , p2 , p3 , , pr

能量 =( q1, q2 , , qr;p1, p2 , , pr)

空间：(q1, q2 , , qr;p1, p2 , , pr)

回顾： §6.1

粒子运动状态的经典描述

例一、自由粒子 自由度： 3 空间维数：6 位置:x,y,z 动量：p x mx p y my p z mz

能量： 能量球

1 2 2 ( px py p z2 ) 2m

r 2m

回顾： §6.1

粒子运动状态的经典描述

例二、线性谐振子自由度： 1 空间维数：2

位置：x 动量：p mx

p2 1 2 2 m x 能量： 2m 2

能量椭圆

p2 x2 1 2 2m m 2

p

x

回顾： §6.1

粒子运动状态的经典描述

例三、转子 自由度：2空间维数：4

第5章 热力学基础

5-1 （1）P?V图上用一条曲线表示的过程是否一定是准静态过程？

（2）理想气体向真空自由膨胀后，状态由(P这一过程能否在P?V1,V1)变至(P2,V2)，图上用一条曲线表示，

r（3）是否有PV1r?P12V2成立？

答：（1）是； （2）不能；

（3）成立，但中间过程的状态不满足该关系式。

5-2（1）有可能对物体加热而不升高物体的温度吗? （2）有可能不作任何热交换，而使系统的温度发生变化吗？

答：（1）可能，如等温膨胀过程；

（2）可能，如绝热压缩过程，与外界没有热交换但温度升高。

5-3 （1）气体的内能与哪些因数有关？（2）为什么说理想气体的内能是温度的单值函数？

答：（1）气体的内能与温度、体积及气体量有关；

（2）理想气体分子间没有相互作用，也就没有势能，所以内能与分子间距离无关，也就与体积无关，因而理想气体的内能是温度的单值函数。

5-4 如图所示，系统沿过程曲线abc从a态变化到c态共吸收热量500J，同时对外做功400J，后沿过程曲线cda回到a态，并向外放热300J。系统沿过程曲线cda从c态变化到a态时内能的变化及对外做的功。

解：据热力学第一定律计算

a→b→c：?Q1?

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?72R?72?0.287?1.005kJ/kg?

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?72R?72?0.287?1.005kJ/kg?

第9章 热力学基础

一. 基本要求

1. 理解平衡态、准静态过程的概念。 2. 掌握内能、功和热量的概念。

3. 掌握热力学第一定律，能熟练地分析、计算理想气体在各等值过程中及绝热过程中的功、热量和内能的改变量。

4. 掌握循环及卡诺循环的概念，能熟练地计算循环及卡诺循环的效率。 5. 了解可逆过程与不可逆过程的概念。

6. 解热力学第二定律的两种表述，了解两种表述的等价性。 7. 理解熵的概念，了解热力学第二定律的统计意义及无序性。

二. 内容提要

1. 内能 功 热量

内能 从热力学观点来看，内能是系统的态函数，它由系统的态参量单值决定。对于理想气体，其内能E仅为温度T的函数，即

E

MMi

CVT RT MmolMmol2MMi

CV T R T MmolMmol2

当温度变化ΔT时，内能的变化

E

功 热学中的功与力学中的功在概念上没有差别，但热学中的作功过程必有系统边

界的移动。在热学中，功是过程量，在过程初、末状态相同的情况下，过程不同，系统作的功A也不相同。

系统膨胀作功的一般算式为

A

V2

V1

pdV

在p—V图上，系统对外作的功与过程曲线下方的面积等值。

热量 热量是系统在热传递过程中传递能量的量度。热量也是过程量，其大小不仅与过程、的初、末

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

工程热力学答案

一、填空题 第一章

１．功和热量都是与 过程 有关的量。 2．热量的负值代表 工质向外放热 。 3．功的正值代表 工质膨胀对外作功 。

4．循环中各个过程功的代数和等于 循环净功 。 5．循环中作功与耗功的绝对值之差等于 循环净功 。 6、热效率ηt定义为 循环净功与消耗热量的比值 。

7．如果工质的某一热力学量的变化量与过程路径无关，而只与过程的初态和终态有关，则该热力学量必是一个 状态 参数。 8．如果可使工质沿某一过程相同的途径逆行回复到原态，并且 与之相关的外界也回复到原态、不留下任何变化 ，则该过程为可逆过程。

9．不存在任何能量的不可逆损耗的准平衡过程是 可逆 过程。

10．可逆过程是指 工质能经原过程路径逆向进行恢复到初态，并在外界不留下任何改变的过程 。

11．平衡过程是 整个过程中始终保持热和力的平衡的过程 。

１2．热力系统的平衡状态是指在 不受外界影响 的条

1-2 试确定表压力为0.01MPa时U形管压力计中液柱的高度差。

（1）U形管中装水，其密度为1000kg/m3；（2）U形管中装酒精，其密度为789kg/m3。 解答：

?Pg??g?h??h?Pg?g

0.01?106即（1）?h水??1.02m9.81?10000.01?106（2）?h酒精??1.29m9.81?7891-3 用U形管测量容器中气体的压力。在水银柱上加一段水柱（如图1-3）。已侧的水柱高850mm，汞柱高520mm。当时大气压力为755mmHg。

问容器中气体的绝对压力为多少MPa？

解答：P?Pb?PH2O?PHg?（755?520）?133.3224?850?9.80665?0.178MPa

图1-3 图1-4

1-4 用斜管压力计测量锅炉烟道中烟气的真空度（如图1-4）。管子的倾角?800kg/m3的煤油；斜管中液柱长度l=200mm。当时大气压力Pb柱？绝对压力为多少毫米汞柱？

解答：

?30o；压力计中使用密度为

?745mmHg。问烟气的真空度为多少毫米水

（1）Pv??g?h?800?0.2?sin30o?9.81784.